直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 摘 要 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用pwm發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)器為核心，設(shè)計(jì)附有儲(chǔ)存、濾波、分時(shí)導(dǎo)通的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精度高等優(yōu)點(diǎn)。很大程度上滿足了穩(wěn)壓電源的應(yīng)用需求，穩(wěn)壓電源以體積小、可調(diào)控范圍廣、效率高、應(yīng)用范圍廣的目的而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)一個(gè)雙管正激式它激型開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，使其符合測(cè)量要求，主要過程是兩個(gè)開關(guān)管分別輪流導(dǎo)通，傳送能量使變壓器變壓，電流通過二極管和電感l(wèi)給電容c充電同時(shí)對(duì)負(fù)載rl供電。通過導(dǎo)通周期的互補(bǔ)，電容的充放電發(fā)生變化，這樣就會(huì)使輸出電源電壓的范圍發(fā)生變化。通過芯片sg3525進(jìn)行反饋控制電路的占空比，輸出采用濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：濾波電路，穩(wěn)壓電源電

2、路，sg3525，雙管正激式開關(guān)電源。 abstractthis design system using pwm generator and drive as the core, the design attached storage, filter, time-sharing conduction of adjustable dc regulated power supply system, has the advantages of simple structure, low cost and high accuracy. to a large extent satisfy the app

3、lication demand of regulated power supply, regulated power supply with small size, wide regulating range, high efficiency, wide application scope and the purpose of design.design a two pipe is shock type it shock type switch stabilized voltage supply circuit, make it conform to the requirements of t

4、he measurement, process are two main switch tube respectively conduction in turn, transmits energy transformer transformer, current through the diode and the inductance l to charging capacitance c to rl load power supply at the same time. by conducting periodic complementary, charge and discharge ca

5、pacity changes, this will make the output voltage range change. through the chip sg3525 feedback control circuit of the duty cycle, output filter circuit is used to achieve the design requirements. key words: filter circuit, voltage stabilizing circuit,sg3525, the two pipe is shock type switching po

6、wer supply.目 錄第1章 緒 論11.1 選題目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究概況21.3 本文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容3第2章 方案論證與設(shè)計(jì)52.1 dc/dc主電路拓?fù)?2.2 控制方法及實(shí)現(xiàn)方案52.3 提高效率的方法和實(shí)現(xiàn)方案7第3章 電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算93.1 主回路器件的選擇及參數(shù)計(jì)算93.2 控制電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算123.3 輔助電源電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算153.3.1 參數(shù)計(jì)算153.3.2 吸收回路電路的設(shè)計(jì)173.3.3 mosfet的選擇183.3.4 續(xù)流二極管的選擇19第4章 測(cè)試分析194.1 測(cè)試方法204.2 測(cè)試儀器204.3 測(cè)試數(shù)據(jù)204.4 測(cè)試結(jié)果分析20第

7、5章 芯片簡(jiǎn)介225.1 主控芯片g3525簡(jiǎn)介225.2 輔助電路主控芯片uc3843簡(jiǎn)介255.3 運(yùn)算放大器lm358芯片簡(jiǎn)介27結(jié) 論31致 謝32參考文獻(xiàn)33附錄a 主電路圖35附錄b 輔助電路圖27附錄c 主電路選材清單28附錄d 輔助電路選材清單39附錄e 實(shí)物圖40contentschapter introduction11.1 purpose and significanc11.2 general research situation at home and abroad21.3 mainly studies design conten3chapterii demonstra

8、tion and design52.1 dc/dc main circuit topology52.2 control methods and implementation schem52.3 efficiency methods and implementation scheme7chapteriii circuit design and parameter calculation93.1 the main circuit components selection and parameter calculation93.2 control circuit design and paramet

9、er calculation123.3 the auxiliary power circuit design and parameter calculation153.3.1 parameters are calculated153.3.2 absorption loop circuit design173.3.3 choose mosfet183.3.4 choose stream tube very nine19chapteriv test analysis194.1 test method204.2 test instruments204.3 test data204.4 test re

10、sults analysis20chapterv chips profile225.1 master control chip g3525 profile225.2 introduction auxiliary circuit control uc3843 chip255.3 operational amplifier lm358 chips profile27conclusion31acknowledgements32references33appendix a main circuit diagram35appendix b auxiliary circuit diagram27appen

11、dix c main circuit material listing28appendix d auxiliary circuit selection in listing39appendix e physical figure40iv第1章 緒 論1.1 選題目的及意義隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來(lái)越多，電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系益密切。任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，它們對(duì)電源的要求也越來(lái)越高。特別是隨著小型電子設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，也要求能夠提供穩(wěn)定的電源，以滿足小型電子設(shè)備的用電需要1-3。本文基于這個(gè)思想，設(shè)計(jì)和制作了符合指標(biāo)要求的開

12、關(guān)穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源作為直流能量的提供者，在各種電子設(shè)備中，有著極其重要的地位，它的性能良好與否直接影響整個(gè)電子產(chǎn)品的精度、穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展的電源技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，它從過去一個(gè)不太復(fù)雜的電子線路變?yōu)榻裉炀哂休^強(qiáng)功能的模塊。實(shí)現(xiàn)電源穩(wěn)定的方式，由傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓發(fā)展到今天的開關(guān)式穩(wěn)壓，電源技術(shù)正從過去附屬于其它電子設(shè)備狀態(tài)，逐漸演變?yōu)橐粋€(gè)電子學(xué)科的獨(dú)立的分支4-6?，F(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交叉技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用7。當(dāng)今社會(huì)電子設(shè)備給

13、人們帶來(lái)了極大地便利，但是任何一 種電子設(shè)備都必須要一個(gè)穩(wěn)定的電源電路來(lái)保證它的正常工作，可以說電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)。而直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位8。直流穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。(1)線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較??；工作產(chǎn)生的噪聲低；效率較低(現(xiàn)在經(jīng)?？吹膌do就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的)；發(fā)熱量大（尤其是大功率電源），間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。(2)開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源與線性穩(wěn)壓電源不同的一類穩(wěn)電源，它的電路型式主要有單端反激式，單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式

14、。它和線性電源的根本區(qū)別在于它變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲9-12。功能管不是工作在飽和及截止區(qū)即開關(guān)狀態(tài)；開關(guān)電源因此而得名13。 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(開關(guān)型) 開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，穩(wěn)定可靠；缺點(diǎn)相對(duì)于線性電源來(lái)說紋波較大（一般1%vo(p-p),好的可做到十幾mv(p-p)或更小)。它的功率可自幾瓦幾千瓦均有產(chǎn)品14-16。開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源可分為ac/dc電源、dc/dc電源、通行電源、電臺(tái)電源、模塊電源、特種電源19-22。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的pwm開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)zvs、zcs的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源工作

15、效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的的可靠性大大提高23-25。1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況電源是電子設(shè)備的心臟部分，其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障60%來(lái)自源，因此，電源越來(lái)越受到人們的重視。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。20世紀(jì)50年代，美國(guó)宇航局以小型化、重量輕為目標(biāo)，為搭載火箭開發(fā)了開關(guān)電源。在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展過程中，開關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而逐步取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的連續(xù)工作電源，并廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中。20世紀(jì)80年代，

16、計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代。20世紀(jì)90年代，開關(guān)電源在電子、電器設(shè)備、家用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期。到21世紀(jì)小型電子設(shè)備的發(fā)展更加迅速和更加普及，但是現(xiàn)在很多的小型電子設(shè)備都是依靠電池來(lái)供電的，所以開發(fā)一種新型的開關(guān)電源應(yīng)用于小型電子設(shè)備中就顯得非常重要了1。開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（mn-zn）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（bs）下

17、獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)2。smt技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國(guó)開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)4。1.3 本文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 在電阻負(fù)載條件下，使電源滿足下述要求：輸入直流電壓dc41dc57v，輸出電壓可調(diào)，具有輸出恒流限制功能，且限制電流可調(diào)。 （1）輸出電壓vo：dc030v可調(diào)； （2）輸出恒流限制io：03a可調(diào)； （3）輸出噪聲紋波電壓峰-峰值vop

18、p1v（udc=48v,vo=30v,io=3a）； （4）dc-dc變換器的效率70%（udc=48v,vo=30v,io=3a）5。 圖1-1 系統(tǒng)框圖第2章 方案論證與設(shè)計(jì)2.1 dc/dc主電路拓?fù)?可完成此方案的dc/dc變換器的拓?fù)溆校悍醇な?，雙管正激等。為滿足效率在70%以上，且能進(jìn)一步提高到85%以上，通過以前做實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的結(jié)果可知雙管正激式開關(guān)電源可達(dá)到90%以上，另外，雙管正激電路可靠性高，無(wú)直通危險(xiǎn)，故選擇雙管正激作為本方案的主電路拓?fù)?。 圖2-1 雙管正激主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2.2 控制方法及實(shí)現(xiàn)方案 在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率穩(wěn)壓電源的組成可以用圖

19、2-2表示，它是由變壓器，整流，濾波，和穩(wěn)壓電路等四個(gè)部分組成7。 圖 2-2主電路組成框圖 電源變壓器是將直流48v的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，由于此直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有正負(fù)10%左右的波動(dòng)），負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。 當(dāng)負(fù)載要求功率較大，效率較高時(shí)，常采用開關(guān)穩(wěn)壓電源8。 雙管正激電路中驅(qū)動(dòng)mosfet的方波占空比不能大于0.5，故可選sg3525作為控制芯片。若采用直接驅(qū)動(dòng)mosfet

20、可能由于g極電壓低于s極，而無(wú)法驅(qū)動(dòng)mosfet，因此采用變壓器隔離驅(qū)動(dòng)。為能達(dá)到使輸出電壓0-30v可調(diào)，輸出電流0-3a可調(diào)的目的，需要使誤差放大器的基準(zhǔn)從零開始變化，而sg3525內(nèi)部誤差放大器的基準(zhǔn)無(wú)法調(diào)到0v ，故采用外接的運(yùn)放作為誤差放大器使用。 若實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源，首先就要就電路進(jìn)行穩(wěn)壓。在穩(wěn)壓方面可選用變壓器來(lái)完成，然后要對(duì)輸入的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)方面，可選用可調(diào)節(jié)三端正電壓穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)（lm358）。由于電流幅值變化很大，所以需要用電容對(duì)電流進(jìn)行濾波，然后輸出即可。衡量穩(wěn)壓器的性能有許多指標(biāo)，例如額定輸出電壓、電流和電壓調(diào)節(jié)范圍等，這屬于特性指標(biāo)；穩(wěn)壓系數(shù)、等效內(nèi)阻、紋波電壓

21、（即交流電壓分量）等屬于質(zhì)量指標(biāo)。自動(dòng)化程度，用來(lái)說明維護(hù)人員離開時(shí)，例如，是否具有自動(dòng)開機(jī)、停機(jī)性能，故障檢測(cè)等。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，主要有效率和功率因數(shù)等9。 由于電源需要從零開始調(diào)節(jié)，所以利用主電路自身給芯片供電是不可行的，需要外加電源給芯片供電，因此設(shè)計(jì)一三路輸出的反激式開關(guān)電源給主電路芯片供電。 本設(shè)計(jì)給出了sg3525控制的雙管正激式開關(guān)電源進(jìn)行輸出電壓，電流可調(diào)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方案。整個(gè)系統(tǒng)由整流濾波電路，dc/dc變換電路，輸出電壓電流采樣電路，控制電路，等幾部分組成11。2.3 提高效率的方法和實(shí)現(xiàn)方案1、增大高壓電容容量、加強(qiáng)變壓器制作工藝，減小漏感、增大分壓取樣電阻阻值、減少輸入熱

22、敏電阻阻值、增大led供電電阻值。正激式：開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)傳輸能量，適合于200w以下的供電電路。它的高頻變壓器傳輸效率高于反激式，可使變壓器體積更小、輸出紋波較反激式小，需要計(jì)算濾波電感的參數(shù)，開關(guān)損耗小于反激式、噪聲小于反激式、元件數(shù)目比反激式多。200w以上的電子產(chǎn)品在日常使用較少，正激式適用于200w以下的小功率供電，而小功率電子產(chǎn)品，在日常應(yīng)用較為普及，這也就是正激式用量多余反激式的原因。開關(guān)電源的功耗包括由半導(dǎo)體開關(guān)、磁性元件和布線等的寄生電阻所產(chǎn)生的固定損耗以及進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)的開關(guān)損耗。對(duì)于固定損耗，由于它主要取決于元件自身的特性，因此需要通過元件技術(shù)的改進(jìn)來(lái)予以抑制。在磁性元件方面

23、，對(duì)于兼顧了集膚效應(yīng)和鄰近導(dǎo)線效應(yīng)的低損耗繞線方法的研究由來(lái)已久。為了降低源自變壓器漏感的開關(guān)浪涌所引起的開關(guān)損耗，人們開發(fā)出了具有浪涌能量再生功能的緩沖電路等新型電路技術(shù)。以下是提高開關(guān)電源效率的電路和系統(tǒng)方法： （1）zvs（零電壓開關(guān)）、zcs（零電流開關(guān)）等利用諧振開關(guān)來(lái)降低開關(guān)損耗的方法。 （2）運(yùn)用以有源箝位電路為代表的邊緣諧振（edge resonance）來(lái)降低開關(guān)損耗。 （3）通過延展開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間以抑制峰值電流的方法來(lái)減少固定損耗。 （4）在低電壓大電流的場(chǎng)合通過改善同步整流電路的方法來(lái)減少固定損耗。 （5）利用轉(zhuǎn)換器的并聯(lián)結(jié)構(gòu)來(lái)減少固定損耗。 其中，第一種方法對(duì)于降低

24、開關(guān)損耗極為有效，但問題是因峰值電流和峰值電壓所導(dǎo)致的固定損耗將會(huì)增加。2、將所有的續(xù)流二極管由快恢復(fù)二極管改成肖特基二極管，肖特基二極管具有相同的快恢復(fù)特性，另外其正向?qū)▔航禐?.3v得到l=496uh。 選擇磁芯77439a7，相對(duì)磁導(dǎo)率ur為60 al=135 od=4.7cm id=2.374cm ht=1.892cm求得匝數(shù)n=53求得線徑為0.9406mm 采用1mm。(6) 濾波電容紋波：由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波。紋波的成分較為復(fù)雜，它的形態(tài)一般為頻率

25、高于工頻的類似正弦波的諧波，另一種則是寬度很窄的脈沖波。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使電源是一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，為了使輸入電源和負(fù)載等條件變化時(shí)對(duì)輸出造成最小的影響，可以通過減小電源的導(dǎo)線電阻，濾波電路，增加容性負(fù)載能力，通過取樣進(jìn)行比較放大，調(diào)節(jié)輸出，使輸出保持穩(wěn)定。 設(shè)紋波電壓為0.3v 由公式 求得c=470uf11。圖3-1 主回路3.2 控制電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 雙管正激電路中驅(qū)動(dòng)mosfet的方波占空比不能大于0.5，故可選擇sg3525作為控制芯片。若采用直接驅(qū)動(dòng)mosfet可能由于g極電壓低于s極，而無(wú)法驅(qū)動(dòng)mosfet，因此采用變壓器隔離驅(qū)動(dòng)。為能達(dá)到使輸出電壓0-30v可調(diào)，輸出電流0-

26、3a可調(diào)的目的，需要使誤差放大器的基準(zhǔn)從零開始變化，而sg3525內(nèi)部誤差放大器的基準(zhǔn)無(wú)法調(diào)到0v ，故采用外接的運(yùn)放作為誤差放大器使用。采用外接正負(fù)電源的運(yùn)放作為誤差放大器，其基準(zhǔn)由sg3525的16腳輸出的5v外接電位器提供。 頻率的確定：設(shè)定開關(guān)頻率為71khz 由sg3525可得其ct=102 rt=10k rd=10。采樣電阻的確定，由在基準(zhǔn)為5v時(shí)輸出電壓為30v，并考慮功率等因素選取4.7k 和23k串聯(lián)分壓，如圖3-2所示。圖3-2 控制電路圖3-3 控制電路驅(qū)動(dòng)波形隔離驅(qū)動(dòng)變壓器如圖3-4所示：若采用直接驅(qū)動(dòng)mosfet可能由于g極電壓低于s極，而無(wú)法驅(qū)動(dòng)mosfet，因此采

27、用變壓器隔離驅(qū)動(dòng)。為了保證mosfet完全導(dǎo)通，設(shè)計(jì)變壓器匝比為30:40:4019 。 圖3-4 隔離驅(qū)動(dòng)變壓器3.3 輔助電源電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.3.1 參數(shù)計(jì)算 輔助電路采用反激式開關(guān)電源，輸出為一個(gè)5v，一個(gè)是12v，一個(gè)是-12v，由uc3843控制，開關(guān)頻率為82khz，如圖3-5所示。 反激變壓器的計(jì)算 （1）原邊匝數(shù)np: 求得np=22。 （2）原邊電感量lp： 求得lp=116.279uf。(3) 5v輸出副邊匝數(shù)ns5: 求得ns5=6。 (4) 12v輸出副邊匝數(shù)ns12： 求得ns12=11。 同理可得-12v輸出繞組：ns-12=11。(5) 輔助繞組匝數(shù) 求得n

28、aux=14。(6) 啟動(dòng)電阻 求得r=22k。(7) rt ct選取 由公式 及f=82khz 綜合考慮選取rt=10k ct=222，原邊峰值電流采樣電阻推出 r=0.39/1w。 圖3-5 輔助電源主電路3.3.2 吸收回路電路的設(shè)計(jì) 吸收電路它由電阻rsn、電容csn和二極管vds構(gòu)成。電阻rs也可以與二極管vds并聯(lián)連接。吸收電路對(duì)過電壓的抑制要好于吸收電路，與電路相比vce升高的幅度更小。由于可以取大阻值的吸收電阻，在一定程度上降低了損耗。 吸收回路原理若開關(guān)斷開，蓄積在寄生電感中能量通過開關(guān)的寄生電容充電，開關(guān)電壓上升。其電壓上升到吸收電容的電壓時(shí)，吸收二極管導(dǎo)通，開關(guān)電壓被吸收

29、二極管所嵌位，約為1v左右。寄生電感中蓄積的能量也對(duì)吸收電容充電。開關(guān)接通期間，吸收電容通過電阻放電，如圖3-6所示。 本設(shè)計(jì)吸收電阻 求得rsn=6.8k/2w。 吸收電容 求得csn=103/1kw。圖3-6 吸收回路3.3.3 mosfet的選擇 功率mosfet的種類：按導(dǎo)電溝道可分為p溝道和n溝道。按柵極電壓幅值可分為；耗盡型；當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道，增強(qiáng)型；對(duì)于n（p）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道，功率mosfet主要是n溝道增強(qiáng)型。功率mosfet的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子（多子）參與導(dǎo)電，是單極型晶體管。導(dǎo)電機(jī)理與小功率mos

30、管相同，但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別，小功率mos管是橫向?qū)щ娖骷?，功率mosfet大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，又稱為vmosfet。本設(shè)計(jì)由于mosfet所承受的電壓為200v選擇irf640。3.3.4 續(xù)流二極管的選擇 續(xù)流二極管都是并聯(lián)在線圈的兩端，線圈在通過電流時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn) 生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流消失時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于原件的反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)把原件如三極管，等造成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線 兩端，當(dāng)流過線圈中的電流消失時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。叢而保護(hù)了電路中的其它原件的安全。 在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端，

31、當(dāng)電感線圈斷電時(shí)其兩端的電動(dòng)勢(shì)并不立即消失，此時(shí)殘余電動(dòng)勢(shì)通過一個(gè)二極管釋放，起這種作用的二極管叫續(xù)流二極管。其實(shí)還是個(gè)二極管只不過它在這起續(xù)流作用而以，經(jīng)常和儲(chǔ)能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路。電感可以經(jīng)過它給負(fù)載提供持續(xù)的電流，以免負(fù)載電流突變，起到平滑電流的作用！在開關(guān)電源中，就能見到一個(gè)由二極管和電阻串連起來(lái)構(gòu)成的的續(xù)流電路。這個(gè)電路與變壓器原邊并聯(lián)。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲(chǔ)存的能量，防止感應(yīng)電壓過高，擊穿開關(guān)管。 本設(shè)計(jì)為考慮提高效率，使用mbr2010010。第4章 測(cè)試分析4.1 測(cè)試方法 采用外接滑動(dòng)變阻器作為負(fù)載測(cè)試輸出電流，帶負(fù)載能力，記錄

32、并計(jì)算效率，采用示波器測(cè)量輸出紋波電壓，輸出波形，改變采樣電路反饋環(huán)節(jié)中的滑動(dòng)變阻102阻值從而改變輸出電壓、電流的變化。4.2 測(cè)試儀器 萬(wàn)用表 、示波器、滑動(dòng)變阻器、直流穩(wěn)壓源、電流表、電壓表。4.3 測(cè)試數(shù)據(jù) 輸出電壓 ：030v、輸出電流 ：03a、電壓紋波噪聲：400mv、效率70%。4.4 測(cè)試結(jié)果分析 這次設(shè)計(jì)制作的可變電壓電源是成功的，在輸出端可以輸出3-10v的電壓并且是穩(wěn)定的各點(diǎn)的參數(shù)也符合要求。但是這個(gè)過程中出現(xiàn)了一個(gè)錯(cuò)誤因?yàn)闆]有齊納二極管所以買了一個(gè)發(fā)光二極管來(lái)代替器材，買完之后就開始焊接沒有去深入探討。所以一直是根據(jù)設(shè)計(jì)的圖來(lái)焊接的最后焊接完成之后測(cè)試卻不能達(dá)到效果調(diào)

33、節(jié)電位器電壓的變化范圍，只有零點(diǎn)伏而且總在4v左右變化。沒有得到結(jié)果只好深入電路圖，最后發(fā)現(xiàn)買的發(fā)光二極管反接的，因?yàn)闀系凝R納二極管是反接的，但沒有去想這二者是不一樣的，發(fā)光二極管只有在導(dǎo)通是的壓降才會(huì)等于2v左右，但齊納二極管是反相時(shí)穩(wěn)定2v左右的電壓這里便是一個(gè)很關(guān)鍵的地方，只好把發(fā)光二極管拆下來(lái)重新正相焊接上去。再經(jīng)過測(cè)試輸出電壓可以在3-10v之間變化也是穩(wěn)定輸出的， 通過這次的設(shè)計(jì)制作我又得到了一個(gè)教訓(xùn)。當(dāng)給定的器材不一樣時(shí)要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行探討原理圖是否還可以照用還是要經(jīng)過變化才可以用的，不能照著書上的一路走下去，要學(xué)會(huì)思考變化之后的影響，對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)都要進(jìn)行深入的探討，這樣才不容易犯

34、錯(cuò)?；就瓿稍O(shè)計(jì)要求，仍有改進(jìn)空間。第5章 芯片簡(jiǎn)介5.1 主控芯片g3525簡(jiǎn)介隨著電能變換技術(shù)的發(fā)展，功率mosfet在開關(guān)變換器中開始廣泛使用。為此，美國(guó)硅通用半導(dǎo)體公司推出了sg3525，以用于驅(qū)動(dòng)n溝道功率mosfet。sg3525是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強(qiáng)的單片集成pwm控制芯片，它簡(jiǎn)單可靠及使用方便靈活，輸出驅(qū)動(dòng)為推拉輸出形式，增加了驅(qū)動(dòng)能力；內(nèi)部含有欠壓鎖定電路、軟啟動(dòng)控制電路、pwm鎖存器，有過流保護(hù)功能，頻率可調(diào)，同時(shí)能限制最大占空比。其性能特點(diǎn)如下： 1)工作電壓范圍寬： 835v。 2)內(nèi)置51 v10的基準(zhǔn)電壓源。 3)芯片內(nèi)振蕩器工作頻率寬100hz400

35、khz。 4)具有振蕩器外部同步功能。 5)死區(qū)時(shí)間可調(diào)。為了適應(yīng)驅(qū)動(dòng)快速場(chǎng)效應(yīng)管的需要，末級(jí)采用推拉式工作電路，使開關(guān)速度更陜，末級(jí)輸出或吸入電流最大值可達(dá)400ma。 6)內(nèi)設(shè)欠壓鎖定電路。當(dāng)輸入電壓小于8v時(shí)芯片內(nèi)部鎖定，停止工作(基準(zhǔn)源及必要電路除外)，使消耗電流降至小于2ma。 7)有軟啟動(dòng)電路。比較器的反相輸入端即軟啟動(dòng)控制端芯片的引腳8，可外接軟啟動(dòng)電容。該電容器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓uref由恒流源供電，達(dá)到2.5v的時(shí)間為t=(2.5v50a)c，占空比由小到大(50)變化。 8)內(nèi)置pwm(脈寬調(diào)制)。鎖存器將比較器送來(lái)的所有的跳動(dòng)和振蕩信號(hào)消除。只有在下一個(gè)時(shí)鐘周期才能重新置位，

36、系統(tǒng)的可靠性高。 sg3525是定頻pwm電路，采用原理16引腳標(biāo)準(zhǔn)dip封裝。其各引腳功能如圖5-1所示，內(nèi)部原理框圖如圖5-1所示18。圖5-1 sg3525內(nèi)部原理框圖 圖5-2 引腳功能說明1、inv.input(引腳1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9）相連，可構(gòu)成跟隨器。2、noninv.input(引腳2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。3、sync(引腳3)：振蕩器外接

37、同步信號(hào)輸入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。4、osc.output(引腳4)：振蕩器輸出端。5、ct(引腳5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。6、rt（引腳6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。7、discharge(引腳7)：振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。8、soft-start(引腳8)：軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只5的軟啟動(dòng)電容。9、compensation(引腳9)：pwm比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。10、shutdown(引腳10)：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器

38、輸出被禁止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。11、outputa（引腳11）：輸出端a。引腳11和引腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。12、ground(引腳12)：信號(hào)地。13、vc(引腳13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。14、outputb（引腳14）：輸出端b。引腳14和引腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。15、vcc（引腳15）：偏置電源接入端。16、vref(引腳16)：基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。 直流電源vs從腳15接入后分兩路，一路加到或非門；另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生穩(wěn)定的元器件作為電源。振蕩器腳5須外接電容ct，腳6須外接電阻rt。振蕩器頻率廠由外接電阻

39、rt和電容ct決定，振蕩器的輸出分為兩路，一路以時(shí)鐘脈沖形式送至雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及兩個(gè)或非門；另一路以鋸齒波形式送至比較器的同相輸入端，比較器的反向輸入端接誤差放大器的輸出，誤差放大器的輸出與鋸齒波電壓在比較器中進(jìn)行比較，輸出一個(gè)隨誤差放大器輸出電壓高低而改變寬度的方波脈沖，再將此方波脈沖送到或非門的一個(gè)輸入端?；蚍情T的另兩個(gè)輸入端分別為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和振蕩器鋸齒波。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出互補(bǔ)，交替輸出高低電平，將pwm脈沖送至三極管vt1及vt2的基極，鋸齒波的作用是加入死區(qū)時(shí)間，保證vt1及vt2不同時(shí)導(dǎo)通。最后，vtl及vt2分別輸出相位相差為180的pwm波。 采用sg3525集成pwm控制

40、器作為控制芯片，它的外圍電路簡(jiǎn)單。電路中的鋸齒波生成電路由rt、ct和內(nèi)部電路組成，本設(shè)計(jì)取ct=102，rt=10k，rd=100，經(jīng)計(jì)算振蕩器輸出頻率f=700hz18。5.2 輔助電路主控芯片uc3843簡(jiǎn)介 uc3843 是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。這些集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能進(jìn)行精確的占空比控制、溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖肌⒏咴鲆嬲`差放大器。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動(dòng)功率mosfet的理想器件。其它的保護(hù)特性包括輸入和參考欠壓鎖定，各有滯后、逐周電流限制、可編程輸出靜區(qū)時(shí)間和

41、單個(gè)脈沖測(cè)量鎖存。 uc3842a 有16v（通）和10 伏（斷）低壓鎖定門限，十分適合于離線變換器。uc3843a是專為低壓應(yīng)用設(shè)計(jì)的，低壓鎖定門限為8.5伏（通）和7.6v（斷）。 特點(diǎn): 微調(diào)的振蕩器放電電流。 可精確控制占空比。 電流模式工作到500khz。 自動(dòng)前饋補(bǔ)償。 鎖存脈寬調(diào)制。 可逐周限流。 內(nèi)部微調(diào)的參考電壓。 帶欠壓鎖定。 大電流圖騰柱輸出。 欠壓鎖定帶滯后低啟動(dòng)和工作電流。 圖5-3 uc3843芯片內(nèi)部原理 圖5-4引腳功能 1、(引腳1)補(bǔ)償：該管腳為誤差放大器輸出，并可用于環(huán)路補(bǔ)償。2、（引腳3）電壓反饋:一個(gè)正比于電感器電流的電壓接至此輸入，脈寬調(diào)制器使用此信

42、息中止輸出開關(guān)的導(dǎo)通。3、（引腳5）電流取樣： 一個(gè)正比于電感器電流的電壓接至此輸入，脈寬調(diào)制器使用此信息中止輸出開關(guān)的導(dǎo)通。4、（引腳7）rt/ct： 通過將電阻rt連接至vref以及電容ct連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)，工作頻率可達(dá)500khz。5、（引腳8）電源地：該管腳是一個(gè)連回至電源的分離電源地返回端（僅14管腳封裝如此），用于減少控制電路中開關(guān)瞬態(tài)噪聲的影響。6、（引腳9）地: 該管腳是控制電路和電源的公共地（僅對(duì)8管腳封裝如此）7、（引腳10）輸出 : 該輸出直接驅(qū)動(dòng)功率mosfet的柵極，高達(dá)1.oa的峰值電流經(jīng)此管腳拉和灌。8、（引腳11）vc: 輸出高態(tài)（vo

43、h）由加到此管腳（僅14管腳封裝如此）的電壓設(shè)定。通過分離的電源連接，可以減小開關(guān)瞬態(tài)噪聲對(duì)控制電路的影響。9、（引腳12）vcc : 該管腳是控制集成電路的正電源。10、（引腳14）vref ：該管腳為參考輸出，它通過電阻rt向電容ct提供充電電流。11、（引腳2,4,6,13）空腳 ：無(wú)連接（僅14管腳封裝如此），這些管腳沒有內(nèi)部連接。5.3 運(yùn)算放大器lm358芯片簡(jiǎn)介lm358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益 模組,音

44、頻放大器、工業(yè)控制、dc增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 lm358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式19-25。 圖5-5 lm358芯片引腳圖圖5-6 內(nèi)部電路原理圖圖5-7 lm358應(yīng)用電路 特性(features)： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償直流電壓增益高(約100db)，單位增益頻帶寬(約1mhz)，電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330v)；雙電源(1.5一15v) 。低功耗電流，適合于電池供電。 低輸入偏流低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流，共模輸入電壓范圍寬，包括接地。差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 輸出電壓擺幅大（0至vcc-1.5v)。參數(shù)輸入偏置電流45 na

45、輸入失調(diào)電流50 na ，輸入失調(diào)電壓2.9mv，輸入共模電壓最大值vcc1.5 v 共模抑制比80db，電源抑制比100db25。39結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)輸入輸出穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，依靠雙管正激拓?fù)?，受sg3525的控制，以反激作為輔助電源，使用emi濾波器降低輸出電壓的噪聲。在實(shí)物制作過程中，只要有一處焊錯(cuò)都會(huì)影響到板子的整體效果，設(shè)計(jì)電路主要由色環(huán)電阻、熱敏電阻、lm358、sg3525、uc3843、電容、二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、電感、變壓器等組建。制作過程涉及到電焊、組裝。該系統(tǒng)主要由硬件部分組成，在查閱并學(xué)習(xí)現(xiàn)有的模塊電路之后，選合適的電路進(jìn)行組合。硬件部分由41v輸入，30v輸出變壓器、型

46、rc濾波電路、帶有運(yùn)放的串聯(lián)調(diào)整型晶體管穩(wěn)壓電路組出核心模擬電路部分，運(yùn)放lm358的正端接d/a輸出的基準(zhǔn)電壓，負(fù)端接反饋電壓，同時(shí)根據(jù)反饋電壓來(lái)調(diào)整基準(zhǔn)電壓的大小。致 謝 四年大學(xué)生活轉(zhuǎn)瞬即逝，臨近畢業(yè)時(shí)，我無(wú)比懷念四年精彩的大學(xué)生活。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我深刻體會(huì)到學(xué)習(xí)是一個(gè)需要長(zhǎng)期積累的過程。無(wú)論是在以后的工作還是生活中，都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的能力和綜合素質(zhì)。 本設(shè)計(jì)是在楊立新老師的悉心指導(dǎo)和幫助下，通過不斷的學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)、查閱資料，設(shè)計(jì)修改后完成的。在本文的設(shè)計(jì)過程中，從選題、課題的進(jìn)行到論文的審閱，自始至終楊老師都非常負(fù)責(zé)，對(duì)存在的問題和困難給予及時(shí)的解決，使課題能夠順利進(jìn)

47、行。楊老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，淵博的學(xué)識(shí)，謙遜的為人，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，敏銳的科學(xué)眼光，將是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的楷模。在此，謹(jǐn)致以衷心的感謝和崇高的敬意。 大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活，遇到了很多優(yōu)秀的老師，他們不僅教我專業(yè)方面的知識(shí)，更重要的教會(huì)我如何做人，如何正確的從校園跨入社會(huì)。尤其是電信學(xué)院的各位老師給予了我很大的幫助和啟示，使順利的找到了工作，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此表示衷心的感謝，祝愿他們身體健康，工作順利，事業(yè)上取得更大成功。 再次真誠(chéng)地感謝所有在我四年讀書期間幫助過我的老師、同學(xué)和朋友，祝大家在以后的工作生活中一切順利！ 參考文獻(xiàn)1 li guofeng, wang ning will. power supply technology m. dalian: d alian university of technology press, 2010.52 邱關(guān)源.電