基于TL494开关电源的设计

第22卷第2期大学物理实验

Vol.22No.22009年06月出版

PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLE GE Jun.2009收稿日期:2009-04-10文章编号:1007-2934(2009)02-0073-06

基于TL494开关电源的设计

白炳良周慰君

(漳州师范学院,漳州,363000)

摘要开关电源主回路将输入的15VAC 电压整流滤波所得的直流电压通过升压斩波

电路,变换为25~30VDC 输出。主控制器为PIC16F877A 单片机。整个系统由整流滤波

电路、DC-DC 变换器、控制电路、按键显示等模块组成。主控制器和TL494以闭环形式

控制DC-DC 变换电路,实现输出电压稳定可调。该电源还具有过流保护、自恢复、软

启动和短路报警功能。

关键词 DC-DC 变换器;PWM ;TL494;单片机PIC16F877A

中图分类号:O4-33 文献标识码:A

1 系统设计

1.1 DC-DC 变换器电路拓扑结构

图1 升压斩波电路原理图将降压后的交流电压进行升压变换,这里选择

了升压斩波电路,其电路原理图如图1所示。此拓

扑结构电路结构简单,仅由开关管、二极管、电感、

电解电容等元件组成,只要控制合适的占空比,就

能够以较高的效率进行升压,而且此电路稳压性能

优、转换效率高。因此,选择升压轨波电路作为DC-DC 变换的主拓扑结构[1,2]。

1.2 系统实现方案及结构框图

系统设计框图如图2所示。设计中以升压斩波电路为主回路,该电路实现将整流滤波后的输入电压变为25V~30V 的输出电压。整个系统以单片机PIC16F73和PW M 调制芯片TL494构成控制系统。TL494产生的脉冲信号控制DC-DC 变换器,同时还通过外围电路实现稳压、过流保护、自恢复、软启动和短路报警等功能。单片机与电压反馈模块配合,通过控制数字电位器MCP41010的输出值,实现输出电压值的设定和步进的调整,单片机还通过A/D 模块,实现输出电压、电流值的数显。在DC-DC 变换电路中,采用了导通电阻非常小的MOSFET 作为开关管,快恢复二极管作为续流管,通过以上方法有效的提高了电路的效率。

图2 系统结构框图

2 理论分析与计算

2.1 PW M脉宽调制电路

PWM控制电路主要由集成PW M控制芯片TL494、单片机PIC16F877A和电压电流反馈电路组成。电路原理图如图3所示。单片机通过控制数字电位器MCP41010的输出值,数字电位器作为D/A转换器,实现电压的步进调整,TL494根据电压反馈的输入值调整输出脉冲的宽度,最终实现电压的稳定输出。除此之外,TL494的外围电路还可实现各种保护功能。

主干路上输出的电压经过图4所示电路后再经过TTL494内部的误差放大器1构成

反馈回路。其在A点的电压值为

R18+R w3

R17+R18+R w3

U0=

U0。若因某种原因导致输出电压

过高,则电压反馈端输入的值增大,使得误差放大器1同相端电位升高,反馈/PWM端电位上升,TTL494内部三极管Q2导通时间减少,输出信号占空比减小,结果使输出电压减少,最终使输出电压保持稳定。

图3 PWM脉定调制电路原理图

2.2 过流保护与阈值参数计算

本设计路具有双重的过流保护功能,当输出电流大于1.5A小于2A时,流过采样电阻R的电流从右至左,如图3所红色箭头所示。R的右端电位为0则左端为为负,当电

流I大于1.5A时,TTL494内部的误差放大器2的反相端电位为负,正向端与反向端通过比较后,误差放大器2的输出(即反馈/PW M端)为正,Q2管不导通,则开关管关断,输出电压降低。当输出电流大于2A时,单片机根据采样进来的电流信号,通过软件设计,将主干路上的继电器J1置为常闭状态,使主干路断开,起到保护作用。

过流保护电路原理图如图3所示,取样电阻值R=0.05 ,其两端的电压为IR,误差放大2的输入端电压U1为:

U1=

IR R8

R8+R9+R w1

(R9+R w1) 5V

R8+R9+R w1

图4 电压取样电路原理图

取R8=10K,R9=91 ,R w1=60 ,带入计算得I=

1.5A。当电流大于1.5A时,R两端电压值增大,U1<

0,则电路起到保护作用,所以阈值电流为1.5A。

2.3 软启动

软启动的设计分为两部分:主干路上设有一个单

刀继电器J1、一个双刀继电器J2和一个电阻R1,上电

后通过按键使单片机输出信号,J1、J2工作常开状态,

电路通过R1对稳压电容C3和滤波电容C5充电,充

电时间T1设为1S,输出电压可从0V升到18V;1S后

使J2工作在常闭状态,R1被短路同时TL494得到工作

电压开始工作。TL494的第5脚接电容C15,TL494上

电后C15充电需要一定时间,死区电压由高逐渐变低,

Q2管的导通时间逐渐增大,输出电压逐渐升高至30V,充电时间为T2=10K 4.7uF= 47ms。

2.4 升压斩波电路

2.4.1 工作原理

升压轨波电路原理图如图1所示[1,2]。当控制器输出脉冲高电平时,开关管VT导

通,电感L储存能量,在t on时间内电感电流增量为 L on=U i

L t on。当控制器输出低电平

时,开关管VT截止,电感L向电容C充电并向负载提供能量,在t o ff时间内电感减少的电

流量为 L o ff=U O-U i

t o ff,当电路工作于稳定状态时,有 L o ff= I on,可得U O=1

1-a

U i(a

=t on

为占空比),因为a 1,所以输出电压高于输入电压,电路实现升压,设计中只要调节

占空比的大小就可以改变输出电压的大小。

2.4.2 电感参数计算

电感电流包括直流平均值及纹波分量两部分,忽略电路的内部损耗;在临界状态下,

电感储存的能量刚好等于释放的能量,有I i=I o V o

V i

=I o T

t off

,其中I i是流入电感的平均电

流。稳态下电感的电流变化量应为0,故在t on期间与在t off期间,电流的变化量应相等,为

I=V i t on

L,选择 I=

V i t on

L=1.4I i,故电感为L=

V i t on

1.4I i,将t on=

V o-V i

f V o及I i=

V o I o

V i代入上式

并化简得L=V2i(V o-V i)

1.4f V2o I o

,取V O=25V,V=15V,f=45KHz,I o=1.5A,计算得53.6uH。

2.5 功率器件选择

2.5.1 开关管的选择

该开关管选用N沟道功率场效应管IRF3205。I RF3205的UDS=55V,RDS=8.0m ,I0 =110A。MOSFET上承受的最大电压为Um,考虑输出电压10%的波动,电感的反峰尖刺为稳态值的20%,且留有余量,MOSFE T承受的最大电压为20V,流经的最大电流为6A,而且由于其电阻值很小,故其功耗也很小。根据上分析,I RF3205完全可以满足设计要求。

2.5 2 续流二极管的选择

续流二极管应采用快恢复二极管,其具有开关特性好、耐压高、正向电流大等优点。本设计采用的B Y299是超快恢复二极管,其耐压值为800V,正向电流为3.0A,最大恢复时间为100ns,满足设计要求。

2.5.3 稳压电容量的选择

电容的选取利用公式C=(I pk)ma x(t on)

(V 为纹波值,I p k为峰值电流,设计中要求纹

波值(150Vp-p)计算得最小为450uF,电路实际选取的过程电容值应足够大,留有足够的余量才可稳住负载端的电压以及减小纹波,设计中采用2200uF/50V。

2.6 按键显示电路

按键显示电路采用最小系统板上的3 4矩阵式按键和8个数码管。单片机PIC16F877A共有33个I/O口,RDORD7作为按键矩阵电路和数码管显示电路的共用I/O 口,通过分时复用的方式进行工作。数码管的显示由ULN2803来驱动,RB1RB5、RE0RE2为ULN2803的片选信号。

3 软件设计

3.1 软件实现功能

通过编程软件实现以下功能:输出电压可按0.1V的步进值调整;显示输出电压和输出电流;可以控制主电路的开通与关断。

3.2 软件流程图

软件流程图如图5所示。K2键控制主电路的开通与关断,K4键和K0键分别为步进的加键和减键。数码管0~3分时显示输出电压和输出电流,指示灯0亮表示当前显示的是输出电压值,指示灯1亮表示当前显示的是输出电流值,指示灯5亮表示当前主电路处于关断状态,数码管5~7显示设定的输出电压值。

4 系统测试

4.1 输出电压步进值

测试方法:在额定输入电压和空载的条件下,测量电路输出端的电压值,并对设定值与实测值进行比较,结果完全符合。

4.2 电压调整率

测试方法:在满载的条件下,输出设定在25.0V,分别测量变压器的一次侧输入电压

为180V、220V和240V时的输出电压,并计算其调整率。测试数据:输入180ACV,输出U01=25.0V;输入:220AC V,输出U02=25.0V;输出:240AC V,输出U03=25.0V。

电压调整率:S U=(U0-U02)/U0=0%(U0为U01、U03中的较大者)

图5 主程序流程图

4.3 负载调整率

测试方法:在额定输入电压的条件下,分别测量空载、半载和满载时的输出电压,并计算调整率。测试数据:空载输出电压U空=25.0V;半载输出电压U半=25.0V;满载输出电压U满=25.0V;

负载调整率S I=(U*-U半)/U半=0%(U*为U空、U满的最大者)

4.4 纹波值测量

测试方法:在额定输入电压时,测量满载情况下的纹波。经测量,纹波的峰峰值为224m V。

4.5 效率测量

测试方法:在额定输入电压和满载的条件下,测量输入电压、电流和输出电压、电流,并计算整个系统的效率。测量所得数据如表1所示。

表1 效率测试

输入电压(V)输入电流(A)功率P1(W)输出电压(V)输出电流(A)功率P2(A)效率 =P1-P2

P1(%)

14 73 0244 3925.01.5037.584.48

14.53.3047.8527.01.5040.584.64

13.64.0655.2230.01.5045.081.49

5 结果分析

经测试,本设计可以输出25~30V的直流电压,最大输出电流可达1.5A,电压调整率和负载调整率均为0%纹波<250m V,效率高于80%,具有步进调整、过流保护功能及短路保护等功能。本设计有较强的工程参考价值。

参考文献

[1] Abraham I.Press man著,王志强译.开关电源设计[M].北京:电子工业出版社,2007

[2] Ron Lenk著,王正仕等译.实用开关电源设计[M].北京:人民邮电出版社,2006

DESIGN OF SWITCHING POWER SUPPLY BASED ON TL494

Bai Bingliang Zhou Weijun

(Zhangzhou T eachers College,Zhangzhou,363000)

Abstract:Main circui t swi tching power supply for15VAC input voltage from the rectifier DC voltage filtering through the boost Chopper circui t is transformed into25~30VDC ou tput.Main controller bases on PIC16F877A MCU,The en ti re system by the closed-loop control of DC-DC conversion ci rcuit,realize adjustable output vol tage stability.The power supply also features over-current protection,self-recovery,soft-start and short-circuit alarm functions. Key words:DC-DC converter;PWM;TL494;PIC16F877A MCU

开关电源设计与实现毕业设计(论文)

毕业论文（设计）题目开关电源设计英文题目switch source design

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

毕业设计--12V5A开关电源设计

毕业综合实践课题名称： 12V/5A开关电源设计作者：学号： 09034224系别：电气电子工程系专业：电子工程信息技术指导老师：专业技术职务教授

毕业综合实践开题报告姓名：学号： 09034224 专业：电子信息工程技术课题名称： 12V/5A开关电源设计指导教师： 2011 年 12 月 19 日

本课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的解决方案随着电子技术的高速发展、电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益紧密，任何电子设备都离不开可靠的电源，他们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。现状：电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。本设计基于这个思想，设计、制作了一个开关稳压电源，输入交流电220V，输出12V/5A的直流稳压电源，具有过电流、过电压、短路保护。本电路采用自激式震荡电路（RCC），它是经济开关电源、安装方便、调试简单，元器件少。这个电路的功能适用于手机充电器和一些仪表电源是很实用的一个电路。指导教师意见：指导教师：年月日专业教研室审查意见：教研室负责人：年月日

课题摘要随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务，信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。本次设计采用典型的正激式开关电源结构设计形式，以(RCC)作为控制核心器件，运用脉宽调制的基本原理，并采用辅助电源供电方式为其供电，有利于增大主电源的输出功率。采用场效应管作为开关器件，其导通和截止速度很快，导通损耗小，这就为开关电源的高效性提供保障。同时，电路中辅以过压过流保护电路，为系统的安全工作提供保障，本电路注意改善负载调整率,降低了电磁串扰，达到绿色环保的目的。输出电压可调，使其可适用于不同场合。关键词高频变压器场效应管正激式变换器脉宽调制

开关电源PCB设计流程及布线技巧

开关电源PCB设计流程及布线技巧在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当，PCB可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析：一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数－》输入原理网表-》设计参数设置-》手工布局-》手工布线-》验证设计－》复查-》cam输出。二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。如图：

三、元器件布局实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路：（1）电源开关交流回路（2）输出整流交流回路（3）输入信号源电流回路（4）输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电，滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地，输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量，同时消除输出负载回路的直流能量。所以，输入和输出滤波电容的接线端十分重要，输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回

移相全桥

移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰，降低损耗，提高开关频率。如何以UC3875为核心，设计一款基于PWM软开关模式的开关电源？请见下文详解。主电路分析这款软开关电源采用了全桥变换器结构，使用MOSFET作为开关管来使用，参数为1000V/24A.采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS.电路结构简图如图1,VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，用来实现滞后臂VT3、VT4的ZCS,Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T为主变压器，副边由 VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图其基本工作原理如下：当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4,而是根据输出反馈信号决定移相角，经过一定时间后再关断VT4,在关断 VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电压关断。由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时开通VT2,则VT2即是零电压开通。

(完整版)高频开关电源设计毕业设计

目录引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1)

开关电源设计步骤(精)

开关电源设计步骤步骤1 确定开关电源的基本参数 ① 交流输入电压最小值u min ② 交流输入电压最大值u max ③ 电网频率F l 开关频率f ④ 输出电压V O （V ）：已知 ⑤ 输出功率P O （W ）：已知 ⑥ 电源效率η：一般取80％ ⑦ 损耗分配系数Z ：Z 表示次级损耗与总损耗的比值，Z=0表示全部损耗发生在初级， Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2 根据输出要求，选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3 根据u ，P O 值确定输入滤波电容C IN 、直流输入电压最小值V Imin ① 令整流桥的响应时间tc=3ms ② 根据u ，查处C IN 值 ③ 得到V imin 步骤4 根据u ，确定V OR 、V B ① 根据u 由表查出V OR 、V B 值 ② 由V B 值来选择TVS 步骤5 根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比Dmax V OR D m a x = ×100％ V OR +V I m i n －V D S (O N ) ① 设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) ② 应在u=umin 时确定Dmax 值，Dmax 随u 升高而减小步骤6 确定C IN ,V Imin 值

步骤7 确定初级波形的参数 ① 输入电流的平均值I A VG P O I A VG= ηV Imin ② 初级峰值电流I P I A VG I P = (1－0.5K RP )×Dmax ③ 初级脉动电流I R ④ 初级有效值电流I RMS I RMS =I P √D max ×(K RP 2/3－K RP +1) 步骤8 根据电子数据表和所需I P 值选择TOPSwitch 芯片 ① 考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10％，所选芯片的极限电流最小值 I LIMIT(min)应满足：0.9 I LIMIT(min)≥I P 步骤9和10 计算芯片结温Tj ① 按下式结算： Tj ＝[I 2RMS ×R DS(ON)+1/2×C XT ×(V Imax +V OR ) 2 f ]×R θ＋25℃ 式中C XT 是漏极电路结点的等效电容，即高频变压器初级绕组分布电容 ② 如果Tj ＞100℃，应选功率较大的芯片步骤11 验算I P IP=0.9I LIMIT(min) ① 输入新的K RP 且从最小值开始迭代，直到K RP =1 ② 检查I P 值是否符合要求 ③ 迭代K RP =1或I P =0.9I LIMIT(min) 步骤12 计算高频变压器初级电感量L P ，L P 单位为μH 106P O Z(1－η)+ η L P = × I 2P ×K RP (1－K RP /2)f η 步骤13 选择变压器所使用的磁芯和骨架，查出以下参数： ① 磁芯有效横截面积Sj （cm 2），即有效磁通面积。 ② 磁芯的有效磁路长度l （cm ） ③ 磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感AL(μH/匝2) ④ 骨架宽带b （mm ）步骤14 为初级层数d 和次级绕组匝数Ns 赋值 ① 开始时取d ＝2（在整个迭代中使1≤d ≤2） ② 取Ns=1(100V/115V 交流输入)，或Ns=0.6(220V 或宽范围交流输入) ③ Ns=0.6×(V O +V F1) ④ 在使用公式计算时可能需要迭代步骤15 计算初级绕组匝数Np 和反馈绕组匝数N F ① 设定输出整流管正向压降V F1 ② 设定反馈电路整流管正向压降V F2 ③ 计算N P

开关电源设计

& 课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 开关电源设计初始条件：输入交流电源：单相220V，频率50Hz。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）? 1、输出两路直流电压：12V，5V。 2、直流最大输出电流1A。 3、完成总电路设计和参数设计。时间安排：课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。）第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录）引言 (1) 1设计意义及要求 (2) 设计意义 (2) 开关电源的组成部分 (2) 开关电源的工作过程 (2) 开关电源的工作方式 (3) 脉宽调制器的基本原理 (3) 2方案设计 (5) ）设计要求 (5) 方案选择 (5) 整流滤波部分 (6) 降压斩波电路 (7) 脉宽调制电路 (8) MOSFET管的驱动电路 (9) 总电路图 (11) 3主电路参数设定 (12) { 变压器、二极管、MOSFET管选择 (12) 反馈回路的设计 (13) MOSFET的驱动设计 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)

附录一 (17) ]

引言随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，远程控制交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IGBT和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以学习设计开关电源有重要的意义。

tl494应用电路讲解

tl494应用电路讲解 TL494是功能非常完善的PWM驱动电路,对于一般的应用已经绰绰有余了.本文将简单的说说两种应用电路.大家可以对照电路自己选简单应用或带保护功能的应用方案. TL494应用电路这个算是最简单的应用了:屏蔽了两个误差放大器的功能,但缓启动,死区功能还是保留的.一般应用效率最高,非常稳定. 1:按手册要求两个误差放大器屏蔽的话要求误差放大器输入端正极要求接地(图中1脚和16脚通过1K的电阻接地了),误差放大器输入端负极要求接高电位(2脚和15脚是接入了14脚的5V基准端了).注意下TL494的14脚是个5V输出的精密稳压电源,好多应用都是从这个基准端取样的. 这样TL494的1脚2脚15脚16脚再加上3脚(3脚是两个误差放大器的输出汇总端,因为屏蔽了两个误差放大器就不去考虑3脚了)的功能就不去用它了. 2:TL494的4脚是死区控制端,电压输入0-4V的话可使占空比从最大到关闭是为止(45%-0%).4脚直接接地的话占空比是最大了(不过放心厂家已经在集成电路内部做好了合适的死区电路,4脚就是直接接地也留有死区).在上图种就是利用4脚接入C1和R1的中间,电容正极接14脚的5V基准电位,通过R1给电容充电,这样开机后4脚开始是5V的电位到电容充满电后4脚变0V(真好完成占空比从0%到最大)整个缓启动的时间长短就C1和R1的时间常数决定(加大电阻或电容缓启动时间变长反之就短了). 3:5脚6脚是决定振荡频率的,公式是F=1.1/(R*C)注意下整个频率算出来是单端应用的频

率,如果推挽应用的话还要除以二.这里一起把TL494单端应用和推挽应用的方式也讲下:TL494的13脚决定了工作方式,13脚接地的话是单端应用如果接14脚5V输出端就是推挽应用了.上图接的是14脚就是推挽应用. 4:TL494的7脚是电源地,12脚是正极电源输入端接7-40V均可. 5:TL494的8脚,9脚,10脚,11脚是内部的三极管输出脚,因为TL494的输出电流比较大,驱动场管的话直接加外接释放管后就可以驱动比较大电流的场管了,所以像上图那样做几百到上千瓦功率均可. 这样TL494的最简单的应用电路就讲完了,搭这个电路才几个元件.但主要的功能已经都涵盖了.明天接着说TL494两个误差放大器的应用使TL494能完成限流,稳压和防反接功能. 接着看下面的图: TL494应用电路这是个带稳压和限流的图纸,只是在第一幅图上增加了两个两个误差放大器的应用(一个限流保护用,一个稳压用).TL494两个误差放大器允许独立使用,但独立使用时要和tl494的3脚接好RC网络,上图中的c6和c7就起这个作用. 1:上图中稳压功能的实现是利用其中一个误差放大器的1脚和2脚实现的(两个误差放大器可以互换使用).因为误差放大器的2脚是通过R3接入TL494的14脚(5V基准电压端)那么2脚电位就固定在5V了,那么1脚电位也必须要5V保持稳定状态.上图中WR1就是根据设定高压输出电压的需要,电阻分压后微调分压使TL494的1脚保持5V电位.这样输出电压出现变化时必然使TL494的1脚电位发生变化,1脚的电位微小变化就使误差放大器控制

计算机开关电源原理图电路分析

计算机开关电源原理图电路分析第一章基本构成方框图及原理分析一、基本方框图 +5VSB PG PS/ON ±5V/±12V/3.3V 二、原理分析 1．工作原理交流电220V 进入输入滤波电路，衰减电网电源线进入的外来噪声，再进入浪涌电流抑制电路，抑制开机瞬间的浪涌电流，进入桥式滤波电路，把交流220V 整流滤波成直流300V 电压。一路进入开关电路，另一路进入辅助电源电路，经过辅助电源电路内部变换，输出两组电压，一组为+5VSB 电压，另一组为TL494 ⑿脚提供工作电压（约18V ）。 TL494有了工作电压，就开始振荡工作，经内部整形，在其⒁脚就有+5V 基准电压，⑧脚⑾脚输出脉冲矩形波，经驱动电路放大，驱动变压器耦合，送到开关电路开关管的基极，控制开关管轮流导通和截止，于是在开关变压器次级就有脉冲方波输出，经次级侧整流滤波，输出直流电压±5V ，±12V ，＋3.3V 。输入滤波电路浪涌电流抑制电路桥式（倍压）整流电路滤波电路开关电路开关变压器整流滤波电路辅助电源开关电路整流滤波电路整流滤波电路驱动变压器驱动放大电路 TL494 LM339 过流保护检测电路稳压检测电路过压保护检测电路 1 114 81 325 61

2．稳压原理当输出电压（+5V，+12V，+3.3V）因某种原因升高或降低时，经稳压检测电路（取样电阻）检测，到TL494①脚的电压也相应升高或降低，经TL494内部取样放大器比较，从而使TL494内部末级输出晶体管输出的调制脉冲宽度变窄或变宽，经驱动电路加到两开关管的基极驱动脉冲的宽度也相应变窄或变宽，这样从开关管经高频变压器耦合到次级绕组的脉冲调制电压的脉冲宽度也将变窄或变宽，经整流滤波后的直流电压必然下降或升高，从而使输出电压保持稳定。 3．过流保护原理当输出电压某一组负载过大或短路时，开关变压器绕组电流也增大，从而使推动变压器上感应的电流也增大，经耦合，推动变压器初级电流也相应增加，此电压经整流、取样，使TL494⒃脚和LM339⑤脚的电压升高，导致TL494输出的调制脉冲宽度为0，从而达到过流保护的目的。 4．过压保护原理当输出电压超过规定值时，稳压管将被击穿而导通，LM339⑤脚电压将会升高，LM339②脚输出电压也会升高，从而使TL494④脚电压也会升高，结果使TL494⑧脚⑾脚输出的调制脉冲宽度为0，开关管处于截止状态，从而达到过压保护的目的。第二章基本单元电路原理分析一、输入滤波电路作用：防止输入电源窜入噪声，抑制开关电源产生的噪声反馈到输入电源。 FL1和CX1组成差模抗干扰电路（正态）； FL1或CY1、CY2组成共模抗干扰电路（共态）；经LC振荡产生一高频振荡频率吸收电路，当外界高频干扰信号来时，经吸收电路短路到地，输出正常的50HZ低频信号，此电路又称低通滤波器。二、浪涌电流抑制电路

基于TL494的开关电源设计_毕业设计

毕业设计报告书设计题目：基于TL494的开关电源制作系部：电子信息系专业：新能源应用技术班级：能源1001

基于TL494的12V开关电源制作摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。近年来 ,随着功率电子器件(如GTR、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展 ,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。本论文是基于TL494的12V开关电源设计，利用MOSFET管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。关键词：直流磁偏自激振荡TL494

目录第1章开关电源基础技术 (1) 1.1 开关电源概述 (1) 1.1.1 开关电源的工作原理 (1) 1.1.2 开关电源的组成 (2) 1.1.3 开关电源的特点 (3) 1.2 关电源典型结构 (3) 1.2.1 串联开关电源结构 (3) 1.2.2 并联开关电源结构 (4) 第2章开关电源主控元件 (6) 2.1 功率晶体管（GTR） (6) 2.1.1 功率晶体管的结构 (6) 2.1.2 功率晶体管的工作原理 (7) 2.1.3 功率晶体管的特性与参数 (7) 2.2 电力场效应晶体管（MOSFET） (8) 2.2.1 电力场效应晶体管特点 (8) 2.2.2 MOSFET的结构和工作原理 (8) 第3章开关电源中的TL494 (10) 3.1 TL494的内部功能 (10) 3.2 TL494的特点 (10) 3.3 TL494的工作原理 (11) 3.4 TL494内部电路 (12) 第4章开关电源的原理图设计 (14) 4.1 交流滤波设计 (14) 4.2 整流桥电路设计 (14) 4.3 半桥逆变和全波整流设计 (16) 4.4 变压器电路设计 (16) 4.5 主控电路设计 (17) 4.6 滤波电路设计 (18)

移相全桥大功率软开关电源的设计

移相全桥大功率软开关电源的设计移相全桥大功率软开关电源的设计 1引言在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。 2主电路的拓扑结构鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。图1主电路原理图 3零电压软开关高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS控制方式，控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。

开关频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。图2IGBT驱动电压和集射极电压波形图 4容性功率母排在最初的实验样机中，滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGBT上的电压及流过IGBT的电流均发生了高频震荡，图3为满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了高频谐振。满载运行一小时后，功率母排的温升为38℃，电容C5的温升为24℃。图3使用普通功率母排时变压器初级电压、电流波形为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃，电容C5的温升为10℃。图4使用容性功率母排后变压器初级电压和电流波形 5采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流为了进一步减小损耗，输出整流二极管采用多只大电流（400A）、耐高电压（80V）的肖特基二极管并联使用。而且，每个变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样，每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时，次级整流二极管配上了RC吸收网络，以抑止由变压器漏感和肖特基二极管本体电容引起的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，有利于效率的提高。对于大电流输出来说，一般要把输出整流二极管并联使用。但由于肖特基二极管是负温度系数的器件，并联时一般要考虑它们之间的均流。二极管的并联方

开关电源课程设计

太原理工大学课程设计任务书指导教师签名：日期：

前言随着电力电子技术的发展，开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单，体积小巧等优势，广泛应用于小功率场合。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥，再与直流变压器开关管构成反激电路。通过输出反馈经UC3842控制占空比，从而使输出电压稳定。反激电路中开关管开通原边线圈储存能量，副边不导通。原边关断时，线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。输出电压反馈由TL431和光耦构成，当输出稳定时，有一个稳定的电流；当输出电压增大时，TL431分流增加，发光二极管亮度改变，使三级管电流改变，致使开关管控制导通占空比改变，从而使输出电压减小。另外，芯片UC3842引脚接一电流反馈，通过控制分压值实现截流保护，防止输出过电流。设计中，直流变压器的设计是重点，需要计算其原边电感，原副边匝数，铁芯的选择，根据这些参数构造电路图，计算各电容电阻值及二极管承受的反压，选择合适的型号。论文先介绍了开关电源及反激式开关电源，然后介绍器件选型，再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路，最后附表为选择时参数参考表和总电路图。

目录前言第一章开关电源概述 (1) 1.1开关电源综述 (1) 1.2反激式开关电源介绍 (2) 第二章总体方案的确定 (2) 2.1总体设计思路及框图 (2) 2.2仿真原理图 (3) 第三章具体电路设计 (5) 3.1EMI滤波电路 (5) 3.2整流滤波电路设计 (6) 3.3高频变压器的设计 (7) 3.4控制反馈电路的设计 (15) 3.5保护电路的设计 (17) 3.6输出侧滤波电路设计 (18) 第四章电路仿真与结果 (19) 4.1 EMI滤波电路 (19) 4.2整流电路 (21) 4.3反激型电路 (22) 4.4反馈电路 (23) 4.5总电路 (24) 心得体会 (25) 参考文献 (26)

开关电源的制作流程

开关电源的制作流程开关电源（Switch Mode Power Supply，SMPS）具有高效率、低功率、体积小、重量轻等显著优点，代表了稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源的设计与制作要求设计者具有丰富的实践经验，既要完成设计制作，又要懂得调试、测试与分析等。本文章介绍开关电源组成及制作、调试所需的基本步骤和方法。第一节开关电源的电路组成开关电源一般是指输入与输出隔离的电源变换器，包括AC/DC电源变换器和DC/DC电源变换器，也称为AC/DC开关电源和DC/DC开关电源。非隔离式DC/DC变换器也属于开关电源，通常称之为开关稳压器。 1、AC/DC开关电源的组成 AC/DC开关电源的典型结构如图1-1-1所示。电源由输入电磁干扰（EMI）滤波器、输入整流/滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。图1-1-1 AC/DC开关电源的典型结构其中输入整流/滤波电路、功率变换电路、输出整流/滤波电路和PWM控制器电路是主要电路，其他为辅助电路。有些开关电源中还有防雷击电路、输入过压/欠压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等其他辅助电路。 2. DC/DC开关电源的组成 DC/DC开关电源的组成相对AC/DC开关电源要简单一点，其典型结构如图1-1-2所示。电源由输入滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流/滤波电路和输出电压反馈电路组成。当然，有些DC/DC开关电源也会包含其他辅助电路。图1-1-2 DC/DC开关电源的典型结构

第二节开关电源的制作流程开关电源的设计与制作要从主电路开始，其中功率变换电路是开关电源的核心。功率变换电路的结构也称开关电源拓扑结构，该结构有多种类型。拓扑结构也决定了与之配套的PWM控制器和输出整流/滤波电路。下面介绍开关电源设计与制作一般流程。 1.解定电路结构(DC/DC变换器的结构) 无论是AC/DC开关电源还是DC/DC开关电源，其核心都是DC/DC变换器。因此，开关电源的电路结构就是指DC/DC变换器的结构。开关电源中常用的DC/DC变换器拓扑结构如下: (1)降压式变换器，亦称降压式稳压器。 (2)升压式变换器，亦称升压式稳压器。 (3)反激式变换器。 (4)正激式变换器。 (5)半桥式变换器。 (6)全桥式变换器。 (7)推挽式变换器。降压式变换器和升压式变换器主要用于输入、输出不需要隔离的DC/DC变换器中；反激式变换器主要用于输入、输出需要隔离的小功率AC/DC或DC/DC变换器中；正激式变换器主要用于输入/输出需要隔离的较大功率AC/DC或DC/DC变换器中；半桥式变换器和全桥式变换器主要用于输入/输出需要隔离的大功率AC/DC或DC/DC变换器中，其中全桥式变换器能够提供比半桥式变换器更大的输出功率；推挽式变换器主要用于输入/输出需要隔离的较低输入电压的DC/DC或DC/AC变换器中。顾名思义，降压式变换器的输出电压低于输入电压，升压式变换器的输出电压高于输入电压。在反激式、正激式、半桥式、全桥式和推挽式等具有隔离变压器的DC/DC变换器中，可以通过调节高频变压器的一、二次匝数比，很方便地实现电源的降压、升压和极性变换。此类变换器既可以是升压型，也可以是降压型号，还可以是极性变换型。在设计开关电源时，首先要根据输入电压、输出电压、输出功率的大小及是否需要电气隔离，选择合适的电路结构。 2.选择控制电路(PWM) 开关电源是通过控制功率晶体管或功率场效应管的导通与关断时间来实现电压变换的，其控制方式主要有脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合调制三种。脉冲宽度调制方式，简称脉宽度调制，缩写为PWM；脉冲频率调制方式，简称脉频调制，缩写PFM；混合调制方式，是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变的方式。 PWM方式，具有固定的开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比，因此开关周期也是固定的，这就为设计滤波电路提供了方便，所以应用最为普通。目前，集成开关电源大多采用此方式。为便于开关电源的设计，众多厂家将PWM控制器设计成集成电路，以便用户选择。开关电源中常用的PWM控制器电路如下: (1)自激振荡型PWM控制电路。 (2)TL494电压型PWM控制电路。 (3)SG3525电压型PWM控制电路。 (4)UC3842电流型PWM控制电路。 (5)TOPSwitch-II系列的PWM控制电路。 (6)TinySwitch系列的PWM控制电路。 3.确定辅助电路

大功率移相全桥软开关电源的设计

工程硕士学位论文大功率移相全桥软开关电源的设计 THE DESIGN ON SOFT SWITCHING POWER SUPPLY WITH HIGH POWER PHASE-SHIFTED FULL-BRIDGE 雷连方哈尔滨工业大学 2006年12月

国内图书分类号 : TM92 国际图书分类号: 621.38 工程硕士学位论文大功率移相全桥软开关电源的设计硕士研究生：雷连方导师：刘瑞叶教授副导师：肖连存高工申请学位：工程硕士学科、专业：电气工程所在单位：中国科工集团第三总体设计部答辩日期：2006年12 月授予学位单位：哈尔滨工业大学

Classified Index: TM92 U.D.C: 621.38 Dissertation for the Master Degree in Engineering THE DESIGN ON SOFT SWITCHING POWER SUPPLY WITH HIGH POWER PHASE-SHIFTED FULL-BRIDGE C a n d i d a t e：Lei Lianfang Supervisor：Prof. Liu Ruiye Associate Supervisor：Senior Engineer Xiaolianchun Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Electrical Engineering Affiliation：The 3rd Headquarters of China Aerospace Science Industry Company Date of Defence：December,2006 Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of technology

开关电源控制环设计过程大揭秘

开关电源控制环设计过程大揭秘 1. 绪论在开关模式的功率转换器中，功率开关的导通时间是根据输入和输出电压来调节的。因而，功率转换器是一种反映输入与输出的变化而使其导通时间被调制的独立控制系统。由于理论近似，控制环的设计往往陷入复杂的方程式中，使开关电源的控制设计面临挑战并且常常走入误区。下面几页将展示控制环的简单化近似分析，首先大体了解开关电源系统中影响性能的各种参数。给出一个实际的开关电源作为演示以表明哪些器件与设计控制环的特性有关。测试结果和测量方法也包含在其中。 2. 基本控制环概念 2.1 传输函数和博得图系统的传输函数定义为输出除以输入。它由增益和相位因素组成并可以在博得图上分别用图形表示。整个系统的闭环增益是环路里各个部分增益的乘积。在博得图中，增益用对数图表示。因为两个数的乘积的对数等于他们各自对数的和，他们的增益可以画成图相加。系统的相位是整个环路相移之和。 2.2 极点数学上，在传输方程式中，当分母为零时会产生一个极点。在图形上，当增益以20dB每十倍频的斜率开始递减时，在博得图上会产生一个极点。图1举例说明一个低通滤波器通常在系统中产生一个极点。其传输函数和博得图也一并给出。

2.3 零点零点是频域范围内的传输函数当分子等于零时产生的。在博得图中，零点发生在增益以20dB每十倍频的斜率开始递增的点，并伴随有90度的相位超前。图2 描述一个由高通滤波器电路引起的零点。存在第二种零点，即右半平面零点，它引起相位滞后而非超前。伴随着增益递增，右半平面零点引起90度的相位滞后。右半平面零点经常出现于BOOST和 BUCK-BOOST转换器中，所以，在设计反馈补偿电路的时候要非常警惕，以使系统的穿越频率大大低于右半平面零点的频率。右半平面零点的博得图见图3。 3.0 开关电源的理想增益相位图设计任何控制系统首先必须清楚地定义出目标。通常，这个目标是建立一个简单的博得图以达到最好的系统动态响应，最紧密的线性和负载调节率和最好的稳定性。理想的闭环博得图应该包含三个特性：足够的相位裕量，宽的带宽，和高增益。高的相位裕量能阻尼振荡并缩短瞬态调节时间。宽的带宽允许电源系统快速响应线性和负载的突变。高的增益保证良好的线性和负载调节率。

移相全桥为主电路的软开关电源设计详解

移相全桥为主电路的软开关电源设计详解 2014-09-11 11:10 来源：电源网作者：铃铛移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰，降低损耗，提高开关频率。如何以UC3875为核心，设计一款基于PWM软开关模式的开关电源?请见下文详解。主电路分析这款软开关电源采用了全桥变换器结构，使用MOSFET作为开关管来使用，参数为1000V/24A。采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS。电路结构简图如图1，VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，用来实现滞后臂VT3、VT4的ZCS，Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T 为主变压器，副边由VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图其基本工作原理如下：当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4，而是根据输出反馈信号决定移相角，经过一定时间后再关断VT4，在关断VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电压关断。由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时开通VT2，则VT2即是零电压开通。当C1充满电、C2放电完毕后，由于VD2是导通的，此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压，原边电流开始减小，但继续给Cb 充电，直到原边电流为零，这时由于VD4的阻断作用，电容Cb不能通过VT2、