基于自适应闭环控制的推挽式开关电源装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于开关电源领域，具体涉及一种基于自适应闭环控制的推挽式开关电源 装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 在诸多的电子元器件中，电源作为各种用电设备的动力装置尤为重要，所有能源 的应用70%以上需要经过电力电子变换装置，然后供给负载，电源产业是支持各种高科技 的基础产业，尤其是开关电源市场发展速度较快。
[0003] 开关电源是相对线性电源来说的，它输入端直接将交流电整流变成直流电，再在 高频振荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。在高频变压器的帮 助下，输出稳定的低压直流电。由于变压器的磁芯大小与它的工作频率的平方成反比，频率 越高，铁芯越小。这样就可以大大减小变压器，使电源减轻重量和体积。而且由于它直接控 制直流，使这种电源的效率比线性电源高很多。
[0004] 推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路 中，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽 电路适用于低电压大电流的场合，广泛应用于开关电源中。针对开关电源电压稳定性的提 高问题，可以从闭环控制着手。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于自适应闭环控制的推挽式开关电 源装置及其控制方法。
[0006] 本发明的技术方案是： 一种基于自适应闭环控制的推挽式开关电源装置，包括电源模块、电池智能充放电电 路、二极管选择电路、直流降压模块电路、高频PWM发生电路、变压器推挽输出电路、驱动电 路、被控电路和单片机控制单元； 电源模块的输入端连接市电220V，电源模块的一路输出端连接电池智能充放电电路的 一路输入端，电源模块的另一路输出端、电池智能充放电电路的输出端均连接二极管选择 电路的输入端，二极管选择电路的输出端分别连接直流降压模块电路的输入端、变压器推 挽输出电路的输入端，直流降压模块电路的输出端连接单片机控制单元的供电端口，单片 机控制单元的输出端分别连接电池智能充放电电路的另一路输入端、直流降压模块电路的 输入端、驱动电路的一路输入端，驱动电路的另一路输入端连接变压器推挽输出电路的一 路输出端，变压器推挽输出电路的另一路输出端连接高频PWM发生电路的输入端，高频PWM 发生电路的输出端连接变压器推挽输出电路的再一路输入端，形成闭环控制，驱动电路的 输出端连接被控电路的输入端。
[0007] 所述电源模块用于将市电220V转换成5V直流电并送入二极管选择电路同时给电 池智能充放电电路充电。
[0008] 所述电池智能充放电电路用于给电池充电，保证电池始终处于满电状态。
[0009] 所述二极管选择电路用于选择是由市电220V供电，还是由电池供电。
[0010] 所述直流降压模块电路包括第一稳压器和第二稳压器； 第一稳压器用于当市电220V发生晃电时产生5V直流电，给高频PWM发生电路供电； 第二稳压器用于当市电220V发生晃电时产生3. 3V直流电，给单片机控制单元供电。
[0011] 所述高频PWM发生电路通过调节产生的PWM波的占空比来控制高频PWM发生 电路中MOS管的导通与关断时间，形成闭环调节，使变压器推挽输出电路输出稳定的 ±12V电源和具有载波性质的电源。
[0012] 所述变压器推挽输出电路用于输出具有载波性质电源和±12V电源。
[0013] 所述被控电路通过单片机控制单元的控制，当火线的电压在正半周发生跌落时， 由+12V电源给负载供电，当火线的电压在负半周发生跌落时，由-12V电源给负载供电，实 现市电220V与± 12V给负载供电的无缝切换，使负载能够连续工作。
[0014] 所述的基于自适应闭环控制的推挽式开关电源装置的控制方法，包括以下步骤： 步骤一：市电220V电压通过电源模块后转换成5V直流电并送入二极管选择电路同时 给电池智能充放电电路充电，单片机控制单元控制电池智能充放电电路快速充电； 步骤二：单片机控制单元实时检测电池智能充放电电路中电池的电压值，当电压值达 到设定值时，电池智能充放电电路停止充电； 步骤三：电源模块的输出电压、电池智能充放电电路的输出电压通过二极管选择电路 选择后同时进入高频变压器推挽输出电路和直流降压模块； 步骤四：电压信号经过直流降压模块分别生成5V直流电和3. 3V直流电，生成的5V直 流电和3. 3V直流电分别给高频PWM发生电路和单片机控制单元供电； 步骤五：单片机控制单元控制高频PWM发生电路产生高频PWM波，作用于高频变压器推 挽输出电路； 步骤六：高频PWM发生电路通过调节其产生的PWM波的占空比来控制高频PWM发生电 路中MOS管的导通与关断时间，形成闭环调节，使变压器推挽输出电路输出稳定的±12V电 压和多路具有载波性质的电源； 步骤七：多路具有载波性质的输出电压输出至驱动电路； 步骤八：单片机控制单元控制驱动电路驱动被控电路的可控硅的导通或关断，实现市 电220V与±12V给负载供电的无隙切换。
[0015] 有益效果： (1)本发明采用变压器推挽输出电路产生多路输出的具有载波性质的电源，通过单片 机控制单元的控制和驱动电路，控制可控硅的导通或关断，实现市电与±12V电源给负载供 电的无隙切换。
[0016] (2 )本发明采用闭环控制，通过调节高频PWM发生电路输出的PWM波的占空比，产 生稳定的±12V电源。
[0017] (3)本发明采用二极管选择电路，通过单片机的控制，实现电源模块和电池电源给 变压器推挽输出电路的选择性供电。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明【具体实施方式】的基于自适应闭环控制的推挽式开关电源装置的结 构框图； 图2为本发明【具体实施方式】的电源模块电路原理图； 图3为本发明【具体实施方式】的电池智能充放电电路原理图； 图4为本发明【具体实施方式】的直流降压模块电路原理图； 图5为本发明【具体实施方式】的二极管选择电路、变压器推挽输出电路与高频PWM发生 电路连接原理图，其中，1-二极管选择电路，2-高频PWM发生电路，3-变压器推挽输出电 路； 图6为本发明【具体实施方式】的驱动电路原理图； 图7为本发明【具体实施方式】的被控电路原理图； 图8为本发明【具体实施方式】的单片机控制单元原理图； 图9为本发明【具体实施方式】的基于自适应闭环控制的推挽式开关电源装置的控制方 法流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0020] 一种基于自适应闭环控制的推挽式开关电源装置，如图1所示，包括电源模块、电 池智能充放电电路、二极管选择电路、直流降压模块电路、高频PWM发生电路、变压器推挽 输出电路、驱动电路、被控电路和单片机控制单元；该图中的二极管选择电路、变压器推挽 输出电路均简化。
[0021] 电源模块的输入端连接220V市电，电源模块的一路输出端连接电池智能充放电 电路的一路输入端，电源模块的另一路输出端、电池智能充放电电路的输出端均连接二极 管选择电路的输入端，二极管选择电路的输出端分别连接直流降压模块电路的输入端、变 压器推挽输出电路的输入端，直流降压模块电路的输出端连接单片机控制单元的供电端 口，单片机控制单元的输出端分别连接电池智能充放电电路的另一路输入端、直流降压模 块电路的输入端、驱动电路的一路输入端，驱动电路的另一路输入端连接变压器推挽输出 电路的一路输出端，变压器推挽输出电路的另一路输出端连接高频PWM发生电路的输入 端，高频PWM发生电路的输出端连接变压器推挽输出电路的再一路输入端，形成闭环控制， 驱动电路的输出端连接被控电路的输入端。
[0022] 220V市电经过电源模块产生5V电源，给电池充电。5V电源与电池电源经过二极 管选择电路，分别输入直流降压模块电路、变压器推挽输出电路。直流降压模块电路产生5V 电源和3