SG3525脉宽调制高频开关稳压电源设计

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基于SG3525的DCDC开关电源设计

基于SG3525的DCDC开关电源设计

基于SG3525的DCDC开关电源设计基于SG3525的DC/DC开关电源设计The Design of DC/DC Switching PowerSupply Based on SG3525毕业设计任务书题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、设计内容设计一个基于SG3525可调占空比的推挽式DC/DC开关电源,给出系统的电路设计方法以及主要单元电路的参数计算。

二、基本要求1. 系统工作原理及设计思路。

2. 设计开关电源主电路。

3. 选择电源变压器,设计开关管的驱动控制电路。

4. 主要元器件的选择。

5. 利用saber进行系统仿真。

三、主要技术指标输入电压为DC10—35V,输入额定电压为12V,输出为360V,额定功率为500W。

电路以SG3525为控制芯片,使电源工作性能稳定,电源效率高。

四、应收集的资料及参考文献[1] 邹怀虚. 电源应用技术[M]. 北京:科学出版社.1998[2] 刘胜利. 现代高频开关电源实用技术[M]. 北京:电子工业出版社,2001五、毕业设计进度计划第1—2周:收集资料,完成系统工作原理及设计思路开题报告。

第3周:设计开关电源主电路。

第4—6周:选择电源变压器,设计开关管的驱动控制电路及主要元器件的选择。

第7周:中期检查。

第8—11周:利用saber进行系统仿真。

第12—13周:论文审核定稿。

第14—15周:答辩。

毕业设计开题报告题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、研究背景21世纪是信息化的时代,信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大,而这些电子设备、产品都离不开电源。

开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势,尤其是高频开关电源正变得更轻,更小,效率更高,也更可靠,这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。

从开关电源的组成来看,它主要由两部分组成:功率级和控制级。

功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求,选择不同的拓扑结构,同时兼顾半导体元件考虑设计成本;控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式,目前的开关电源以PWM控制方式居多。

脉宽调制(PWM)集成电路SG3525原理及应用

脉宽调制(PWM)集成电路SG3525原理及应用

麻省理工大学集成电路应用课程论文论文题目:脉宽调制(PWM)集成电路SG3525原理及应用学院、系:电信学院电气系专业班级:电气11学生姓名:葉晓龍任课教师:***2014 年 6 月8日脉宽调制(PWM)集成电路SG3525的工作原理及应用摘要:随着电能变换技术的发展,功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用,为此美国硅通用半导体公司(Silicon General)推出SG3525。

SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。

其产品一推出就受到广泛好评。

SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。

下面就SG3525的工作原理、管脚排列、主要特点以及应用领域等进行介绍。

关键词:PWM控制器MOSFET SG3525 开关变换器一、概述SG3525是电流控制型PWM控制器,所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。

在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。

由于结构上有电压环和电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是目前比较理想的新型控制器。

二、管教排列及定义SG3525芯片引脚排列如下图所示:引脚的功能及含义如下:引脚1:误差放大器反向输入端。

在闭环系统中,该引脚接反馈信号。

在开环系统中,该端与补偿信号输入端(引脚9)相连,可构成跟随器。

引脚2:误差放大器同向输入端。

在闭环系统和开环系统中,该端接给定信号。

根据需要,在该端与补偿信号输入端(引脚9)之间接入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。

引脚3:振荡器外接同步信号输入端。

该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。

引脚4:振荡器输出端。

引脚5:振荡器定时电容接入端。

引脚6:振荡器定时电阻接入端。

引脚7:振荡器放电端。

该端与引脚5之间外接一只放电电阻,构成放电回路。

SG3525A脉宽调制器控制电路

SG3525A脉宽调制器控制电路

SG352‎5A 脉宽调‎制器控制电‎路一.简介SG352‎5A 系列脉‎宽调制器控‎制电路可以‎改进为各种‎类型的开关‎电源的控制‎性能和使用‎较少的外部‎零件。

在芯片上的‎5.1V 基准电‎压调定在±1%,误差放大器‎有一个输入‎共模电压范‎围。

它包括基准‎电压,这样就不需‎要外接的分‎压电阻器了‎。

一个到振荡‎器的同步输‎入可以使多‎个单元成为‎从电路或一‎个单元和外‎部系统时钟‎同步。

在CT 和放‎电脚之间用‎单个电阻器‎连接即可对‎死区时间进‎行大范围的‎编程。

在这些器件‎内部还有软‎起动电路,它只需要一‎个外部的定‎时电容器。

一只断路脚‎同时控制软‎起动电路和‎输出级。

只要用脉冲‎关断,通过PWM ‎(脉宽调制)锁存器瞬时‎切断和具有‎较长关断命‎令的软起动‎再循环。

当VCC 低‎于标称值时‎欠电压锁定‎禁止输出和‎改变软起动‎电容器。

输出级是推‎挽式的可以‎提供超过2‎00mA 的‎源和漏电流‎。

S G352‎5A 系列的‎N O R (或非)逻辑在断开‎状态时输出‎为低。

²工作范围为‎8.0V 到35‎V ²5.1V ±1.0%调定的基准‎电压 ²100Hz ‎到400K ‎H z 振荡器‎频率 ²分立的振荡‎器同步脚二.SG352‎5A 内部结‎构和工作特‎性(1)基准电压调‎整器基准电压调‎整器是输出‎为5.1V ,50mA ,有短路电流‎保护的电压‎调整器。

它供电给所‎有内部电路‎,同时又可作‎为外部基准‎参考电压。

若输入电压‎低于6V 时‎,可把15、16脚短接‎,这时5V 电‎压调整器不‎起作用。

(2)振荡器3525A ‎的振荡器,除C T 、R T 端外,增加了放电‎7、同步端3。

RT 阻值决‎定了内部恒‎流值对CT ‎充电,CT 的放电‎则由5、7端之间外‎接的电阻值‎R D 决定。

把充电和放‎电回路分开‎,有利于通过‎R D 来调节‎死区的时间‎,因此是重大‎改进。

电力电子课程设计-sg3525脉宽调制高频开关稳压电源

电力电子课程设计-sg3525脉宽调制高频开关稳压电源
电流型控制及多环控制已得到较普遍应用,电荷控制,一周期控制,数字信号处理器(DSP)控制等技术的开发及相应专用集成控制芯片的研制,使电子电源动态性能有很大提高,电路也有大幅度简化。
电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,在现代的各种电力设备中都得到里广泛的应用。特别是在小型及各种家用电器和电子设备中大量使用了各种AC—DC转化电路,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到最为广泛的应用。本课题是设计一种基于SG3525PWM控制芯片为核心构成的高频开关电源电路。
SG3525芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本,因而被广泛用于小功率开关电源。用其作为PWM控制芯片组成的电路具有结构简单、体积小、容易实现的特点。实验表明由该PWM控制芯片控制的开关电源的性能可同集成稳压器媲美,效率比线性稳压电源高,有很好的发展前景。
电子电源微处理器监控,电源系统内部通信,电源系统智能化技术以及电力电子系统的集成化与封装技术。总之,开发高功率密度,高效率,高性能,高可靠性以及智能化电源系统仍然是今后开关电源技术的发展方向.
高频稳压电源要求高功率密度,外型尺寸小,高效率,高可靠性,高功率因数,以及智能化,低成本,EMI小,可制造性,分布电源结构等。现在功率MOSFET和IGBT己完全取代功率晶体管和中小电流的晶闸管,使开关电源的高频化有了可能:器件的工作频率可达400KHz(AC-DC开关变换器)和1MHz(DC-DC开关变换器),超快恢复功率二极管和MOSFET同步整流技术的开发,也为研制高效,低电压输出(U<3V)的开关电源创造了条件。电源按硬开关模式工作时开关损耗大,高频化可以缩小电源的体积重量,但开关的损耗更大了.为此研究开发出开关电压/电流波形不交叠的技术,即零电压(ZVS) /零电(ZCS)软开关技术,有效的提高了开关电源的效率·例如在九十年代中期30A/48V开关整流器模块采用移相全桥ZVS-PWM技术后,仅重7kg。比用PWM技术的同类产品,重量下降40%.最近国外小功率AC-DC开关电源模块(48/12V)总效率可达到%%;48/5VAC-DC开关电源模块的效率可达到92-93%,二十世纪末,国产的50-100A输出,全桥移相ZV-ZCS-PWM开关电源模块的效率超过93%.

基于SG3525的带过载保护开关稳压电源设计

基于SG3525的带过载保护开关稳压电源设计

基于SG3525的带过载保护开关稳压电源设计
于器件本身以及一些开关元件的寄生电阻和进行开关操作时的开关损耗,因此在设计电路时要尽量减少损耗元件的个数,选用耗能小的元件,采用比较理想的开关元件;并且变压器的选取和绕制也对效率有影响。

1. 3. 1 功放电路解决方案
为了降低损耗只能选用2 个晶体管,并且要求它本身的导通压降很低,降低了损耗,并且开关速度很快,让开关在瞬间完成,才能够最大限度地降低开关损耗和开关噪声。

1. 3. 2 变压器解决方案
选用EI 变压器,设置匝数比为10∶32 ,线径0. 7 mm,初级双线并绕,次级单线绕制,这样能最大限度地提高效率。

2 硬件设计
2. 1 开关管的选取
由于是PWM 芯片直接驱动,因此驱动电流不大,考虑到效率问题,选用IRF540。

它是电压控制器件,要求驱动电流很低,并且开关速度很快,导通电阻很小,这样既减少了开关损耗,也降低了本身寄生电阻的损耗。

2. 2 输入整流二极管的选取
由于集成整流桥用于整流滤波,易引起整流管过热,其输出电压过低,导致负载电压不稳。

因此采用共阴极肖特基二极管取代。

2. 3 输出整流二极管的选取
考虑到效率要求,选用了肖特基二极管,速度快且压降低。

2. 4 变压器的绕制方法
选用EI 变压器,工作频率为30kHz ,计算匝伏比:N/ V = Ton/ (ΔB。

基于SG3525的DCDC开关电源设计

基于SG3525的DCDC开关电源设计

... 基于SG3525的DC/DC开关电源设计The Design of DC/DC Switching PowerSupply Based on SG3525... 毕业设计任务书题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、设计内容设计一个基于SG3525可调占空比的推挽式DC/DC开关电源,给出系统的电路设计方法以及主要单元电路的参数计算。

二、基本要求1. 系统工作原理及设计思路。

2. 设计开关电源主电路。

3. 选择电源变压器,设计开关管的驱动控制电路。

4. 主要元器件的选择。

5. 利用saber进行系统仿真。

三、主要技术指标输入电压为DC10—35V,输入额定电压为12V,输出为360V,额定功率为500W。

电路以SG3525为控制芯片,使电源工作性能稳定,电源效率高。

四、应收集的资料及参考文献[1] 邹怀虚. 电源应用技术[M]. 北京:科学出版社.1998[2] 刘胜利. 现代高频开关电源实用技术[M]. 北京:电子工业出版社,2001五、毕业设计进度计划第1—2周:收集资料,完成系统工作原理及设计思路开题报告。

第3周:设计开关电源主电路。

第4—6周:选择电源变压器,设计开关管的驱动控制电路及主要元器件的选择。

第7周:中期检查。

第8—11周:利用saber进行系统仿真。

第12—13周:论文审核定稿。

第14—15周:答辩。

...毕业设计开题报告题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、研究背景21世纪是信息化的时代,信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大,而这些电子设备、产品都离不开电源。

开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势,尤其是高频开关电源正变得更轻,更小,效率更高,也更可靠,这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。

从开关电源的组成来看,它主要由两部分组成:功率级和控制级。

功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求,选择不同的拓扑结构,同时兼顾半导体元件考虑设计成本;控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式,目前的开关电源以PWM控制方式居多。

基于SG3525的开关稳压电源设计

基于SG3525的开关稳压电源设计

基于SG3525的开关稳压电源设计提出了一种采用PWM信号控制全控型电力电子器件的全桥开关稳压电源设计方法。

PWM专用芯片SG3525产生PWM方波,通过光电耦合隔离,经专用驱动芯片IR2110去驱动开关器件,达到开关稳压电源输出电压的稳定。

该电源具有输出电压稳定、电路简单、体积小、噪音小及可靠性高等特点。

标签:全桥电路,SG3525,PWM方波,驱动电路0 引言开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力,它作为一项颇具发展前景和影响力的新产品,引起了国内外电源界的普遍关注。

开关电源具有高集成度、高性价比、最佳性能指标等特点[1-2],本文采用全桥电路拓扑设计并制作了额定输出功率为500W的开关稳压电源,具有输出电压从15V到25V 可调,纹波小的功能。

1 基本原理1.1系统组成开关电源按各部分的功能可分成:机箱、主电路、控制电路三部分[3]。

机箱既可起到固定的作用,也可起到屏蔽的作用。

主电路负责进行功率转换,通过适当的控制电路可以将市电转换为所需的直流输出电压。

控制电路则根据实际的需要产生主电路所需的控制脉冲和提供各种保护功能。

1.2 开关电源的基本工作原理PWM开关稳压电源的基本工作原理是在输入电压、内部参数以及外接负载变化的情况下,控制电路通过被控信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件的导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电压被控制信号稳定[4]。

对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。

直流平均电压由公式(1)计算:(1)式中—矩形脉冲最大电压值;—矩形脉冲周期;—矩形脉冲宽度。

当与不变时,直流平均电压将与脉冲宽度成正比。

这样,只要设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可达到稳定电压的目的。

2主电路设计2.1 输入整流滤波回路本课题研究的电源额定工作状态的技术要求为:输出电压15V-25V,输出电流10A,输出功率为500W,属于中大功率电源。

基于SG3525的开关电源设计[精选合集]

基于SG3525的开关电源设计[精选合集]

基于SG3525的开关电源设计[精选合集]第一篇:基于SG3525的开关电源设计引言随着电子技术的高速发展,电子设备的种类与日俱增。

任何电子设备都离不开可靠的供电电源,对电源供电质量的要求也越来越高,而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显着优势。

正是由于开关电源的这些特点,它在新兴的电子设备中得到广泛应用,已逐渐取代了连续控制式的线性电源。

图1 功率主电路原理图功率主电路本电源模块采用半桥式功率逆变电路。

如图1 所示,三相交流电经EM I 滤波器滤波,大大减少了交流电源输入的电磁干扰,同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。

再经过桥式整流电路、滤波电路变成直流电压加在P、N 两点间。

P、N 之间接入一个小容量、高耐压的无感电容,起到高频滤波的作用。

半桥式功率变换电路与全桥式功率变换电路类似,只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容C1 和C2代替。

在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度,C1 和C2 往往采用由多个等值电容并联组成的电容组。

C1、C2 的容量选值应尽可能大,以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。

由于对体积和重量的限制,C1和C2 的值不可能无限大,为使输出电压的纹波达到规定的要求,该电容值有一个计算公式 , 即:式中,IL 为输出负载电流,V L 为输出负载电压,V M 为输入交流电压幅值,f 为输入交流电频率,VU为输出的纹波电压值。

这是一个理论上的计算公式,得到的满足要求的电容计算值比较大,实际取的电容应尽量大一些,由于输出端电压较小,也可以在二次整流滤波时加大电容,这样折算到该公式的电容值也不小。

C1 和C2 在这里实现了静态时分压,使V A= V in/2。

当VT1导通、VT2截止时,输入电流方向为图中虚线方向,向C2 充电,同时C1通过V T1 放电;当V T 2 导通、V T 1 截止时,输入电流方向为图中实线方向,向C1 充电,同时C2 通过V T 2 放电。

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课程设计课题名称SG3525脉宽调制高频开关稳压电源设计课程设计任务书课程名称:电力电子技术题目:SG3525脉宽调制高频开关稳压电源设计设计内容与设计要求一.设计内容:1.电路功能:1)电网工频交流先整流为固定直流,通过功率变换(高频逆变)得到20~50KHz的高频交流,再经高频整流与滤波,得到所需的直流;2)电路由主电路与控制电路组成,主电路主要环节:工频整流滤波、功率变换(高频逆变)、高频整流滤波。

控制电路主要环节:脉冲发生电路、脉宽调制PWM、电压电流检测单元、驱动电路。

3)功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。

4)系统具有完善的保护2. 系统总体方案确定3. 主电路设计与分析1)确定主电路方案2)主电路元器件的计算及选型3)主电路保护环节设计4. 控制电路设计与分析1)检测电路设计2)功能单元电路设计3)触发电路设计4)控制电路参数确定二.设计要求:1.用SG3525产生脉冲。

2.设计思路清晰,给出整体设计框图;3.单元电路设计,给出具体设计思路和电路;4.分析所有单元电路与总电路的工作原理,并给出必要的波形分析。

5.绘制总电路图6.写出设计报告;主要设计条件1.设计依据主要参数1)输入输出电压:单相(AC)220(1+15%)、15V(DC)2)输出电流:5A3)电压调整率:≤1%4)负载调整率:≤1%5)效率:≥0.86)功率因数:≥0.82. 可提供实验与仿真条件说明书格式1.课程设计封面;2.任务书;3.说明书目录;4.设计总体思路,基本原理和框图(总电路图);5.单元电路设计(各单元电路图);6.故障分析与电路改进、实验及仿真等。

7.总结与体会;8.附录(完整的总电路图);9.参考文献;11、课程设计成绩评分表进度安排第一周星期一:课题内容介绍和查找资料;星期二:总体电路方案确定星期三:主电路设计星期四:控制电路设计星期五:控制电路设计;第二周星期一: 控制电路设计星期二:电路原理及波形分析、实验调试及仿真等星期四~五:写设计报告,打印相关图纸;星期五下午:答辩及资料整理参考文献1.石玉,栗书贤.电力电子技术题例与电路设计指导.机械工业出版社,1998. 2.王兆安,黄俊.电力电子技术(第4版).机械工业出版社,2000. 3.浣喜明,姚为正.电力电子技术.高等教育出版社,2000.4.莫正康.电力电子技术应用(第3版).机械工业出版社,2000.5.郑琼林,耿学文.电力电子电路精选.机械工业出版社,1996.6.刘定建,朱丹霞.实用晶闸管电路大全.机械工业出版社,1996.7.刘祖润,胡俊达.毕业设计指导.机械工业出版社,1995.8.刘星平.电力电子技术及电力拖动自动控制系统.校内,1999.目录第1章概述 (1)第2章系统总体方案确定 (2)第3章主电路设计 (3)3.1 主电路结构设计 (3)3.2 主电路元器件的计算及选型 (4)3.3 主电路保护设计 (7)第4章单元电路设计与分析 (8)4.1 控制电路芯片介绍 (8)4.2 控制功能单元电路设计 (9)4.3 驱动电路的设计 (11)第5章总结 (12)附录评分表第1章概述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IC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。

开关电源技术运用功率变换器进行电能变换,经过变换电能,可以满足各种用电要求。

目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等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。

电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,在现代的各种电力设备中都得到里广泛的应用。

特别是在小型及各种家用电器和电子设备中大量使用了各种AC—DC转化电路,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到最为广泛的应用。

本课题是设计一种基于SG3525 PWM控制芯片为核心构成的高频开关电源电路。

SG3525芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本,因而被广泛用于小功率开关电源。

用其作为PWM控制芯片组成的电路具有结构简单、体积小、容易实现的特点。

实验表明由该PWM控制芯片控制的开关电源的性能可同集成稳压器媲美,效率比线性稳压电源高,有很好的发展前景。

电子电源微处理器监控,电源系统内部通信,电源系统智能化技术以及电力电子系统的集成化与封装技术。

总之,开发高功率密度,高效率,高性能,高可靠性以及智能化电源系统仍然是今后开关电源技术的发展方向。

第2章系统总体方案确定本课题的任务是基于SG3525PWM控制芯片为核心构成开关稳压电源。

整流滤波环节是把从公网上输入的交流电初步转换成直流电,该直流电的电压U 与公网电压相同,并不符合设计要求。

还要再经过逆变和高频整流滤波环节才能用于设备。

交流电的频率与逆变电路中开关管Q 的导通频率相同,开关管的导通是由SG3525 PWM控制芯片决定的。

逆变后的高频交流经过由变压器副边线圈、续流二极管和电容组成的LCD电路就可得到所需的直流电。

其输出电压的大小由变压器原副边匝比n、占空比d 和输入电压U 来决定。

在转化过程中公网中的交流电压不是一成不变的,为了得到稳定的直流电,只能对占空比d进行不断的调整。

故加入电压检测电路,并把检测结果送入脉宽调制中构成负反馈。

即主电路采用先整流滤波、后经高频逆变得到高频交流电压,然后由高频变压器降压、在整流滤波的方法,该电源在开环时,它的负载特性较差,只有加入反馈,构成闭环控制后,当外加电源电压或负载变化时,均能自动控制PWM 输出信号的占空比,以维持电源的输出直流电压在一定的范围内保持不变,达到了稳压的效果。

其总设计框图如图2-1所示。

图2-1 总设计框图第3章主电路设计3.1主电路结构设计半桥式开关电源主电路如图3-1 所示。

图中开关管Q1、Q2 选用MOSFET, 因为它是电压驱动全控型器件,具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。

半桥式逆变电路一个桥臂由开关管Q1、Q2 组成, 另一个桥臂由电容C6、C7 组成。

高频变压器初级一端接在C6、C7 的中点, 另一端接在Q1、Q2 的公共连接端, Q1、Q2 中点的电压等于整流后直流电压的一半,开关Q1、Q2 交替导通就在变压器的次级形成幅值为V i/2的交流方波电压。

通过调节开关管的占空比, 就能改变变压器二次侧整流输出平均电压V o。

Q1、Q2断态时承受的峰电压均为V i,由于电容的隔直作用,半桥型电路对由于两个开关管导通时间不对称而造成的变压器一次电压的直流分量具有自动平衡作用,因此该电路不容易发生变压器偏磁和直流磁饱和的问题,无须另加隔直电容变压器原边并联的R2、C5组成RC吸收电路,用来吸收高频尖峰。

在半桥电路中,占空比定义为:D=2ton/Ts逆变电路采用的电力电子器件为美国IR公司生产的全控型电力MOSFET管,其型号为IRFP450,主要参数为:额定电流16A,额定耐压500V,通态电阻0.4Ω。

两只MOSFET管与两只电容C1、C2组成一个逆变桥,在两路PWM信号的控制下实现了逆变,将直流电压变换为脉宽可调的交流电压,并在桥臂两端输出开关频率约为26KHz、占空比可调的矩形脉冲电压。

然后通过降压、整流、滤波后获得可调的直流电源电压输出。

该电源在开环时,它的负载特性较差,只有加入反馈,构成闭环控制后,当外加电源电压或负载变化时,均能自动控制PWM输出信号的占空比,以维持电源的输出直流电压在一定的范围内保持不变,达到了稳压的效果。

图3-1开关电源主电路3.2主电路元器件的计算及选型3.2.1 变压器的选择1)原副边电压比n电压比计算的原则是电路在最大占空比和最低输入电压的条件下,输出电压能达到要求的上限,公式如下:n≤ViminDmax/(V omax+V) △式中V △为电路中的压降,一般取2V,取Vimin=130V,代入上式得n=0.42 。

2)磁芯的选取及变压器的结构目前变压器较为简洁常用的设计方法是Ap法。

可根据下面公式选取合适的磁芯:AP=AeAW≥Pt/(2f Bk △cj)式中,Ae为磁芯截面积;Aw为磁芯的窗口截面积;Pt为变压器传输的总功率;f为开关频率;△B 为磁芯材料所允许的最大磁通摆幅;kc 为绕组的窗口填充系数j 为导线的电流密度。

在这里有PT=800×(1+1/0.85), 0.85 为效率,里△B 取0.2T,kc 取0.4,j一般取4A/mm2。

查有关磁芯手册,查得EE55磁芯,其Ae=353mm2,Aw=280mm2,则其Ap=98840mm4。

考虑到留有一定的裕量使电源更可靠地工作,这里采用两个磁芯组合而成。

由于变压器传输的功率较大,寄生参数对其影响很大。

所以变压器的绕制方法很重要,否则会引起变压器的性能下降。

为了减小漏感,这里采用三明治绕法。

同时,为了减小高频噪音和变压器的分布电容,原副边之间加入屏蔽层。

3)变压器初、次级匝数为了保证在任何条件下磁芯不饱和,设计时应按照最大伏-秒面积计算匝数。

因为电路中电压的波形都是方波,所以最大伏-秒面积的计算可以简化为电压和脉冲宽度的乘积。

通常计算二次侧最大伏-秒面积较为方便。

对半桥电路有:N2=vo/(2BAefs △),N1 =n×N2 代入数值计算得,变压器的次级匝数为30.6 匝,实际电路中取35 匝,由原副边电压比n 可计算得到变压器的初次级匝数为15 匝。

4)确定绕组的导线线径和导线股数在选用绕组的导线线径,要考虑导线的集肤效应。

为了更有效的利用导线,减小集肤效应的影响,一般要求导线线径小于两倍穿透深度△,即应选用线径r 小于2△=0.42mm2的铜导线[1]。

在此采用0.31mm线径的导线多股并绕。

原、副边导线的截面积分别为:AC1=Iomax/jn=4/4=0.428mm2 ,AC2=Iomax/j=4/4=1mm2 单股线面积为:3.14×0.31×0.31/4=0.0754mm2 计算原边和副边的导线股数分别为:1/0.0754=13.26 (股),0.428/0.0754=5.67(股)3.2.2 变压器二次侧整流二极管的设计1)额定电压变压器副边是双半波整流电路,加在整流二极管上的反相电压为在整流开关时,有一定的电压振荡,因此要考虑2倍裕量可以选用2* 123V=246V的整流管。

2)额定电流在双半波整流电路中,在一个开关周期内,整流管的开关情况是:当变压器副边有电压时,只有一个整流管导通;当变压器副边电压为零时,两个整流管同时导通,可近似认为它们流过的电流相等,即为平均负载电流的一半,可近似计算整流管的电流为:整流管中流过的最大电流为:3.2.2 开关管的选择交流输入电压的最大值为260V,整流滤波后的直流电压的最大值为368V。

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