开关稳压电源课程设计.docVIP

前言 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人的工作、生活的关系日益密切，电力电子设备都离不开可靠的电源。进进20世纪8O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；进进20世纪9O年代，开关电源相继进进各种电子、电器设备领域或程控交换机、通讯、电力检测设备，控制设备电源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。开关电源是利用现代电子技术控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电一般由脉冲宽度调制（pwm）控制IC和MOSFET构成。　　开关电源和线性电源相比，二者都随着输出率关上，反而高于开关电源，这一点称为本钱反转点。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，本钱反转点日益向低翰出电力端移动，这为开关电源提供了广阔发展空间。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小犁化，拜使开关电源进进更广泛的应用领域。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。另外开关电源的发展与应用，在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 1.1设计总体思路 输入——EMC等滤波——整流（也就一般的AC/DC类似全桥整流模块）——DC/DC模块（全桥式DC—AC—高频变压器—高频滤波器—DC,）——输出系统可以划分为变压器部分、整流滤波部分和DC-DC变换部分，以及负载部分，其中整流滤波和DC-DC变换器构成开关稳压电源整流电路是直流稳压电路电源的组成部分整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波直流/直流转换电路,是整个开关稳压电源的核心部分。 图1-1 开关稳压电源基本原理框图 电路设计及原理分析 2.1单元电路设计 2.1.1整流滤波电路 图2-1 输入整流滤波电路 电子设备的电源线是电磁干扰（EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成。IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。 交流输入220V时，整流采用桥式整流电路。如果将JTI跳线短连时，则适用于110V交流输入电压。由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。所以在整流桥前加入由电阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。电路如图2-1所示： 2.1.2反激式变换器 根据电路的结构形式的不同，脉宽式变换器可分为：正激式、反激式、半桥式、全桥式、推挽式和阻塞式。 所谓反激式是指变压器的初级极性与次级极性相反。反激式变换效率较高，线路简单，能多路输出。 当开关管VT截止时，变压器初级所积蓄的电能向次级传送，这时变压器的次级绕组下端为负，上端为正，二极管VD正向导通，导通电压经过电容C滤波后向负载RL供给电能。当变压器的初级储存的电能释放到一定程度后，电源电压Vin通过变压器的初级绕组N1向三极管VT的集电极充电，N1又开始储能。V1上升到一定程度后，三极管VT截止，又开始新一轮放电。在充电周期，变换器的输出电压为Vo=Vin *D*（N1/N2）。变换器电路如图2-2所示。 图2-2 变换器电路 2.1.3 TL431 图2-3 TL431基本原理图 TL431相当于一只可调节的齐纳稳压二极管，输出电压由外部的R1,R2来设定，Vo=VKA=(1+R1/R2)*VREF 。R3是限流电阻，VREF是常态下的基准稳压端。 图 所示是TL431的等效电路，它主要由误差放大器A 、外接电阻分压器上所得到的取样电压、2.5V基准稳压源Vref 、NPN型晶体管VT（用以调节负载电流）和保护二极管VD（防止A、K极性相反）组成。 当输出电压Vo上升时，取样电压VREF也随之上升，使取样电压大于基准电压Vref 致使晶体管VT导通，其集电极电位下降，即输出电压Vo下降。TL431的基本原理图分别如图2-3所示： 2.1.4 MC33374 MC33374采用8引脚双列直插式封装（DIP-8）或五脚TO-220式封装管脚排列。内部结构主要包括九个部分：振荡器、并联调整器\误差放大器、脉宽调制比较器与脉宽调制触发器、电流极限比较器及功率开关管、启动电路、欠压锁定电路、过热保护电路和状态控制器。MC33374内部结构如图2-5所示，其各管脚功能说明如下： 管脚1（VCC）：工作电源电压输入端。在启动芯片时，必须通过管脚5（D）给该管