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用于PC机5V电源的微型UPS设计

时间:08-22 来源:中电网 点击:

中断到正常时,控制逻辑输出为0。此时对M1而言,控制信号为1,因此为立即闭合状态;对M2而言,控制信号为0,因此为延时关断。反之亦然。

  3 关键参数计算

  3.1 MAXIM668芯片频率计算

MAXIM668允许的频率范围是100KHz-500KHz,其芯片的频率设定公式如式(1)所示。由式(1)可知,选定不同的芯片的工作频率fosc即可求得Rosc。本文取fosc为100KHz,可求得Rosc

  3.2 MAXIM668反馈电阻计算

UPS系统指标要求是输出5V电压,根据MAXIM668芯片的反馈电阻设定的公式

在此,Vout=5V,VREF=1.25V。选择R3=10KΩ,则R2=30KΩ。

  3.3 Boost电路中电感值计算

本文中的蓄电池采用三节1.2V串联给Boost电路供电为3.6V。为了满足PC机的可靠供电,设定电感L上的电流纹波必须为PC机允许范围内,这里取纹波为50mA,则I(peak-peak)=100mA。由f=100KHz,则T=10μs,由升压斩波电路输出输入电压与开关管通断时间的关系如式(3)。

  3.4 供电时间计算

对于UPS系统,在切换至UPS后能让负载维持正常供电的时间也是我们所关心的。在蓄电池选定后其安时数一定,因此供电时间由负载所需电流决定。针对本系统给定负载所需电流Iload为3A,蓄电池的安时数为150mAh,则供电时间为3分钟。也就是说在断电3分钟时间之内,PC机可以对数据进行保存处理,保证了市电正常后可以正常运行。

  4 实验结果分析

  4.1 UPS主电路实验结果

图5为UPS工作时的实验波形。在其中1为Boost电路中MOSFET的驱动信号波形(每格5V),2是Boost电路中MOSFET的漏极波形(每格2V),3是Boost电路的输入电压(以及蓄电池电压)波形(每格2V),4号是Boost电路的输出即UPS最终输出的电压波形(每格5V)。可以从图中看出UPS系统在切换后仍然可以提供稳定的5V电压给负载。

图6所示为切换单元在进行切换时的波形。图中0~42ms为切换开关接到开关电源端的波形,42ms后为切换开关接到UPS端的情况。其中1是MAXIM668的片选信号即检测单元的输出out的波形,2是MAXIM668输出给开关管栅极的控制信号波形,3号是UPS系统最终输出电压Vout波形。

从图中可以看出,市电在42ms时刻之前中断,系统可以迅速检测到中断信号使MAXIM668工作产生驱动信号,并且UPS系统立即启动,反应速度快,输出的直流电压为稳定5V。

  5 结论

本文设计了一种基于MAIXM668升压斩波电路的微型UPS系统。控制电路采用MAXIM公司的MXAIM668芯片。整个系统电路简单,响应速度快。实验验证了该方案的有效性。

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