用AVR单片机可控的程控开关电源，求思路或方案...

只看该作者 · 2011-4-21 15:53

40# maychang
虽然还是不大懂但是先记住了
然后  还有我现在遇到几个问题是
1 电源的拓扑基本画出来了  但是变压器输出滤波电感电容等器件的参数却不知道该怎么决定可以给个参考值或者带参数的参考图吗很多资料也是只画了图而没有具体参数也不知道值大概该取多少
2 请问变压器参数就按上面说的那个反激公式计算可以吗比如输入24V  设D为0.5时输出为12V，推出变压比n为1:2（次级比初级匝数）
3 最没有谱的是单片机产生的这个PWM的低通滤波计算问题，因为感觉这块直接决定着参考电压是否准确和稳定，所以参数应该是需要很精确的，但是搜了很多资料，至今没有发现满意的计算方法和解释，请问这个低通滤波电路该怎么设计呢，才能使单片机产生的这个PWM波变成所设置的参考电压值？以及怎么计算这个滤波电路的参数呢？能给个参考图、计算方法或者参考资料可以吗

3万 · 2011-4-21 16:23

41楼：
1&2：
到技术交流版面，老tyw发的“新年大书包”里面下载《开关电源的原理与设计》、《开关电源手册 (第2版)》、《图解开关稳压电源的设计与应用长谷川》。最后一本比较浅。
3、使用RC低通滤波即可。通常需要三节RC低通，两节往往不够。
要PWM转换成纹波很小的直流，PWM频率至少是RC低通转折频率10倍。要得到准确稳定直流，RC低通滤波的负载电阻必须够大(至少是RC里面的R的10倍)。
注意开关电源输出整流之后也是低通滤波，上面提到的RC低通滤波转折频率应该比开关电源输出整流滤波的转折频率高得多，最好能够做到10倍，这样单片机输出的PWM频率要求是开关电源整流滤波转折频率的百倍。

只看该作者 · 2011-4-21 18:25

本帖最后由 492063811 于 2011-4-21 18:41 编辑

42# maychang 哦好的谢谢
RC低通滤波，不加放大器的可以不，全RC组成可以吗，比如下图：
要得到准确稳定直流，RC低通滤波的负载电阻必须够大(至少是RC里面的R的10倍)。对我这个方案来讲低通滤波后是接的TL494做参考电压用啊，负载应该指的是TL494？？那TL494这个负载的大小怎么算哦？
其他的还是不大理解，继续学习中

3万 · 2011-4-21 18:48

43楼：
可以。
但前面(PWM)输出阻抗必须很低，最好小于数十欧，后面(Vref)输入阻抗必须够高，最好大于一兆欧。
另外，此滤波电路转折频率为3.4Hz，这意味着该Vref电压不可能较快变化。是否太低了？

只看该作者 · 2011-4-22 10:57

本帖最后由 492063811 于 2011-4-22 11:07 编辑

44# maychang 郁闷查了很多资料和计算软件也不知道到底低通滤波这个取值该怎么定...
1.前面(PWM)输出阻抗必须很低，最好小于数十欧，后面(Vref)输入阻抗必须够高，最好大于一兆欧。可是(PWM)输出阻抗其实不是单片机PWM端口内部的电路阻抗吗，怎么知道够不够低呢？后面(Vref)输入阻抗其实是TL494误差放大器端口的输入阻抗，根据放大器一般都是输入阻抗高的特点，这样的话是不是刚好算可以了呢？
2.另外，此滤波电路转折频率为3.4Hz，这意味着该Vref电压不可能较快变化。是否太低了？不知道多少算合适呢而且为什么好多资料的讲解对无源滤波介绍的较少公式也是大多写的1/2*pi*RC，有的人说转折频率也是这个公式，说截止频率也是这个公式，请问到底这两个是不是同个东西啊？截止频率怎么算啊
3.有个问题不明白，假如PWM输出的是2V（需要的参考电压），但是经过这个无源滤波的电阻后，不会降低到不是所要的2V吗？

3万 · 2011-4-22 11:57

45楼：
1、单片机PWM端口输出阻抗比较高，加一级CMOS门电路如74HC04作为缓冲即可。这已经可以满足你的要求，若要求PWM幅度更稳定时需要更复杂的电路。TL494误差放大器同相输入端输入阻抗已经够高，满足要求。
2、就是这个公式。转折频率和截止频率，一个意思。
3、只要后级输入阻抗足够高，你要的2V就不会降低。

只看该作者 · 2011-4-22 14:12

46# maychang
哦 74HC04作为缓冲即可这个不是倒相了吗... 还是说要用两路？两次取反？

3万 · 2011-4-22 14:24

47楼：
倒相有什么关系？你把PWM的占空比也倒过来就是了。
如果不愿意把PWM的占空比也倒过来，那就用两次反相器。

只看该作者 · 2011-4-22 17:08

本帖最后由 492063811 于 2011-4-22 17:23 编辑

48# maychang 恩好
你上次说的单片机产生的PWM频率大致保证是低通滤波截止频率的10倍，同时是输出端低通滤波的百倍，我想如果让单片机产生10Khz的PWM波，就可以满足了，但是有点疑惑，输出端不是应该越直流越好吗，直流的频率是0，感觉应该要截止频率越低才越能保证低频通过啊，才更能得到直流啊，如果按单片机产生10KHZ PWM来算，输出端截止频率大概是100HZ，不知道会不会高呢？

还有一个很傻的问题，不是低通滤波的目的是让低于截至频率的波通过吗，单片机产生的PWM波比截止频率还要高10倍的话，比如刚说的，按PWM是10KHZ，截止频率是1KHZ，那不是PWM都被滤掉了吗？呵呵虽然这两天也都在看一些低通滤波的资料想去理解，但是可能这块比较简单，大多介绍的有源的，所以也没多少实质性理解知道的还是比较肤浅呵呵

3万 · 2011-4-22 17:23

49楼：
开关电源输出端是直流，但这个直流却是在变化的，要随你的控制而变化，也会随负载变化而变化。这个“变化”就有频率概念在里面了。
假定负载电阻突然变大，这将使开关电源输出电压升高，你总不会希望输出电压过1秒才恢复原值吧？显然恢复到原值的速度是越快越好。
普通的开关电源，恢复时间可以做到1ms之内。对应的频率大约数kHz。那么你的PWM经滤波后的变化速度不应该比这个数值更慢(倒也不一定要十倍那么多)，至少也要数kHz，换言之，滤波电路的转折频率绝不能比数kHz更低，至少至少，也需要1kHz。如果PWM滤波转折频率低到数Hz，那么你设置输出电压时，就会在按下键之后等待一秒半秒，输出电压才缓慢上升或下降到新值。

只看该作者 · 2011-4-22 18:06

50# maychang 1.哦明白了许多但还有一个很傻的问题：不是低通滤波的目的是让低于截至频率的波通过吗，单片机产生的PWM波比截止频率还要高10倍的话，比如刚说的，按PWM是10KHZ，截止频率是1KHZ，那不是PWM都被滤掉了吗？呵呵虽然这两天也都在看一些低通滤波的资料想去理解，但是可能这块比较简单，大多介绍的有源的，所以也没多少实质性理解知道的还是比较肤浅呵呵

2.还有一个疑惑，单片机产生的PWM信号，经低通滤波后为一直流电压，该直流电压数值与PWM占空比成正比关系。因此单片机控制其输出的PWM信号占空比(通过写入某寄存器一个数实现)即可控制该直流电压数值。这是你之前的说的，当时以为是通过什么电路后产生具体的所要的电压的，难道就是低通滤波？占空比不同的PWM波通过低通滤波后，幅度会变化吗？还有改变了多少的占空比是对应了1V的电压变化呢，这个关系是怎样知道呢

3万 · 2011-4-22 18:29

51楼：
1、就是要让PWM里面交流成份都滤掉，滤得越干净越好。之所以要10倍频率，还要三节，就是为了让PWM里面交流成份滤干净些(只剩千分之一二)。
2、就是低通滤波啦！滤波后幅度当然要变化，但我们要的是随占空比变化而不随PWM频率变化。
占空比与滤波后输出直流电压是正比关系，占空比为1时直流输出电压就是PWM峰值(幅度)。你要多大的直流电压变化，如果大于PWM滤波后输出直流电压变化，可以加放大器(实际上TL494里面已经有了)，如果小于PWM滤波后输出直流电压变化，两个电阻分压就是了。

只看该作者 · 2011-4-22 19:40

本帖最后由 492063811 于 2011-4-22 19:44 编辑

52# maychang
1.低通滤波器让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制。我的意思是PWM波信号的频率，它本身的频率（不是交流干扰什么的杂波等），如果设置的比截止频率还高很多，那不是属于概念里说的后者部分，应该是被抑制掉的吗，我是这点卡壳了，不知道哪想错了，还有PWM信号应该是有频率的直流信号吧，他只是高低电平交替，但是方向没有变化啊
2.我要多大的直流电压变化好知道，这个所要我只能去控制占空比，但是我不知道滤波后电压变化与滤波前的占空比具体关系是怎样的啊，除非是线性的？像你说的占空比为1时直流输出电压是PWM峰值(幅度)，所以假如峰值为5V，那么当我只要把占空比通过程序调整为0.5，那么输出就为2.5V，同理，占空比调整为0.6时，那么输出就应该是0.6*5=3V？是这样算吗

3万 · 2011-4-22 19:54

53楼：
1、没错，PWM信号“本身的频率”就是要被抑制掉，至少抑制掉绝大部分。
数学课学过傅立叶展开吧？PWM信号函数经傅立叶展开后是无穷多项，我们只要第0项，即直流成份，其它统统都滤掉。
2、我在52楼已经说过，是正比关系。“正比”是强过“线性”的，线性函数关系里面，常数项为零，才是正比。

1万 · 2011-4-22 20:37

呵呵！

一山住两虎~~~

只看该作者 · 2011-4-23 18:40

54# maychang
哦道理好像明白了很多呵呵原来是傅立叶那块的内容当时都没学好怪不得不懂
1.那这样的话其实低通滤波并不是完全阻止超过截至频率的信号的全部啊只是阻止有频率的那部分分量我开始以为是只要这个信号的频率高于了截至频率那它的一切东西都通不过的意思呢
2.那我按那样算就是正确的了。但是请教下AVR产生的这个PWM幅值最高可以达到多少呢（AVR这块小弟现在也是初学，很惭愧这么多不懂的，呵呵），按道理应该至少至少要求可以达到5V，这样调节占空比时候参考电压才能达到5V，应该可以达到吧？
3.之前聊到的频率关系应该没问题吧？就是单片机产生的PWM频率10K以上，低通滤波截止频率1K以上，输出端的低通滤波截止频率100HZ以上？

只看该作者 · 2011-4-23 20:28

56# 492063811
要不直接AVR通过DAC来调压得了...

3万 · 2011-4-23 20:41

56楼：
1、正因为如此，我很反对用“截止频率”这样的说法，说“转折频率”不容易产生误解。
2、我在52楼 2、回复过了。
3、可以。

只看该作者 · 2011-4-25 10:44

本帖最后由 492063811 于 2011-4-25 11:29 编辑

58# maychang 恩非常正解非常感谢
1.在问个概念性的问题 PWM算模拟信号还是数字信号呢是不是算数字信号然后低通滤波后成为的是模拟信号？
2.帮我看看下面这个大致画好的框图好吗，也算原理图了（先试做下可调怎么实现，所以没有按原计划的输出250V那么大，按全安全电压来做的，输入只有24V，输出要求5V到28V吧，先看看能不能做到），看里面有没有什么地方错误，或者不完善的地方，以及参数型号选择是否有问题等？算是帮忙审下吧，小弟初学乍到，望多多帮助了。
图里面只是电源部分，单片机控制升压和降压的按键部分（先采用两个外部中断试？）、以及显示部分，准备先利用已有的开发板搭