1、開關(guān)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)摘 要直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用廣泛，幾乎所有電器，電力或者電子設(shè)備都毫不例外的需要穩(wěn)定的直流電壓（電流）供電，它是電子電路工作的“能源”和“動(dòng)力”。不同的電路對(duì)電源的要求是不同的。在很多電子設(shè)備和電路中需要一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓仍能基本保持不點(diǎn)的電源。電子設(shè)備中的電源一般由交流電網(wǎng)提供，如何將交流電壓（電流）變?yōu)橹绷麟妷海娏鳎┕╇姡坑秩绾问怪绷麟妷海娏鳎┓€(wěn)定？這是電子技術(shù)的一個(gè)基本問題。解決這個(gè)問題的方案很多，歸納起來大致可分為線性電子穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩類，他們又各自可以用集成電路或分立元件構(gòu)成。開關(guān)穩(wěn)壓電源具有效率高，輸出功率大，輸入電壓變化范圍寬

2、，節(jié)約能耗等優(yōu)點(diǎn)。一、引言1.1基本要求穩(wěn)壓電源。1. 基本要求 輸出電壓UO可調(diào)范圍：12V15V； 最大輸出電流IOmax：2A； U2從15V變到21V時(shí)，電壓調(diào)整率SU2%（IO=2A）； IO從0變到2A時(shí)，負(fù)載調(diào)整率SI5%（U2=18V）； 輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； DC-DC變換器的效率 70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； 具有過流保護(hù)功能，動(dòng)作電流IO（th）=2.5±0.2A；1.2發(fā)揮部分(1)排除短路故障后，自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)；(2)過熱保護(hù)；2、 方案設(shè)計(jì)與論證開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源的控制方

3、式可分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種。實(shí)際應(yīng)用中，調(diào)寬式應(yīng)用較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù)為脈寬調(diào)制（PWM）型。開關(guān)電源的工作原理就是通過改變開關(guān)器件的開通時(shí)間和工作周期的比值，即占空比來改變輸出電壓，通常有三種方式：脈沖寬度調(diào)制（PWM）、脈沖頻率調(diào)制（PFM）和混合調(diào)制。PWM調(diào)制是指開關(guān)周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。因?yàn)橹芷诤愣ǎ瑸V波電路的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，因此本次設(shè)計(jì)采用PWM調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)要求。主要框架如圖1所示。由變壓器降壓得到交流電壓，再經(jīng)過整流濾波電路，將交流電變成直流電，然后再經(jīng)過DC-DC變換，由PWM的驅(qū)動(dòng)電路去控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，從而

4、產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電壓源。圖1三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)31系統(tǒng)整體框圖開關(guān)電源由隔離變壓器，整流濾波和DC-DC變換電路組成。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是DC-DC變換電路，它包含了開干電源中的開關(guān)器件，儲(chǔ)能器件，脈沖變壓器，濾波器，輸出整流等所有功率器件和控制模塊。而控制模塊的設(shè)計(jì)又是DC-DC的核心，一般DC-DC控制模塊使用專用的PWM調(diào)制芯片，本設(shè)計(jì)使用UC3842。芯片內(nèi)部集成了誤差比較器，振蕩器，PWM調(diào)制器等。在此情況下使用集成芯片加上少量的外圍電路即可構(gòu)成PWM控制電路，穩(wěn)定性能較好，控制簡(jiǎn)單。圖23.2交流信號(hào)源所采用的交流信號(hào)源為19.6v、49kHz。采用此參數(shù)是為了使后面電路得到一個(gè)合適的電壓

5、與電流。3.3整流模塊如圖3所示。當(dāng)輸入電壓U處于正半周期時(shí)，二極管D1，D3導(dǎo)通，D2，D4截止。當(dāng)輸入電壓U處于負(fù)半周期時(shí)，D2，D4導(dǎo)通，D1，D3截止。其中相關(guān)參數(shù)：（1） 整流電壓平均值（2） 整流電流平均值（3） 流過每個(gè)二極管電流平均值（4） 每個(gè)二極管承受的最高反向電壓（5） 變壓器二次電流有效值圖33.4濾波模塊從整流模塊出來的半波電流經(jīng)過濾波模塊得到一個(gè)較為平整的直流電流。如圖4所示。其原理為電壓的變化使的電容器一直處于一個(gè)充放電的過程中，將電路中急劇變化的電流起到一個(gè)緩沖作用，從而得到一個(gè)平穩(wěn)電流輸出。電容越大效果越好，出于成本、空間和作用效果綜合考慮，我們采用1000u

6、F的電容。圖43.5整流濾波綜合由題目可知，開關(guān)穩(wěn)壓電源的前級(jí)電路主要由整流濾波電路構(gòu)成。根據(jù)需要，降壓后得到19.6V的交流電，然后整流濾波得到穩(wěn)定直流送往后級(jí)。如圖5所示。圖5整流濾波仿真波形3.6 矩形波發(fā)生模塊矩形波發(fā)生模塊如圖6所示。圖63.6換能模塊輸入電流通過場(chǎng)效應(yīng)管使改變其電流的占空比從而使矩形電流變?yōu)橹绷餍盘?hào)，其中二極管作用為防止電流倒流，電容是為了進(jìn)一步濾波使輸出電流更為平整。如圖7所示。圖73.7調(diào)壓模塊使上級(jí)的電流通過三個(gè)電阻，其中一個(gè)為電位計(jì)，通過調(diào)整電位計(jì)來對(duì)分得的電壓進(jìn)行調(diào)整，從而得到調(diào)壓的功能。如圖8所示。圖83.7重要元器件的參數(shù)計(jì)算如圖9所示。注：(當(dāng)電源電

7、壓50HZ，220V時(shí)，U2=18v經(jīng)橋式整流濾波后，可得直流電壓為U1=U2*1.3=23.4v，題目要求輸出電壓U0=30v36v)根據(jù)題目測(cè)試條件取U0=36v最大占空比D= （U0- U1）/ U0-=35%充電電感L1>=2(U0- US)D(1-D)/I0*fs=105uf流過電感L1的電流值IL=30%IL(平均)=30%*I0/(1-D)=0.923A流過電感L1的峰值電流L1=1.15*I0/(1-D)=3.54ACL=U0*U0*DT/U0I0=12.86MF圖9四、總結(jié)電子設(shè)備離不開電源，電源是電子設(shè)備的重要組成部分，電源的質(zhì)量直接影響開關(guān)電子設(shè)備工作的可靠性。本次我們?cè)O(shè)計(jì)直流串聯(lián)穩(wěn)壓電源，通過穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，再進(jìn)行硬件的驗(yàn)證，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。通過仿真測(cè)試可以看出，通過此次設(shè)計(jì)使得我們的專業(yè)知識(shí)都有了顯著地提高，也對(duì)電源更加的了解。最后感謝老師的們的細(xì)心指導(dǎo)。5、 附件附件一、主體電路設(shè)計(jì)圖附件二、仿真