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面向VFD顯示的工業(yè)稱重儀表開關(guān)電源設(shè)計(jì)

1引言

    用于定量包裝生產(chǎn)的工業(yè)稱重儀表常采用LED泉示，使得儀表的功能受限，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)上的要求，而采用泉示內(nèi)容豐富真空熒光.i v示屏((VFD)，使儀表的市場前景非常)’闊。傳統(tǒng)的對VFD供電方法采用交流供電，需要變壓器，這加大了電源板的體積;設(shè)計(jì)采用直流供電，燈泛兩端用壓差為3.3 V直流驅(qū)動(dòng)，而它們由開關(guān)電源的基木輸出轉(zhuǎn)換而成，開關(guān)電源經(jīng)過幾十年的發(fā)展，朝著體積小，效率高的方向發(fā)展;木義設(shè)計(jì)避免了采用笨重的工頻變壓器，并利用某公司新推出的第四代TOPSwit山系列芯片和較小的濾波元器件，使開關(guān)電源體積很大程度減小。

同時(shí)考慮主控板電壓需求后，為保證控制板和.i v示板的都穩(wěn)定的工作，對稱重儀表的電源板作出合理的分析和設(shè)計(jì)，中一片開關(guān)電源效率高、外圍電路簡中一并且實(shí)現(xiàn)5路輸出，木義利用PI EXPERT6.5軟件輔助設(shè)計(jì)，生成關(guān)鍵參數(shù)作為參考，設(shè)計(jì)出滿足稱重儀表的多路穩(wěn)定的電壓要求的電路、

2.開關(guān)電源設(shè)計(jì)基木結(jié)構(gòu)

    木義開關(guān)電源用的是PWM方式，即在頻率一定的情況卜通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)占空比。開關(guān)電源利用體積很小的高頻變壓器來實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換及電網(wǎng)隔離的，而且外圍電路簡單、效率高、穩(wěn)定可靠。開關(guān)電源的功率調(diào)整器件處于開關(guān)工作狀態(tài)，效率比線性電源高。

    選用TOPSwitch-GX系列產(chǎn)品的TOP245Y設(shè)計(jì)的中一片開關(guān)電源輸入交流85 V-265 V，如圖1所示，經(jīng)過電網(wǎng)濾波、整流濾波，鉗位保護(hù)、高頻變壓器，再經(jīng)過二次側(cè)整流濾波電路得到初始基木輸出為9V/0.4A,9V/0.3A,-36V/0.3A,24V/0.3A,12V/O.SA;再經(jīng)過電路轉(zhuǎn)換為所需電壓，其中，選擇9V/0.4A作為取樣反饋，經(jīng)過光禍和TOP245Y為主的元器件到鉗位保護(hù)電路，從而保證了輸出的穩(wěn)定性。

電網(wǎng)濾波用來抑制接入電網(wǎng)與開關(guān)電源的相互十?dāng)_;整流濾波是通過整流橋?qū)碜噪娋W(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為直流電;鉗位保護(hù)電路主要是通過P6KE200A和UF4007反向串聯(lián)來防i1_變壓器的感應(yīng)電壓過高;變壓器是整個(gè)開關(guān)電源最為關(guān)鍵的部分，它同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)隔離、能量存儲(chǔ)和電壓轉(zhuǎn)換的功能i=i。二次側(cè)整流濾波將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并電壓中的紋波成分盡可能除掉。

反饋電路的設(shè)計(jì)

    反饋電路如圖2所示，所采用的主要元件是三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極昔TL431和光禍PC817，反饋電路的工作原理是當(dāng)被選定當(dāng)作反饋的一個(gè)輸出電壓9V/0.3A發(fā)生改變時(shí)，經(jīng)過阻值為lOK和26.1K的電阻分壓后得到的取樣電壓就與2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，從而導(dǎo)致發(fā)光二極昔的工作電流也發(fā)牛變化，光禍引起TOP245Y的控制端電流的大小變化，調(diào)節(jié)的輸出占空比，使輸出電壓趨于穩(wěn)定。

生成主控板和設(shè)定泉示板所需電壓+5V電壓

    主控板上是實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，需要精準(zhǔn)的+5V作為電壓，而為了保證主控板的A/D轉(zhuǎn)化不受設(shè)定.示板負(fù)載變化的影響，所以先關(guān)電源電路產(chǎn)生9V左右穩(wěn)定電壓(若不是主反饋電壓，電壓會(huì)隨著負(fù)載大小有很小的變化)，然后均由穩(wěn)壓芯片LM7805來穩(wěn)壓，得到主控板需求的+SV電壓;光禍輸出需要的的+24V電壓直接由二次側(cè)整流濾波得到。設(shè)定泉示板所需的+SV電壓和主控板所需+SV電壓的得到的方式是相同的。

5結(jié)束語

    本文針對所設(shè)計(jì)帶有VFD泉示屏的工業(yè)稱重儀表，基于TOPSwitch-GX芯片的中一片開關(guān)電源設(shè)計(jì)出獨(dú)特的供電方案，設(shè)計(jì)中不僅保證主控板和設(shè)定.i v示板的電壓和功率要求，而且留有一定的裕量，克服了傳統(tǒng)工頻變壓器效率低，體積大的的缺點(diǎn)。在各個(gè)組成部分實(shí)現(xiàn)過程中，都是經(jīng)過較嚴(yán)格的分析和測試，保證電路的嚴(yán)謹(jǐn)、電路性能的穩(wěn)定和優(yōu)化，開關(guān)電源部分能夠達(dá)到開關(guān)電源能指標(biāo)整個(gè)供電方案設(shè)計(jì)出的電壓和功率能夠穩(wěn)定可靠的供應(yīng)工業(yè)稱重儀表的主控板和設(shè)定泉示板。

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