净水芯片基于PMOS高端驱动的恒压电路设计及在净水机中的应用——

　　下：一方面，弱电电源电路和复位电路为MCU及相关芯片提供电源及复位电平，使其能够正常工作；另一方面，净水芯片MCU通过数字电路和ADC模块电路实时检测进水口及出水口的温度值和TDS值并根据内部程序设定及反馈信号的数据分析，调节PWM信号的占空比并同时监测

　　如图2所示，PMOS驱动电路和整流滤波电路是该恒压电路的核心部分，而且该电路部分的元器件主要是功率器件，因此，元器件的选型、参数设计是搭建该恒压电路的重要组成部分，其注意事项如下：电阻R5、R6、R7对PMOS管Q5的工作频率、功耗等有一定影响，当PWM的频率调高时，需要适当调节R5、R6、R7的阻值，使其工作在最佳状态；三极管Q2在正常工作时，功耗、电压一般较高，需要注意三极管相关参数选择及做好散热设计；图腾柱驱动电路中的三极管Q3和Q4是一对对管，最好选择同一家公司的产品，其电压、电流、功率等参数需要根据供电电压“+HV”、PWM的频率及PMOS管Q5的参数而定，三极管的电压、电流、功率等参数一定要留有余量，防止工作异常时烧坏元器件；二极管D1采用肖特基二极管，要求二极管具有较高的开关频率和较低的正向压降等优点；L1为滤波电感，其参数根据PWM的频率及电源的最大输出电流而定，并注意做好散热处理。

　　由于净水机的负载多为大功率非阻性负载，上电瞬间，电源输出端会产生一个峰值较大的电流信号，净水芯片其电流信号约为负载正常电流的十几倍。为了减小冲击电流的影响，在硬件电路不变的基础上，通过软件的方式，将其衰减到正常大小。其工作原理如下：假设需要输出占空比为80%的电压信号，先将占空比分为10份，即每一份为8%；然后，在第一个0.1秒时调节占空比为8%，第二个0.1秒时调节占空比为16%；最后，以此类推，在第九个0.1秒时调节占空比为72%，在第十个0.1秒时调节占空比为80%。

　　在净水机中，该电路主要为进水增压泵供电，MCU根据反馈信号调节PWM的占空比，进而通过改变电源电压的方式调节增压泵的压力。图4为净水机上电时刻进水增压泵的电压、电流波形：

　　通道1为电压输出波形，通道4为负载的电流波形。净水芯片该电路通过调节PWM的占空比，使输出电压逐步由小到大缓慢上升，有效地抑制脉冲电流的大小，减小脉冲电流对元器件的冲击，延长设备的使用寿命。

　　本文介绍的恒压电路结构简单、功耗较低、输出电压稳定且连续可调。净水机中采用该电路可以智能调节进水增压泵的压力，从而达到优化净废水比例、提高出水量、节能省水的目的。由于该电路中的PWM信号是可控的，合理调节PWM信号的占空比，可以有效抑制进水增压泵开、关机瞬间的脉冲电流，保护电源电路及负载，延长设备的使用寿命。另外，该电路还可以应用到风机、进水阀控制等方面。

　　[1] 华成英, 童诗白. 模拟电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社, 2006.

　　[2] 裴云庆. 开关稳压电源的设计和应用[M]. 北京：机械工业出版社, 2010.