一种基于dsp的ac-dc开关电源模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种基于DSP的AC?DC开关电源模块，包括DSP控制芯片、升降压电路，DSP控制芯片的输入端与升降压电路之间连接有电流电压采样电路，DSP控制芯片输出端与升降压电路之间连接有光电耦合器；升降压电路输出端连接有DC输出端；升降压电路输入端连接有整流滤波电路，整流滤波电路输入端连接有AC输入端，AC输入端与整流滤波电路之间连接有变压器，本模块开关电源的内部开关管工作于高频开关状态，所以它可以大幅减小能量消耗，开关管的开关状态可通过脉冲宽度调制(PWM)控制，PWM波由DSP输出，同时通过DSP还可以实时监测输出电流电压，进而调节PWM波的占空比以实现恒压输出，损耗小、转换效率高、输出电压恒定，使用寿命长，安全性好。
【专利说明】
一种基于DSP的AC-DC开关电源模块
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电源模块领域，尤其涉及一种基于DSP的AC-DC开关电源模块。
【背景技术】
[0002] 众所周知，我国电网传输到用户的为220V 50Hz的交流电，无法直接为一些小型直 流供电设备供电。因此，AC-DC电源模块必不可少。然而，普通AC-DC电源模块通常损耗较大， 转换效率不高且输出电压波动较大。基于此，本实用新型提出一种基于DSP的AC-DC开关电 源模块。开关电源为高效节能电源，它具有转换效率高、体积小、恒压输出等优点。DSP即数 字信号处理，它可简化外围硬件电路，且容易实现高级控制。 【实用新型内容】
[0003] 为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于DSP的AC-DC开关电源模块，包 括DSP控制芯片、升降压电路，所述DSP控制芯片的输入端与所述升降压电路之间连接有电 流电压采样电路，所述DSP控制芯片输出端与所述升降压电路之间连接有光电耦合器;所述 升降压电路输出端连接有DC输出端;所述升降压电路输入端连接有整流滤波电路，所述整 流滤波电路输入端连接有AC输入端，所述AC输入端与所述整流滤波电路之间连接有变压 器。
[0004] 优选的，所述变压器包括自耦变压器和隔离变压器。
[0005] 优选的，所述整流滤波电路包括4个肖特基二极管形成的整流桥和第一滤波电容。
[0006] 优选的，所述升降压电路包括两个滤波电路，所述滤波电路之间连接有开关管、电 感、二极管和第二滤波电容。
[0007] 优选的，所述DSP芯片为MSP430F149。
[0008]本实用新型提出的基于DSP的AC-DC开关电源模块有以下有益效果:本模块开关电 源的内部开关管工作于高频开关状态，所以它可以大幅减小能量消耗。开关管的开关状态 可通过脉冲宽度调制(P丽)控制，P丽波由DSP输出，同时通过DSP还可以实时监测输出电流 电压，进而调节波的占空比以实现恒压输出，损耗小、转换效率高、输出电压恒定，使用 寿命长，安全性好。
【附图说明】
[0009]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍。
[0010]图1为本实用新型的结构示意图；
[0011]图2为本实用新型的升降压电路的基本拓扑结构图；
[0012] 其中，I-DSP控制芯片，2-升降压电路，3-电流电压采样电路，4-光电耦合器，5-DC 输出端，6-整流滤波电路，7-AC输入端，8-变压器。
【具体实施方式】
[0013] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述。
[0014] 结合图1、图2,本实用新型提出了一种基于DSP的AC-DC开关电源模块，包括DSP控 制芯片1、升降压电路2，所述DSP控制芯片1的输入端与所述升降压电路2之间连接有电流电 压采样电路3，所述DSP控制芯片1输出端与所述升降压电路2之间连接有光电耦合器4;其 中，DSP控制芯片1为MSP430F149的输出PWM波经光电耦合器4送与升降压电路2的开关管 IRF3205，光电耦合器4为TLP250，它可隔离危险电压，以防止DSP控制芯片1损坏；
[0015] 将220V 50Hz交流电输入开关电源模块，通过调节自耦变压器转变为20V-30V交流 电输出，再经一个隔离变压器以隔离危险电压并提供较大的输出功率；
[0016] 变压器8输出电压经整流滤波电路6实现交流-直流变换，得到的直流电流入升降 压电路2进行升降压变换。
[0017] 升降压电路2变换后，通过电流电压采样电路3对输出电流电压进行采样。电流电 压的采样值送与DSP进行AD变换，并与设定的输出电压AD标准值进行比较，以精确调节从 DSP输出的PffM波的占空比，将PWM波经光电耦合器4隔离输送至开关管以控制其开关状态， 最终由升降压电路2实现恒定的电压输出
[0018] 所述升降压电路2输出端连接有DC输出端5;所述升降压电路2输入端连接有整流 滤波电路6,所述整流滤波电路6输入端连接有AC输入端7,所述AC输入端7与所述整流滤波 电路6之间连接有变压器8，
[0019] 升降压电路2与整流滤波电路6相连，升降压电路2的基本拓扑结构如附图2所示， 升降压电路2主要有开关管Tr、电感L、二极管D 2和滤波电容C4组成，LjPC2以及LdPC3构成了 两个LC滤波电路。其工作原理描述如下：当开关管T r导通时，电流Is流过电感线圈L，L存储能 量。当开关管Tr断开时，L有减小的趋势，电感线圈L产生的自感电势反向，为下正上负，二极 管〇:受正向偏压而导通，从而为负载供电并为滤波电容C 4充电。当开关管再次导通时，由C4 为负载供电。由于输入电压V与输出电压VDC反向。通过控制开关管的导通时间占空比能实 现对输入电压V的升压或降压的调节。在连续电流工作模式下输入电压V与输出电压VDC满 足如下关系式：
[0020] VDC = -V I-D
[0021] 从上式可知开关管导通时间占空比D = 50%为变换器的降压和升压的临界点。当 占空比D〈50%时，VDCXV，从而实现了降压的变换；当占空比D〉50%时，VDC〉V，从而实现了升 压的变换。可见通过调节占空比D可以实现对输入电压的调节，进而实现输出电压在较大的 范围内调节。
[0022] 实际升降压电路2中开关管选型为IRF3205、肖特基二极管为SR2100。
[0023]另外，电流电压采样电路3从升降压电路2输出端采集输出电流电压。所述电流采 样电路选用霍尔电流传感器ACS712,电压采样电路选用光电耦合器4JC817,采样值分别送 与DSP控制芯片1。
[0024] 另外，所述DSP控制芯片1为MSP430F149,其外围电路包括+3.3V直流供电电路、 8MHz晶振电路和电容滤波电路。
[0025] 优选的，所述变压器8包括自耦变压器8和隔离变压器8。
[0026] 优选的，所述整流滤波电路6包括4个肖特基二极管形成的整流桥和第一滤波电 容。
[0027] 优选的，所述升降压电路2包括两个滤波电路，所述滤波电路之间连接有开关管、 电感、二极管和第二滤波电容。
[0028] 对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种基于DSP的AC-DC开关电源模块，其特征在于，包括DSP控制芯片、升降压电路，所 述DSP控制芯片的输入端与所述升降压电路之间连接有电流电压采样电路，所述DSP控制芯 片输出端与所述升降压电路之间连接有光电耦合器;所述升降压电路输出端连接有DC输出 端;所述升降压电路输入端连接有整流滤波电路，所述整流滤波电路输入端连接有AC输入 端，所述AC输入端与所述整流滤波电路之间连接有变压器。2. 根据权利要求1所述的基于DSP的AC-DC开关电源模块，其特征在于，所述变压器包括 自耦变压器和隔离变压器。3. 根据权利要求1所述的基于DSP的AC-DC开关电源模块，其特征在于，所述整流滤波电 路包括4个肖特基二极管形成的整流桥和第一滤波电容。4. 根据权利要求1所述的基于DSP的AC-DC开关电源模块，其特征在于，所述升降压电路 包括两个滤波电路，所述滤波电路之间连接有开关管、电感、二极管和第二滤波电容。5. 根据权利要求1所述的基于DSP的AC-DC开关电源模块，其特征在于，所述DSP芯片为 MSP430F149。
【文档编号】H02M7/217GK205544986SQ201620152728
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】何萍, 江景涛, 万太学
【申请人】中海蓝水自动化装备有限公司