一種低壓程控電源的設計

從表1及圖5可以看出，在提供了驅動電源后，利用TLP250就可以很容易地實現驅動電路與主電路的接口，當光耦導通時，V1導通，VCC近似等于Vo，此時輸出到MOSFET上的柵漏電壓近似為15V;當光耦截止時，V2導通，Vo近似等于GND，此時輸出到MOSFET上的柵漏電壓近似為-9V。

4 驅動電路與控制電路的接口

由于在本設計中，采用單片機作為測量系統的核心，因此，控制電路的核心也采用單片機，為了節約單片機的IO口，采用一片74LS175作為控制信號的鎖存器。驅動電路與控制電路的接口電路如圖6所示。

在圖6中，AD0—AD3為低四位數據總線，CLK2為譯碼器與單片機讀寫信號配合給出的觸發信號。在測量過程中，當需要改變電源的狀態時，直接將數據寫入到74LS175中并鎖存，就可以據此控制各個橋臂的導通與關斷。在此需要注意的是，在調試過程中一定不要給出錯誤的數據，造成橋臂直通，從而使得MOSFET永久損壞。

圖6 驅動電路與控制電路接口電路

5 保護電路設計

5.1 過電壓保護電路設計

在本設計中，由于電源容量僅為500W，因此，可以采用簡單的RC吸收電路。電路圖如圖7所示。

圖7 RC吸收電路

將圖7所示的電路并聯到MOSFET兩端即可有效限制沖擊過電壓。電容的參數可以通過實測來計算，也可以簡單地選取MOSFET極間電容的2倍，電阻的參數與開關頻率有關。

5.2 過電流保護電路設計

在本設計中，由于電源容量不大，因此，考慮采用晶體管過電流保護電路，如圖8所示。

在圖8中，R1—R10為1Ω的標準電阻，功率為2W，當電流超過預定值時，在并聯電阻上的壓降超過0.7V，三極管導通，此時，MOSFET將因柵源極間承受反向電壓而截止，從而切斷主電路;當電流值正常時，MOSFET正常導通，不會影響電路的正常工作。這種電路的缺點在于，如果電路中出現時斷時續的過電流時，MOSFET將會不斷地動作。為此，在圖3中還加入了其他保護元器件。

圖8 過電流保護電路

從圖3可以看出，為了防止主電路整流側過流損壞，在變壓器副邊設置了空氣開關。在此需要說明的是，此開關不能設置在變壓器原邊，以避免因勵磁涌流而誤動作。在逆變部分還加入了小電感，以防止電流變化造成的損壞，串入快速熔斷器作為晶體管過電流保護的后備保護。

MOSFET管柵源極間的保護電路在很多文獻中已經給出，在此不再多述[3]。

6 結語

將MOSFET應用于自動測量領域，采用單片機作為測量系統的核心，成功解決了自動測量過程中需要控制電源狀態的問題。利用此電路不僅可以自動倒換電源極性及實現電源的程控關斷，而且，在MOSFET開關頻率允許的前提下，還可以利用此電路編程實現任意的SPWM波形。

此設計結構緊湊，可控性高，且成本較低，在測量試驗中取得了滿意的效果，體現了程序控制的優勢。