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基于fpga的船用开关电源的设计

ELECTRONICS WORLD 探 索与观察 ・ 基于FPGA的船用开关电源的设计 山东省青岛第二中学 邱音良 【摘要】 由于目前船舶上的设备,如北斗导航、探鱼仪等仪器一般都由蓄电池供电,但是电压等级最大为 12V。而蓄电池充满电时电压会达到14.7V,会烧坏用电设备。本文设计的开关电源是专门为船电电压为直流电 压的船舶而设计的船用电源。它将直流15~48V电压转换成直流12V电压取代蓄电池为北斗导航、探鱼仪供电。 【关键词】 FPGA;DC-DC 变换器;数字脉宽调制(DPWM) 使系统各个部分能够协调工作。 1 引言 电源是各类电子设备的重要组成部分,开关电 源被誉为高效节能型电源。开关电源技术作为电源 电压变换的新技术,由于变换方式简单,成本低, 图1 开关电源原理图 体积小、重量轻、输出电压易于调整等,开关电源 2.1 开关电源原理图 的应用越来越多 开关稳压电路中拥有换能模块,可以实现直流信 本文设计的开关电源是专门为船电电压为直流 号向脉冲信号的转换过程,接着将产生的脉冲信号通过 电压的船舶而设计的船用电源。它为各种电子器件提 LC滤波器的处理转变为直流信号,开关电源如图1所示 供工作电流,其供电性能将会对船用电子装置的工作 电路中,输入电压U属于直流信号,并且尚未经过稳压 i 总时长及性能带来很大的影响。由于目前船舶上的设 处理;晶体管T属于调整管,也被叫做开关管,电感L和 备,如北斗导航、探鱼仪等仪器一般都由蓄电池供 电容C组成滤波电路,D为续流二极管,输出电压U 。 0 电,但是电压等级最大为12V。而蓄电池充满电时电 2.2 技术要求 压会达到14.7V,会烧坏用电设备。本文设计的开关电 QD-SZ2412开关电源用于大功率DC/DC电源变换 源是专门为船电电压为直流电压的船舶而设计的船用 场合,主要做为安全工作电压范围内的应用,本电 电源。它将直流15-48V电压转换成直流12V电压取代 源可以单独配置,也可做冗余配置,具有并联工作 蓄电池为北斗导航、探鱼仪供电。本文研究的船用数 模式,可以作为更大功率的需求,也可以确保在一 字开关电源控制器具有一定的实际意义。 块电源插件出现故障时装置仍能正常工作。 2.3 主电路结构 2 系统总体方案设计 本文研制的12V/200A高频船用开关电源,其功 率功能组件包含有:高频变压器、输出整流滤波电 本次设计电源为QD-SZ2412 开关电源,主要适 路、输入整流电路等,上述功能组件中前两种综合 用于大功率DC/DC 电源变换场合,可以作为更大功 起来又被统称为DC/DC变换器。 率的需求,总体设计方案在整个高频开关电源系统 2.3.1 单端反激电路 的设计中处于重要位置,因此,结合设计技术要求,根 作为反激式开关电源的关键部件反激式直流-直

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