一种基于STM32F103的高隔离度可调直流稳压电源设计.PDF

第３５卷 第２期 桂 林 理 工 大 学 学 报 Ｖｏｌ３５Ｎｏ２ ２０１５年５月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｙ　２０１５  文章编号：１６７４－９０５７（２０１５）０２－０３９１－０６　　　　　 ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１５０２０２９ 一种基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的高隔离度 可调直流稳压电源设计 蒋存波，徐和飞 （桂林理工大学 信息科学与工程学院，广西 桂林　５４１００４） 摘　要：选择三重绝缘线绕制 ＤＣ／ＤＣ逆变桥升压隔离型变压器，原副边间再增加２层聚酰亚胺夹 １层 ＮＯＭＡＸ绝缘纸可实现电源的高隔离。由板级嵌入式控制电路对ＤＣ／ＤＣ逆变桥和Ｂｕｃｋ调压电路进行控制， 实现输出电压的调压和稳压控制，各级联模块作为从节点通过ＲＳ４８５接口和ＭｏｄＢｕｓ协议构成主从式现场 总线网络，在主嵌入式模块的管理下协调工作。经测试电源可满足绝缘脉冲电应力加速老化试验的要求。 关键词：嵌入式系统；隔离开关电源；现场总线 中图分类号：ＴＮ８６　　　　　　 　　 　　　　　　　文献标志码：Ａ 当前ＰＷＭ控制方式应用日趋普遍，在这些应 小体积、降低纹波、减小 ＥＭＣ、模块化等是其主 ［５－６］ 用中施加在电气设备绝缘系统 （ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ 要研究方向 ：孙鹏菊对恒功率可调输出开关 ｓｙｓｔｅｍｓ，ＥＩＳ）或电气设备绝缘材料 （ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎ 电源进行了研究，研制出了输出电压４０～６００Ｖ ｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌ，ＥＩＭ）上的是持续的高压脉冲电 可调的恒功率开关电源，但它不适用于ＥＩＳ脉冲 ［７］ 压，ＥＩＳ／ＥＩＭ承受的电应力较直流和工频正弦交 电应力加速老化实验的负载特性 ；刘雪等介绍 ［８］ 流电要严酷的多，以往直流和工频正弦交流电压 了一种单片机控制的２～１５Ｖ可调开关电源 ； 下ＥＩＳ／ＥＩＭ电性能和电老化测试的实验设备已不 胡蓬峰等利用继电器切换脉冲变压器副边绕组再 能完全满足新的应用环境的需要［１－４］。脉冲电应 配合ＰＷＭ占空比调节实现了功率为６５０Ｗ、１４５ ［９］ 力ＥＩＳ／ＥＩＭ电性能实验需要重复频率、脉冲幅值、 ～７３０Ｖ可调直流电源 ，但其不能满足ＥＩＳ加速 占空比、脉冲边沿电压上升／下降率可控的脉冲电 老化级联式脉冲电源所需要的可以由主控制器通 源。由于高速电力电子器件电压的限制 （用常规 过现场总线对多个电源模块进行协调控制的要求。 逆变桥只能产生５００Ｖ峰值、脉冲沿时间上升快 嵌入式及现场总线技术在工业和智能家居等领域 速且稳定、脉冲参数稳定一致的脉冲电压），当前 得到广泛应用［１０－１１］，将其应用于ＥＩＳ加速寿命实 还难以用一级逆变桥直接获得５ｋＶ及以上电压幅 验级联脉冲源的直流开关电源，可以使其满足负 值的连续高性能脉冲。多个５００Ｖ逆变模块级联 载特性具有非线性、多模块协调控制的功能要求。 是获得ＥＩＳ／ＥＩＭ电性能实验用高性能高压脉冲的 １　设计要求与设计方案 一种有效方法，这种方法需要高隔离度、低耦合 电容可调直流电源。开关电源具有体积小、质量 依据实验要求，脉冲电源电压在５００Ｖ～６ｋＶ 轻、耦合电容小的优点，主要应用于输出电压固 可调，脉冲重复频率在１～２０ｋＨｚ可调，脉冲边沿