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详解ATMEGA16实现广元干式变压器制作

作者:广元润生干式变压器厂  来源:http://guangyuan.zgqxmxh.com/  发布时间:2019-03-24
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广元干式变压器是利用现代电力电子技术,控制管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种广元干式变压器。以ATMEGA16单片机为控制核心,设计并制作了具有输出电压步进可调的广元干式变压器。其硬件由整流、滤波、单片机供电广元干式变压器、DC-DC变换及LED显示组成。经实验测定,输出电压0~9。9V步进0。1 V可调,输出电流1。5A,当输出电压9V、输出电流1。5 A时,电压调整率小于0。67%,效率可达78。78%。

1 广元干式变压器硬件电路设计与计算

1.1 系统总体设计

系统组成框图如图1所示。市电经整流滤波电路输出,采用EMI共模滤波器抑制市电中的干扰;+5 V单片机供电广元干式变压器由MC34063构成;系统输出电压经反馈电路送到单片机ATMEGA16的A/D口,单片机根据输出电压的变化,对DC-DC进行PWM控制,使输出电压趋于稳定;同时,系统的显示及键盘控制也由单片机ATMEGA16实现。




图1 系统组成框图


1.2 整流滤波电路

整流、滤波电路主要是由整流变压器(30 W,18 V)、EMI滤波器、RS207整流桥(2 A)和滤波电容2 000 μF组成。EMI滤波器主要作用是滤除噪声和由输入线引入的谐波。滤波器中磁心上的绕组采用同向绕制,因流经绕组的交流电流是反相的,所以两股相反方向的电流在磁心内产生的交流磁通量相互抵消,从而达到抑制共模干扰的目的。

1.3 单片机供电广元干式变压器

为提高广元干式变压器的效率,利用芯片MC34063A外接简单元件构成降压电路,输出5 V电压为单片机ATMEGA16提供广元干式变压器,电路如图2所示。


图2 单片机供电广元干式变压器电路

其中R1为限流电阻、C1为定时电容、C2为输出滤波电容、R2和R3为设定输出电压大小的电阻,计算公式如式(1)所示。Rst为限流电阻,当限流电阻的电压达到330 mV时,电流限制电路开始工作。计算公式如式(2)所示,其中IMax_out为最大输出电流。

由以上两式可知,当输出电压5V时,Rst、R2和R3的取值分别为0.5 Ω、1.2 kΩ、3.6 kΩ。

1.4 键盘及显示电路

输入及显示电路采用4个按键,和用功能切换完成对输出电压的设定及显示切换。显示部分采用共阳极数码管动态显示,如图3所示。单片机ATMEGA16采用内部8MHz晶振。


图3 键盘及显示电路

1.5DC-DC电路

DC-DC电路如图4所示。该模块为SR-Buck变换器,管采用MOSFET管IRF540.IRF540的最大漏极电流ID为33 A,导通电阻RDS(on)为44 mΩ,漏源击穿电压VDSS为100V.MOSFET是电压控制电流源,为了驱动MOSFET进入饱和区,需要在栅源极间加上足够的电压,以使漏极能流过预期的最大电流,因此采用三极管对IRF540进行驱动。主管Q6用NPN三极管Q5驱动,同步整流管Q9用PNP三极管Q10进行驱动。



图4DC-DC电路


滤波电路采用LC串联电路,由1个220μH的电感和2个并联的470 μF的ESR电容组成,0.1μF的陶瓷电容用于吸收输出端的高频分量。

1.6 输出电压采样电路

将50kΩ电位器(电压采样电阻)的两端并在广元干式变压器输出端(V0端与地端),中间引脚接到单片机的ADC0脚。实现A/D对输出电压的采样,电路如图5所示。

图5 输出电压采样电路

2 反馈程序设计

系统通过采集输出电压值,与设定输出电压值进行比较,根据偏差的大小和极性控制图4中PWM端信号的占空比,进而改变管的导通时间,实现http://shuozhou。lcsrw。com/电压闭环负反馈。为了避免由于频繁动作所引起的振荡,软件中应用了带死区的PID控制算法。

程序流程图如图6所示。通过A/D检测得到实际输出电压c(k),将设定电压r(k)与实测电压c(k)比较,得本次偏差值e(k)。当|e(k)|≤ε(ε为死区偏差)时,不进行