基于自適應閉環控制的推挽式開關電源裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于開關電源領域，具體涉及一種基于自適應閉環控制的推挽式開關電源 裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 在諸多的電子元器件中，電源作為各種用電設備的動力裝置尤為重要，所有能源 的應用70%以上需要經過電力電子變換裝置，然后供給負載，電源產業是支持各種高科技 的基礎產業，尤其是開關電源市場發展速度較快。
[0003] 開關電源是相對線性電源來說的，它輸入端直接將交流電整流變成直流電，再在 高頻振蕩電路的作用下，用開關管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。在高頻變壓器的幫 助下，輸出穩定的低壓直流電。由于變壓器的磁芯大小與它的工作頻率的平方成反比，頻率 越高，鐵芯越小。這樣就可以大大減小變壓器，使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控 制直流，使這種電源的效率比線性電源高很多。
[0004] 推挽電路采用兩個參數相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于電路 中，電路工作時，兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通，所以導通損耗小效率高。推挽 電路適用于低電壓大電流的場合，廣泛應用于開關電源中。針對開關電源電壓穩定性的提 高問題，可以從閉環控制著手。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術存在的不足，本發明提供一種基于自適應閉環控制的推挽式開關電 源裝置及其控制方法。
[0006] 本發明的技術方案是： 一種基于自適應閉環控制的推挽式開關電源裝置，包括電源模塊、電池智能充放電電 路、二極管選擇電路、直流降壓模塊電路、高頻PWM發生電路、變壓器推挽輸出電路、驅動電 路、被控電路和單片機控制單元； 電源模塊的輸入端連接市電220V，電源模塊的一路輸出端連接電池智能充放電電路的 一路輸入端，電源模塊的另一路輸出端、電池智能充放電電路的輸出端均連接二極管選擇 電路的輸入端，二極管選擇電路的輸出端分別連接直流降壓模塊電路的輸入端、變壓器推 挽輸出電路的輸入端，直流降壓模塊電路的輸出端連接單片機控制單元的供電端口，單片 機控制單元的輸出端分別連接電池智能充放電電路的另一路輸入端、直流降壓模塊電路的 輸入端、驅動電路的一路輸入端，驅動電路的另一路輸入端連接變壓器推挽輸出電路的一 路輸出端，變壓器推挽輸出電路的另一路輸出端連接高頻PWM發生電路的輸入端，高頻PWM 發生電路的輸出端連接變壓器推挽輸出電路的再一路輸入端，形成閉環控制，驅動電路的 輸出端連接被控電路的輸入端。
[0007] 所述電源模塊用于將市電220V轉換成5V直流電并送入二極管選擇電路同時給電 池智能充放電電路充電。
[0008] 所述電池智能充放電電路用于給電池充電，保證電池始終處于滿電狀態。
[0009] 所述二極管選擇電路用于選擇是由市電220V供電，還是由電池供電。
[0010] 所述直流降壓模塊電路包括第一穩壓器和第二穩壓器； 第一穩壓器用于當市電220V發生晃電時產生5V直流電，給高頻PWM發生電路供電； 第二穩壓器用于當市電220V發生晃電時產生3. 3V直流電，給單片機控制單元供電。
[0011] 所述高頻PWM發生電路通過調節產生的PWM波的占空比來控制高頻PWM發生 電路中MOS管的導通與關斷時間，形成閉環調節，使變壓器推挽輸出電路輸出穩定的 ±12V電源和具有載波性質的電源。
[0012] 所述變壓器推挽輸出電路用于輸出具有載波性質電源和±12V電源。
[0013] 所述被控電路通過單片機控制單元的控制，當火線的電壓在正半周發生跌落時， 由+12V電源給負載供電，當火線的電壓在負半周發生跌落時，由-12V電源給負載供電，實 現市電220V與± 12V給負載供電的無縫切換，使負載能夠連續工作。
[0014] 所述的基于自適應閉環控制的推挽式開關電源裝置的控制方法，包括以下步驟： 步驟一：市電220V電壓通過電源模塊后轉換成5V直流電并送入二極管選擇電路同時 給電池智能充放電電路充電，單片機控制單元控制電池智能充放電電路快速充電； 步驟二：單片機控制單元實時檢測電池智能充放電電路中電池的電壓值，當電壓值達 到設定值時，電池智能充放電電路停止充電； 步驟三：電源模塊的輸出電壓、電池智能充放電電路的輸出電壓通過二極管選擇電路 選擇后同時進入高頻變壓器推挽輸出電路和直流降壓模塊； 步驟四：電壓信號經過直流降壓模塊分別生成5V直流電和3. 3V直流電，生成的5V直 流電和3. 3V直流電分別給高頻PWM發生電路和單片機控制單元供電； 步驟五：單片機控制單元控制高頻PWM發生電路產生高頻PWM波，作用于高頻變壓器推 挽輸出電路； 步驟六：高頻PWM發生電路通過調節其產生的PWM波的占空比來控制高頻PWM發生電 路中MOS管的導通與關斷時間，形成閉環調節，使變壓器推挽輸出電路輸出穩定的±12V電 壓和多路具有載波性質的電源； 步驟七：多路具有載波性質的輸出電壓輸出至驅動電路； 步驟八：單片機控制單元控制驅動電路驅動被控電路的可控硅的導通或關斷，實現市 電220V與±12V給負載供電的無隙切換。
[0015] 有益效果： (1)本發明采用變壓器推挽輸出電路產生多路輸出的具有載波性質的電源，通過單片 機控制單元的控制和驅動電路，控制可控硅的導通或關斷，實現市電與±12V電源給負載供 電的無隙切換。
[0016] (2 )本發明采用閉環控制，通過調節高頻PWM發生電路輸出的PWM波的占空比，產 生穩定的±12V電源。
[0017] (3)本發明采用二極管選擇電路，通過單片機的控制，實現電源模塊和電池電源給 變壓器推挽輸出電路的選擇性供電。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明【具體實施方式】的基于自適應閉環控制的推挽式開關電源裝置的結 構框圖； 圖2為本發明【具體實施方式】的電源模塊電路原理圖； 圖3為本發明【具體實施方式】的電池智能充放電電路原理圖； 圖4為本發明【具體實施方式】的直流降壓模塊電路原理圖； 圖5為本發明【具體實施方式】的二極管選擇電路、變壓器推挽輸出電路與高頻PWM發生 電路連接原理圖，其中，1-二極管選擇電路，2-高頻PWM發生電路，3-變壓器推挽輸出電 路； 圖6為本發明【具體實施方式】的驅動電路原理圖； 圖7為本發明【具體實施方式】的被控電路原理圖； 圖8為本發明【具體實施方式】的單片機控制單元原理圖； 圖9為本發明【具體實施方式】的基于自適應閉環控制的推挽式開關電源裝置的控制方 法流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖對本發明進行進一步的說明。
[0020] 一種基于自適應閉環控制的推挽式開關電源裝置，如圖1所示，包括電源模塊、電 池智能充放電電路、二極管選擇電路、直流降壓模塊電路、高頻PWM發生電路、變壓器推挽 輸出電路、驅動電路、被控電路和單片機控制單元；該圖中的二極管選擇電路、變壓器推挽 輸出電路均簡化。
[0021] 電源模塊的輸入端連接220V市電，電源模塊的一路輸出端連接電池智能充放電 電路的一路輸入端，電源模塊的另一路輸出端、電池智能充放電電路的輸出端均連接二極 管選擇電路的輸入端，二極管選擇電路的輸出端分別連接直流降壓模塊電路的輸入端、變 壓器推挽輸出電路的輸入端，直流降壓模塊電路的輸出端連接單片機控制單元的供電端 口，單片機控制單元的輸出端分別連接電池智能充放電電路的另一路輸入端、直流降壓模 塊電路的輸入端、驅動電路的一路輸入端，驅動電路的另一路輸入端連接變壓器推挽輸出 電路的一路輸出端，變壓器推挽輸出電路的另一路輸出端連接高頻PWM發生電路的輸入 端，高頻PWM發生電路的輸出端連接變壓器推挽輸出電路的再一路輸入端，形成閉環控制， 驅動電路的輸出端連接被控電路的輸入端。
[0022] 220V市電經過電源模塊產生5V電源，給電池充電。5V電源與電池電源經過二極 管選擇電路，分別輸入直流降壓模塊電路、變壓器推挽輸出電路。直流降壓模塊電路產生5V 電源和3