DC_1500W电源

一、项目描述

本次比赛是STC和立创联合举办的STC单片机创意设计大赛，分为单片机和项目赛道，推荐使用STC32G12K128和STC8H8K64U两款单片机。

二、设计摘要

我选择的是项目赛道，因为之前工作一直在使用STC8系类和STC15W系列的单片机，所以直接使用STC8H8K64U这款单片机。
因为最近在学习数控开关电源方面的知识，所以趁着这次大赛就设计了一款简易的数控开关电源。因为是第一次制作为了提高成功率，放弃使用单片机作PWM控制器，选择使用成熟的PWM芯片，降低制作难度。

四、题目分析

电源采用TL494控制器，使用单片机来控制输出电压和电流。
输入电压：12V-70V
输出电压：0V-50V（可能输出不能完全到0）
输出电流：0A-30A
电源频率：150KHZ

五、总体设计框图

总体设计方案框图

六、硬件电路组成

1.电源输入

对整流过来的直流电进行滤波和采样，作欠压保护，输入两端并联的电阻为放电电阻，防止输入断开后电容电人。

2.12V供电

12V供电分为两个一个是给风扇、继电器供电的，一个是给串口屏、单片机供电的。
3.5V供电

5V供电也是分为两个，其中一个是专门给LCD、串口屏供电的，另外一组给单片机的外设供电。
4.TL494控制器

芯片内置的两个误差放大器使用电阻将其屏蔽，改为外置的。芯片第4脚为缓启动控制，可以通过修改其电阻电容来改变缓启动时间，也可做为占空比调节引脚。芯片的第8、11、9、10引脚为PWM输出，具体设计方法请参考芯片官方手册。芯片的第5、6为频率设置，通过改变电阻和电容的值来修改芯片的频率。

5.电压反馈

根据输出电压与单片机生成的恒压基准电压进行比较可以实现恒压输出，调整单片机输出的恒压基准电压即可调整电源的输出电压。

6.恒流输出

将采样到的电流信号进行放大，再与单片机生成的恒流基准电压进行比较，即可实现电源恒流输出的目的，调整单片机恒流基准电压即可调整其恒流值。

7.隔离驱动

TL494生成的PWM信号采用6N137进行隔离，经过EG5620栅极驱动器进行驱动，6N137输出和输入是反向的这里需要注意，EG5620输入一路PWM输出可以生成两路带死区的PWM信号，需要注意MOS管的参数选择合适的死区时间，避免因死区不合适烧管子。

8.BUCK

使用两个NMO做成同步整流BUCK电路，三极管和稳压二极管为加速关断和保护作用，在MOS的D、S之间并上RC吸收电路，可以防止尖峰电压击穿管子。

9.输出电压、电流采样及保护

输出电压通过电阻分压进行采样送到单片机和TL494，输出电流通过两个并联的采样电阻进行采样，将采样后的信号放大后送到单片机和TL49。输出正极加上继电器，在电路过流时断开继电器，保护电源及后部电路，加上延时导通功能也可防止在接上负载的一瞬间接头打火。

10.恒压恒流电压基准

使用单片机PWM功能来作DAC，将单片机输出的PWM信号进行RC滤波后用运放做一个跟随器，即可输出一个可调的基准电压。可以用来调整输出电压和电流值。

11.温度检测

使用热敏电阻和跟随器来采样散热器的温度，当温度达到一定程度后开启风扇强制散热，防止温度过高烧毁电路。

12.散热风扇驱动

用NMOS来驱动散热风扇，可以使用单片机的PWM引脚和温度采集电路来控制散热片上的温度。

13.下载及串口屏接口

14.RS485通信

这个为预留的，后面可以扩展485通讯或者接组态屏，建议将485的线接到单片机的其他串口引脚上，不要接在P30、P31上，可能会烧不进程序。

15.LCD12864

没有串口屏或者组态屏时也可以支持LCD12864来显示电源参数。

16.数码管显示

这里使用TM1638来驱动数码管，在不接显示屏的情况下，一样可以显示电源的所有参数。

七、实物展示

电源的正面

电源的背面

八、注意事项

1.输入电压一定不要超过额定值
2.功率部分背面开窗的部位要镀锡，走线窄的地方尽量多补锡
3.MOS管选型要注意，尽量选择关断时间短的MOS，一定要买正品
4.RS485最好不要和下载接口共用一个UART接口，否则可能烧不进程序

九、调试遇到的问题

1.RS485芯片不要焊接，否则会烧不进程序
2.数码管驱动引脚用反了

由于本次项目因为出差加上回来后生病住院没办法完成程序部分了，后续有时间会将程序部分补上，后续会上传完成品，现在不要打样！不要打样！