程控开关稳压电源思路梳理之效率分析

效率的分析

输出功率计算公式：η=Po/Pi，输入功率计算公式：Pi=Ui×Ii。

由于题目要求DC/DC变换器(控制器)都只能由Uin端口供电，不能另加辅助电源，所以单片机及一些外围电路消耗功耗要尽量的低。为此，在设计本系统时采用超低功耗单片机MSP430F169，该系统集成了8路12位A/D和2路12位D/A，减少了外加A/D和D/A的功耗。提高效率主要是降低变换器的损耗，变换器的损耗主要有MOSFET导通损耗、MOSFET开关损耗、MOSFET驱动损耗、二极管的损耗、输出电容的损耗和控制部分的损耗，这些损耗可以通过降低开关频率等方法来降低。

各级损耗主要有导通损耗、开关损耗、门级驱动损耗、二极管的损耗和输出电容的损耗。

具体损耗如下：

导通损耗和开关损耗，主要是针对开关管来说的，选取IRP540，功耗为0.4W。

另外一个主要损耗为二极管损耗，二极管正常导通压降为0.7V，损耗Pd=0.7V×Ii。降低门级驱动和输出电容损耗，主要是通过选取低功耗的器件和低ESR的电容。

保护电路设计与参数设计

康铜电阻的大小选择：康铜丝主要起过流保护和测试负载电流两个作用。康铜丝接在整流输入地和负载地之间，越小越好，这样会使两个地之间的电压很小。但是如果太小的话，干扰问题会造成过流保护的误判，并且对于后级运放的要求也比较高。经过实验，选择0.1欧姆的电阻效果比较好。由于电阻太小，难以测量，所以先测得1欧姆的电阻，然后截取其长度的十分之一。

TL494片内有电流误差放大器，可用于过流保护。将康铜电阻上的压降与预先调好的值进行比较，若电流过大，输出高电平，阻止PWM信号产生，开关管处于关断状态，使输出电压降低，形成保护功能。一旦输出电压降低，导致输出电流降低，检测电压降低，电流误差放大器就会输出低电平，重新产生PWM波形，所以该电路具有自恢复功能。

数字设定及显示电路的设计

由于在输出端采样时测得反馈电压为输出电压的二十四分之一，即分压为1.5V时输出为36V，分压为0.834V时输出为30V，设计中采用了12位D/A转换精度为0.61mV(参考电压为2.5V)，直接输出给TL494提供参考电压。此外还设置了三个A/D芯片，分别采集输出电压、输出电流和输入电流。为了降低功耗，设计中采用了128×64屏幕，显示内容多。当背光不使用时自动关闭，以降低功耗。