開關電源具有體積小，重量輕、效率高、成本低等優(yōu)點，因此開關電源在計算機、儀器儀表、工業(yè)設備、通信及家用電器等方面廣泛應用。目前市售開關電源多為輸出電壓固定，調節(jié)范圍小，可靠性不高等缺點，為此，采用SEPIC變換器設計開關電源，實現低壓寬范圍無極調壓，控制電路簡單，可用于無極調壓且要求精度高的供電設備。

一、總體方案分析和設計

市電220V首先經過變壓器降壓后，通過整流、濾波轉換為直流電。由于整流、濾波輸出后的電壓較高，首先進行直流電壓的一次降壓，然后供給升降壓SEPIC變換器，采用電位器實現無極電壓調節(jié)，通過模數轉換芯片采集電壓、電流并顯示。另外，輸出回路增加過流保護。系統(tǒng)整體設計方案框圖如圖1-1所示。

二、開關電源電路設計

（一）SEPIC轉換器電路設計

SEPIC轉換器又稱為升降壓轉換器，是本開關電源的重要組成部分。選用XL6009開關升降壓型DC-DC芯片，固定開關頻率400KHZ。超寬輸入電壓5~32V，超寬輸出電壓1.25~30V，具有自動升降壓功能，在工作范圍內任意電壓輸出均可穩(wěn)壓任意電壓輸出，最大輸出電流為4A。原理圖如圖2-1所示。

由圖可知XL6009芯片5腳為反饋端，4腳為電壓輸入端，3腳為功率輸出端，2腳為內部電壓調節(jié)端，不用可懸空，1腳為接地端。輸入端需并聯(lián)電解電容以消除噪聲。由于輸入電壓最高32V，考慮各種因素，選擇35V，220uF的固態(tài)電容，并且再并聯(lián)一個瓷片電容以進行高頻去耦。若輸出電壓最大為30V，需保證有一定的裕量，故選擇50V，220uF的固態(tài)電容，且再并聯(lián)一個瓷片電容以配合。因電感器對輸出紋波有直接影響，通過計算兩個電感均選擇47UH。輸出電壓可調主要是依靠反饋電阻R1，R2的比值，R2為可調電位器，R1為固定阻值電阻。通過調節(jié)R2即可調節(jié)輸出電壓，得到5~30V之間的任意寬范圍電壓。

（二）TLC2543A/D轉換采集電路設計

A/D轉換電路負責對開關電源輸出回路進行電壓、電流實時檢測，及時將檢測值送給主控芯片，再由主控芯片對回路進行相應的保護。A/D轉換采集電路圖如圖2-2所示。由圖2-2可知，TLC2543A/D轉換芯片11路模擬輸入端口外接所要檢測的值，電源的正負極接一去耦電容，以減小輸入芯片的電源紋波。轉換芯片還需個基準電壓才能進行正常的A/D轉換，此部分可直接板載電壓或也可用一精準的基準電壓。雖然外圍電路簡單，但因是一片較為敏感的芯片，尤其在高速轉換時，極易受到外界干擾使轉換值不準確，這就要求其芯片底部盡可能不要有信號線或電源線接近。

（三）電壓衰減電路設計

開關電源若輸出可調電壓5~30V，遠遠大于A/D轉換芯片的模擬輸入量，需對其進行降壓才能輸入給轉換芯片，這就采用分壓電路。電壓衰減電路可分為運放負反饋衰減和分壓衰減。通過對比發(fā)現分壓衰減電路較簡單，分壓衰減即是通過兩個電阻串聯(lián)對電壓進行比例分配。其分壓電路如圖2-3所示。

圖2-3分壓電路原理圖

三、實驗結果及分析

（一）開關電源輸出電壓、電流測量

改變SEPIC電路中R2，測量R2阻值，理論計算輸出電壓值，通過LCD12864觀察實際顯示電壓、電流值，觀察電源輸出電壓范圍和電流，理論計算值與實際測量結果如表3-1所示。

由上表觀察，設計的開關電源輸出電壓可在5V到30V范圍內無極調壓，輸出電流最大值2A，誤差在允許范圍內。引起誤差的原因較多，所用A/D轉換芯片為12位精度，即每一個數字量對應0.0012V的模擬電壓量，很小的波動都會引起顯示數值波動。另外，由于電路中本來存在高噪聲，大紋波，造成顯示的電壓值在一定誤差范圍內波動，這都屬于正?，F象。

四、結語

通過輸出電壓電流測量以及可靠性試驗測試，設計的無極調壓開關電源可以滿足5V~30V的電壓調節(jié)，輸出最大電流2A，精度達到0.01，其出現誤差都在允許范圍內。本電路輸出的電壓電流都在理論設計允許范圍內，達到了預期效果，實現了電源無極調壓，為設備提供穩(wěn)定、可靠的電源。