导言
近年来，跟着我国农产品需求量的添加，农业主动化水平的进步，以及很多农业机械、电气照明和温控设备的添加，农业电耗逐年添加，生产本钱不断进步。跟着电子技术的迅猛发展，开关稳压电源已作为一种较抱负的电源为人们所运用，其运用功率改换器进行电能改换，可以在满意各种农业用电的前提下，下降电耗，其高效节能可带来巨大的农业经济效益。可是当时的农业用开关稳压电源，尽管体积小，功率高，但输出电压的纹波较大,难以确保输出电压高安稳性，常常影响农用机械和电气设备的连续生产，反而添加了耗能。为此，本文提出一种新的带过载维护的开关稳压电源规划计划，能为农用大型机械和农业照明设备电路供给安稳的电源，具有比较宽广的使用和发展前景。
计划证明
1、DC2DC主回路拓扑电路计划证明
现在，DC2DC主回路规划计划可考虑的计划有3种。
(1)单规矩激式电路。该电路的电路原理图如图1所示。
图1
该计划结构简略，本钱低，但变压器铁心易磁化，MOS管导通时向负载供电，变压器并没有完结充分利用，功率不高，而且输出电压纹波大。该计划完结简略，现在为大部分农业机械和电器设备选用，但难以确保安稳继续的作业，使用作用并不抱负。
(2)全桥整流式电路。图2所示为全桥整流式电路。该计划选用了4个MOS管，作业时对管一起导通，半周期内Q1、Q3导通，Q2、Q4截止，然后Q2、Q4导通，Q1、Q3截止。这样的作业办法使每半周期都有2个MOS管来分压，对MOS管的耐压要求就下降了，适用于高压场合，但因为运用了4个MOS管，使得损耗功率添加，开关损耗一起添加。考虑到农业机械一般功率较大，选用该计划必定下降电能利用率，导致很多的能耗丢失。
图2
(3)双管推挽扩大电路。图3所示为双管推挽扩大电路。该计划选用了2个MOS管轮番导通，比选用4个MOS管损耗低，而且输出电压比单端办法的要稳，为到达规划所需求的功率，本文选用了该计划。
图3 2、操控办法及计划证明
2.1、键控、稳压及显现操控
常用的计划有2种。
(1)数字芯片计划。选用数字电路建立操控渠道，用tlc4066与74ls07经过按键用74ls07计数，并经过4066来选通分压电阻的电压，输入给PWM芯片，然后操控输出电压。用A/D采样给数码管显现，但A/D操控不易完结而且显现部分电路难以完结。
(2)嵌入式计划。选用51单片机小体系板对PWM芯片进行操控，并对A/D和D/A进行操控和采样。选用以7279为中心的按键扫描显现模块进行键控和显现。该计划编程比较简略，操控很便利，显现也很简略完结。经归纳比较考虑，笔者挑选选用嵌入式解决计划。
2.2、PWM芯片的选取
TL494是很常用的PWM芯片，可是外围电路杂乱，短少图腾柱式输出，且驱动才能不强。而SG3525芯片的驱动才能要比TL494强，功用安稳，而且以图腾柱式输出，驱动变压器规划简略，外围电路比TL494简练。
因而，PWM芯片的规划中选用SG3525。
2.3、过流维护主动操控
(1)纯硬件完结主动维护操控。在负载端采样电压，经过一个比较器输出一个电平操控可控硅的导通，由可控硅的状况来操控SG3525的shutdown端，然后操控输出状况。当负载正常时可控硅关断，shutdown端为低电平，芯片正常作业；当负载过流时，经过取样电阻给比较器输出一个高电平，高电平经过一个电容送到一个与可控硅并联的三极管基极，使三极管导通，然后关断可控硅。该计划逻辑关系很强，参数挑选严厉，不简略完结，不适用于该体系。
(2)软件完结主动维护操控。在负载端采样电压，经过单片机来查询负载电平的凹凸操控SG3525芯片的shutdown端口来操控输出，然后到达维护的意图。该办法简略，且为后续智能化过载维护的完结供给根底。经过对该电源电路进行计划证明，该体系的原理图如图4所示。
进步功率办法及解决计划
因为损耗首要来源于器材自身以及一些开关元件的寄生电阻和进行开关操作时的开关损耗，因而在规划电路时要尽量削减损耗元件的个数，选用耗能小的元件，选用比较抱负的开关元件;而且变压器的选取和绕制也对功率有影响。
1、功放电路解决计划
为了下降损耗只能选用2个晶体管，而且要求它自身的导通压降很低，下降了损耗，而且开关速度很快，让开关在瞬间完结，才可以最大极限地下降开关损耗和开关噪声。
2、变压器解决计划
选用EI变压器，设置匝数比为10∶32，线径0.7mm，初级双线并绕，次级单线绕制，这样能最大极限地进步功率。
3、硬件规划
3.1、开关管的选取
因为是PWM芯片直接驱动，因而驱动电流不大，考虑到功率问题，选用IRF540。它是电压操控器材，要求驱动电流很低，而且开关速度很快，导通电阻很小，这样既削减了开关损耗，也下降了自身寄生电阻的损耗。
3.2、输入整流二极管的选取
因为集成整流桥用于整流滤波，易引起整流管过热，其输出电压过低，导致负载电压不稳。因而选用共阴极肖特基二极管替代。
3.3、输出整流二极管的选取
考虑到功率要求，选用了肖特基二极管，速度快且压下降。
3.4、变压器的绕制办法
选用EI变压器，作业频率为30kHz,核算匝伏比：N/V=Ton/(ΔB×Ae),原边绕组匝数：Np=Vinmin×(N/V),副边绕组匝数：N2=(Vo+Vd+Io×R)×(N/V)，设置的匝数比为10∶32，线径0.7mm，初级双线并绕，次级单线绕制。该规划办法能最大极限地进步功率。
3.5、整流管的输出稳压
因为18V经整流滤波后到达25V,因而选用了耐压值为1000μF/50V的大电容来稳压。
3.6、LC滤波参数规划
依据电感最大贮能值0.5×L×I×I确认电感峰值电流Imax=Io+2×VoToff/L(Toff为关断时刻)，匝数N应进行取整，当匝数少电流大时，应尽量防止取半匝的状况。经核算后选取电感量为10mH，%&&&&&%为4700μF。
3.7、维护电路规划
选用LM358和LM193作为过流采样比较器。若负载过流，比较器输出高电平给单片机，单片机查询端口作出判别给SG3525的shut口一个高电平，一起把1个三极管打通给负载一个5V电压再次检测负载状况；若过流撤除经过LM393比较器给单片机一个高电平，那么单片机给shut端低电平来敞开SG3525。若未撤除，过载单片机循环查询等候撤除。
运转状况与剖析
在该规划中，选用的实验手法及仪器如下：
(1)输出电压调整规模的测验。经过51操控改动DC2DC改换器的电源电压值，然后到达调整输出电压的意图。用万用表测验电压值。
(2)最大输出电流的测验。经过调整负载电阻的值来调整输出电流，当负载短路时输出电流最大。
(3)电压调整率Su的测验。在给定的输入电压从15～21V改变时，用5位半的数字表别离测出负载电压的最大改变量，然后除以负载电压就可以核算出Su。用相同的办法可以测出Si。
(4)输出电压纹波Vpp。用沟通调压器设定U2为18V，负载电压为36V，电流为2A时，用模仿示波器丈量纹波电压峰峰值。
(5)DC2DC的改换功率。别离用5位半的数字表测得负载电压和电流与DC2DC改换器的输入电压和电流，然后核算出输入和输出功率，便可核算出功率。
该体系在实验室中进行了测验，其测验数据表如图所示。
经过测验，该稳压电源具有过流、过压维护功用。可见，该电源的稳压功用指标较高，操控输出具有可调性。
结语
本文规划的稳压电源选用功用安稳常用的PWM芯片SG3525来进行反应调整稳压，并经过51单片机来设定输出电压，功放电路选用MOS管建立的双端推挽办法，进步了电源功率。体系测验和运转结果表明，该稳压电源使操控愈加智能化，可以长时间高效，安稳的作业，更够满意农业机械以及照明设备电路的继续作业需求，一起防止了很多的硬件电路规划，下降了制作本钱，在农业生产机械和照明设备上具有比较宽广的使用和发展前景。
