能智威电子——工业自动化大功率开关电源设计

控制系统软件包括系统主程序、PWM程序、A/D采样及其中断程序、定时器及其中断程序、分段增量式PID控制程序、故障保护中断服务程序、LCD显示屏程序、按键板程序、RS485通讯程序等。程序允许中断嵌套，其中故障处理任务在整个控制系统中具有高优先级，一旦检测到故障信号，其服务程序可以中断任何其他正在运行的程序而优先得到处理。工业自动化大功率开关电源设计

ADC中断处于次高优先级，用于对电压电流信号采样以及脉冲数计数。定时器中断处于较高优先级，用于在预压、保压等阶段计时，配合控制焊接过程。串口通讯任务及其中断处理任务处于较低优先级，可用于设定焊接参数以及实时导出焊接数据。各功能模块的中断优先级未连续分配，方便后续系统的功能拓展。工业自动化大功率开关电源设计

控制模式及切换规则

复合控制模式将焊接过程分为两个阶段：初期恒压模式阶段和后期恒流模式阶段。程序采用模块化设计，便于调试、维护和功能拓展。焊接开始前，设置恒压模式上间tu、恒流焊接时间ti、电流上升速度临界值vg、恒压值Ug和恒流值Ig。焊接初期采用恒压模式，系统可根据负载情况自动调整输出功率大小，负载阻值越大，输出功率越低，阻值越小，输出功率越高。此阶段可以去除杂质和氧化层，使焊件接触的凸出点在无飞溅情况下熔化贴合。工业自动化大功率开关电源设计

恒压模式（CVmode）

定电压模式(也叫恒压）是指负载的电流值在额定范围内变化，而直流电源供应器的输出电压保持稳定的工作模式，即当负载改变而导致输出电流变化时，输出电压仍维持在设定的电压值并保持不变。工业自动化大功率开关电源设计

恒流模式（CCmode)）

定电流模式（也叫恒流）是指直流负载的电阻值在额定范围内变化，而直流电源供应器的输出电流持稳定的工作模式，即当负载的电阻值改变而导致输出电压变化时，输出电流仍维持在设定的电流值并保持不变。工业自动化大功率开关电源设计

欧姆定律：简单定义：

在同一电路中，通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比,这就是欧姆定律。

注意：

公式中物理量的单位：I：(电流）的单位是安培（A）、U：（电压）的单位是伏特（V）、R：（电阻）的单位是欧姆（Ω）。

固纬直流电源都具备恒流恒压模式，根据欧姆定律，所有直流电源输出并保持某特定的电压或者电流，但实际上电源的输出取决于电源的电压、电流设定值及连接到电源的负载的阻值R。工业自动化大功率开关电源设计

DC-DC斩波电路选用压型电源芯片XL4012开展设计方案，DC-DC斩波电路键入电压为5～30V。集成icXL4012工作中电流大，变换，输出线性好，合适各种场所运用。DC-DC斩波电路如图所示2所显示。XL4012的引脚5是键入端，键入电压历经耦合电容C1和C2键入到集成ic。引脚3是输出端，历经L1.C3和C4组成的低通滤波器输出直流电电压。引脚2是电压意见反馈端，根据更改意见反馈端电压来持续调整输出。工业自动化大功率开关电源设计

从开关电源输出的一端引出来输出电压，与电阻器互联网R2.R3和R4的分压电路相累加，键入到反比例计算运算放大器的积分电路端，由MPC6002组成的反比例计算运算放大器对键入电压变大后送至CPU的AD取样安全通道，CPU会测算出现实的输出电压值，那样造成了电压取样电源电路。电流取样电源电路是在开关电源输出的另一端与地端中间接了一个细微电阻值的精密电阻R0，从R0端取样电压，与电阻器互联网R9.R10和R11的分压电路相累加，键入到由MPC6002组成的反比例计算运算放大器的积分电路端，经放大后送至CPU的另一个AD取样安全通道，CPU会测算出现实的输出电流值。工业自动化大功率开关电源设计

系统软件选用STM8S103K3做为控制板。STM8S103K3是意法半导体公司发布的一款根据STM8的商品，其以高速运行..可靠性高及其片内丰富多彩資源在制造业等方面得到广泛运用。在STM8S103K3的引脚OSCIN与OSCOUT中间跨接线晶振电路和微调电容，其与集成ic内部结构电源电路组成一个平稳的脉冲发生器震荡器，晶振电路頻率选择8MHz。工业自动化大功率开关电源设计

全桥式变压器开关电源的缺点主要是功率损耗比较较大

全桥式变压器开关电源的缺点主要是功率损耗比较大，因此，全桥式变压器开关电源不适宜用于工作电压较低的场合，否则工作效率会很低。另外，全桥式变压器开关电源中的4个开关器件连接没有公共地，与驱动信号连接比较麻烦。工业自动化大功率开关电源设计

线性电源是指用于电压调整的管子工作在线性区。与之对应的还有开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的。线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压。工业自动化大功率开关电源设计

?线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压。从主要性能上看，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，调整管的功耗太大，转换效率低。工业自动化大功率开关电源设计