一种输出电压416v开关稳压电源的设计薛红兵信息产业部电子第.docVIP

一种输出电压4～16V开关稳压电源的设计 薛红兵 (信息产业部电子第二十研究所，陕西 西安 710068） ??? 摘? 要： 介 绍 一 种 采 用 半 桥 电 路 的 开 关 电 源 ， 其 输 入 电 压 为 交 流 220V± 20％ ， 输 出 电 压 为 直 流 4～ 16V， 最 大 电 流 40A， 工 作 频 率 50kHz。 重 点 介 绍 了 该 电 源 的 设 计 思 想 ， 工 作 原 理 及 特 点 。??? 关键词： 脉 宽 调 制 ； 半 桥 变 换 器 ； 电 源 1 引 言???? 在 科 研 、 生 产 、 实 验 等 应 用 场 合 ， 经 常 用 到 电 压 在 5～ 15V， 电 流 在 5～ 40A的 电 源 。 而 一 般 实 验 用 电 源 最 大 电 流 只 有 5A、 10A。 为 此 专 门 开 发 了 电 压 4V～ 16V连 续 可 调 ， 输 出 电 流 最 大 40A的 开 关 电 源 。 它 采 用 了 半 桥 电 路 ， 所 选 用 开 关 器 件 为 功 率 MOS管 ， 开 关 工 作 频 率 为 50kHz， 具 有 重 量 轻 、 体 积 小 、 成 本 低 等 特 点 。?2 主 要 技 术 指 标???? 1） 交 流 输 入 电 压 AC220V± 20％ ；?2） 直 流 输 出 电 压 4～ 16V可 调 ；?3） 输 出 电 流 0～ 40A；?4） 输 出 电 压 调 整 率 ≤ 1％ ；?5） 纹 波 电 压 Up p≤ 50mV；?6） 显 示 与 报 警 具 有 电 流 /电 压 显 示 功 能 及 故 障 告 警 指 示 。?3 基 本 工 作 原 理 及 原 理 框 图???? 该 电 源 的 原 理 框 图 如 图 1所 示 。? ??? 220V交 流 电 压 经 过 EMI滤 波 及 整 流 滤 波 后 ， 得 到 约 300V的 直 流 电 压 加 到 半 桥 变 换 器 上 ， 用 脉 宽 调 制 电 路 产 生 的 双 列 脉 冲 信 号 去 驱 动 功 率 MOS管 ， 通 过 功 率 变 压 器 的 耦 合 和 隔 离 作 用 在 次 级 得 到 准 方 波 电 压 ， 经 整 流 滤 波 反 馈 控 制 后 可 得 到 稳 定 的 直 流 输 出 电 压 。?4 各 主 要 功 能 描 述?4. 1 交 流 EMI滤 波 及 整 流 滤 波 电 路???? 交 流 EMI滤 波 及 整 流 滤 波 电 路 如 图 2所 示 。? ??? 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 。?4. 2 半 桥 式 功 率 变 换 器???? 该 电 源 采 用 半 桥 式 变 换 电 路 ， 如 图 6所 示 ， 其 工 作 频 率 50kHz， 在 初 级 一 侧 的 主 要 部 分 是 Q4和 Q5功 率 管 及 C34和 C35电 容 器 。 Q4和 Q5交 替 导 通 、 截 止 ， 在 高 频 变 压 器 初 级 绕 组 N1两 端 产 生 一 幅 值 为 U1/2的 正 负 方 波 脉 冲 电 压 。 能 量 通 过 变 压 器 传