内容发布更新时间 : 2024/12/26 14:54:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
开关电源的设计
同组参与者：李方舟、周恒、张涛
开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制（PWM）型。
开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点。
开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压；通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过 DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源，如图1-1所示；
图1-1 一 开关转换电路
1：滤波电路
输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交
流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器.
图1-2 2.电压保护电路
如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的
击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。
图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路
电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到 的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。
图1-4电压反馈电路
二．设计思路
开关电源由隔离变压器，整流滤波和DC-DC变换电路组成。设计的关键是DC-DC变换电路，它包含了开关电源中的开关器件，储能器件 ，脉冲变压器，滤波器，输出整流等所有功率器件和控制模块；而控制模块的设计又是DC-DC的核心，一般DC-DC控制模块使用专用的PWM调制芯片。如TL494、UC3842等，芯片内部集成了误差比较器、振荡器、PWM调制器等，有的甚至有保护电路和驱动电路，在此情况下使用集成芯片加上少量的外围电路即可构成PWM控制电路，稳定性能较好、控制简单、芯片功耗几乎可以忽略、成本低，过流保护可以使用电流取样电阻串接在负载上。当取样电阻超过指定范围，立即切断负载，或者降低输出电压，然后过一段时间再自动启动，接上负
载，由继电器控制负载的连通性。 三．整流滤波电路设计 1.整流滤波电路设计：
由给定题目可知开关稳压电源的前级电路主要由整流、滤、波稳压电路构成，特别是前一级经过隔离变压器降压，降压后得到18V的交流电，然后经过整流滤波稳压后，得到一个稳定的直流电送往后级。整流电路如图1-5所示：
图1-5整流滤波电路
整流滤波电路仿真波形 2.PWM脉冲控制驱动电路