基于反激電路的DC-DC降壓開關(guān)電源設(shè)計(jì)

-.z.-----總結(jié)資料摘要針對(duì)晶體管串聯(lián)提供穩(wěn)壓電源的具有體積很大而且笨重的工頻變壓器，體積和重量都很大的濾波器，占用較大空間，質(zhì)量較大，效率較低不適用現(xiàn)在電子技術(shù)的開展的的缺點(diǎn)，提出了開展新型電源的意見。為了能夠適用電力電子越小型化、輕型化的要求，開關(guān)電源隨之出現(xiàn)。開關(guān)電源采用功率半導(dǎo)體作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空來調(diào)整輸出電壓，因?yàn)殚_關(guān)電源是直接對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)展整流、濾波、調(diào)整，不需要電源變壓器，工作頻率高，濾波電容小、電感小，所以體積相對(duì)較小，而且開關(guān)電源的功耗較低，對(duì)電網(wǎng)的適用能力強(qiáng)，所以開關(guān)電源的應(yīng)用逐漸取代了傳統(tǒng)的電源。開關(guān)電源的開展促使了電力電子器件朝著輕薄化的開展，開關(guān)電源有多種拓?fù)錁?gòu)造，選擇適宜的拓?fù)錁?gòu)造，適宜的器件，是設(shè)計(jì)開關(guān)電源的重中之重。反激式開關(guān)電源因其構(gòu)造和本錢方面的優(yōu)勢(shì)在小功率電源領(lǐng)域有著不可替代的作用，是小功率供電電源的首選。關(guān)鍵字：開關(guān)電源；拓?fù)錁?gòu)造；變壓器;穩(wěn)壓管***.z.--總結(jié)資料ABSTRACTSeriestoprovidepowersupplyforthetransistorwithlargeandbulkysize-frequencytransformers,sizeandweightaregreatfilters,occupyalargerspace,thequalityoflarger,lessefficientnotapplytothedevelopmentofelectronictechnologyisnowthepaperproposedthedevelopmentofnewpowerviews.Inordertoapplymorepowerelectronicsminiaturizationandlightrequirements,switchingpowersupplysoon.Switchingpowersupplyusingpowersemiconductordevicesasswitches,throughperiodicon-offswitch,controlswitchtoadjusttheairponentofthetotaloutputvoltage,becauseswitchingpowersupplyisdirectlyrectifiedmainsvoltage,filter,adjustment,nopowertransformer,highfrequency,filtercapacitance,inductanceissmall,sorelativelysmallsize,lowpowerconsumptionandswitchingpowersupplyontheapplicationofstrongpower,soswitchpowergraduallyreplacedthetraditionalpower.Switchingpowersupplypromptedthedevelopmentofpowerelectronicdevicestowardthelightofthedevelopmentofavarietyofswitchingpowersupplytopology,selecttheappropriatetopology,theappropriatedevice,isthetoppriorityofswitchingpowersupplydesign.Flybacktypeswitchpowersupplyplaysarolethatcannotbereplacedbecauseofitsstructureandlowcost,itcanbethebestchoiceforlowpowersource.Keywords：switchpowersupply;TopologyStructure;Transformer;stabilivolt-.z.目錄摘要IABSTRACTII第一章緒論-4-1.1課題的背景以及選題意義-4-1.2本課題的主要研究?jī)?nèi)容-5-第二章主電路的選擇以及原理-6-2.1開關(guān)電源的幾種根本的拓?fù)錁?gòu)造-6-2.1.1Buck電路-6-2.1.2Boost電路-7-2.1.3Buck-boost電路-8-2.2主電路拓?fù)錁?gòu)造的選擇-9-2.2.1電路拓?fù)錁?gòu)造選擇要注意的問題-9-2.2.2根本拓?fù)錁?gòu)造的比照-9-2.2.3主電路拓?fù)錁?gòu)造的選擇-10-2.3單端反激電路-11-2.3.1單端反激電路的根本原理-11-2.3.2單端反激電路的工作波形圖-12-2.4本章小結(jié)-12-第三章控制電路的選擇及原理-13-3.1控制電路-13-3.1.1電壓型集成控制電路-13-3.1.1電流型集成控制電路-14-3.2UC3843的原理及參數(shù)-15-3.3UC3843工作描述-17-3.4本章小結(jié)-19-第四章DC-DC開關(guān)電源整體設(shè)計(jì)-20-4.1DC-DC開關(guān)電源的框圖設(shè)計(jì)-20-4.2DC-DC開關(guān)電源中主要元器件-21-4.2.1功率開關(guān)晶體管-21-4.2.2光電耦合器-23-4.2.3TL431-25-4.2.4變壓器-25-4.3本章小結(jié)-26-第五章Protel電路仿真-27-5.1Protel軟件-27-5.2電路原理圖-27-5.3PCB幅員-28-5.4本章小結(jié)-28-第六章電路板的調(diào)節(jié)-29-6.1工作狀態(tài)波形圖-29-6.2本章小結(jié)-32-第七章電路板的焊接-33-6.1電路板焊接方法-33-6.2電路板焊接考前須知-33-6.3本章小節(jié)-34-第八章總結(jié)-35-參考文獻(xiàn)-36-致謝-37-附錄電路圖-38-第一章緒論1.1課題的背景以及選題意義開關(guān)電源的前身是線性穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源的構(gòu)造簡(jiǎn)單。其中的關(guān)鍵元件是穩(wěn)壓調(diào)整管，電源工作時(shí)檢測(cè)輸出電壓，通過反應(yīng)電路對(duì)穩(wěn)壓調(diào)整管的基極電流進(jìn)展負(fù)反應(yīng)控制。這樣，當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化，或負(fù)載變化引起電源的輸出電壓變化時(shí)，就可以通過改變穩(wěn)壓調(diào)整管的管壓降來使輸出電壓穩(wěn)定。為了使穩(wěn)壓調(diào)整管可以發(fā)揮足夠的調(diào)節(jié)作用，穩(wěn)壓調(diào)整管必須工作在線性放大狀態(tài)，且保持一定的管壓降。因此，這種電源被稱為線性穩(wěn)壓電源。早期的開關(guān)電源的頻率僅為幾千赫，隨著電力電子器件及磁性材料性能的不斷改良，開關(guān)頻率才得以提高。20世紀(jì)60年代末，垂直導(dǎo)電的高耐壓、大電流的雙極型電力晶體管(亦稱巨型晶體管、BJT、GTR)的出現(xiàn)，使得采用高工作頻率的開關(guān)電源得以問世。但當(dāng)開關(guān)頻率到達(dá)10KHZ左右時(shí)，變壓器、電感等磁性元件發(fā)出很刺耳的噪聲，給工作和生產(chǎn)造成了很大噪聲污染。為了減小噪聲，并進(jìn)一步減小電源體積，在20世紀(jì)70年代，新型電力電子器件的開展給開關(guān)電源的開展提供了物質(zhì)條件。開關(guān)頻率終于突破了人耳聽覺極限的20KHZ。隨著電力電子技術(shù)的開展，工作在高頻的開關(guān)電源己經(jīng)廣泛應(yīng)用于電氣和電子設(shè)備的各個(gè)領(lǐng)域。開關(guān)電源設(shè)計(jì)的目的是通過能量處理將輸入能量變化為所需要的能量輸出，通常的形式是產(chǎn)生一個(gè)符合要求的輸出電壓，這個(gè)輸出電壓的值不能受輸入電壓或者負(fù)載電流的影響。開關(guān)電源分為，隔離與非隔離兩種形式，在這里主要談一談隔離式開關(guān)電源的拓?fù)湫问?，隔離電源按照構(gòu)造形式不同，可分為兩大類：正激式和反激式。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時(shí)副邊截止，變壓器儲(chǔ)能。原邊截止時(shí)，副邊導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)，一般常規(guī)反激式電源單管多，雙管的不常見。正激式指在變壓器原邊導(dǎo)通同時(shí)副邊感應(yīng)出對(duì)應(yīng)電壓輸出到負(fù)載，能量通過變壓器直接傳遞。按規(guī)格又可分為常規(guī)正激，包括單管正激，雙管正激。半橋、橋式電路都屬于正激電路。正激和反激電路各有其特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電路的過程中為到達(dá)最優(yōu)性價(jià)比，可以靈活運(yùn)用。一般在小功率場(chǎng)合可選用反激式。稍微大一些可采用單管正激電路，中等功率可采用雙管正激電路或半橋電路，低電壓時(shí)采用推挽電路，與半橋工作狀態(tài)一樣。大功率輸出，一般采用橋式電路，低壓也可采用推挽電路。反激式電源因其構(gòu)造簡(jiǎn)單，省掉了一個(gè)和變壓器體積大小差不多的電感，而在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用。在有些介紹中講到反激式電源功率只能做到幾十瓦，輸出功率超過100瓦就沒有優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)起來有難度。本次設(shè)計(jì)是為一款為芯片供電的小功率電源，輸出只有幾瓦，所以選擇反激式開關(guān)電源。1.2本課題的主要研究?jī)?nèi)容1、主要內(nèi)容：開關(guān)電源是通過控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的開展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達(dá)80%一90%，比普通線性穩(wěn)壓電源效率提高近一倍。本文從根底的開關(guān)電源電路入手，進(jìn)展分析和比擬，最后選擇了用反激的方式設(shè)計(jì)一款體積小、本錢低，降壓效果好：輸出電壓穩(wěn)定、可調(diào)節(jié)性強(qiáng)的直流降壓開關(guān)電源。2、根本要求：1．輸入直流24V；2．輸出+15V1A;－15V0.5A；3．電壓紋波小于0.1V。3、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1．開關(guān)電源主電路設(shè)計(jì)；2.開關(guān)電源控制電路設(shè)計(jì)；3．用Protel繪制電路原理圖，并制作PCB；4．開關(guān)電源組裝、調(diào)試。4、論文體系與構(gòu)造如下：第二章介紹了開關(guān)電源的根本的拓?fù)錁?gòu)造以及工作原理，并進(jìn)展了適合本次設(shè)計(jì)的拓?fù)錁?gòu)造的選擇。第三章主要介紹了控制電路芯片UC3843的工作原理以及電壓反應(yīng)回路的設(shè)計(jì)。第四章主要進(jìn)展了反激式開關(guān)電源整體的的設(shè)計(jì)，包括電路組成和子電路的設(shè)計(jì)。第五章主要利用Protel繪制電路原理圖以及PCB幅員。第六章主要制造電路板以及解決電路板制作中的困難。第七章主要總結(jié)以前的工作。第二章主電路的選擇以及原理開關(guān)電源的拓?fù)錁?gòu)造很多，但是最根本的電路就是boost，buck以及buck-boost電路，本章大概的講述了幾種根本的電路和拓?fù)錁?gòu)造并將其進(jìn)展的比擬，從中選擇了適合本次設(shè)計(jì)的反激式拓?fù)錁?gòu)造。2.1開關(guān)電源的幾種根本的拓?fù)錁?gòu)造2.1.1Buck電路圖2-1Buck電路1.Buck電路的工作原理[1]:Buck電路〔圖2-1〕即為降壓斬波電路?？刂泼}沖使Q導(dǎo)通之后，C開場(chǎng)充電，輸出電壓加到負(fù)載R兩端，在C充電過程中，電感L內(nèi)的電流逐漸增加，儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量也逐漸增加。此時(shí)續(xù)流二極管D因反向偏置而截止。經(jīng)過Ton時(shí)間以后，控制信號(hào)使Q截止，L中的電流減小，L中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量便通過續(xù)流二極管D傳遞給負(fù)載。當(dāng)負(fù)載電壓低于電容C兩端的電壓時(shí)，C便向負(fù)載放電。經(jīng)過時(shí)間Toff后，控制脈沖又使Q導(dǎo)通，上述過程重復(fù)發(fā)生。輸出電壓〔為輸入電壓；q為占空比〕〔2-1〕2.Buck電路的特點(diǎn)Buck電路是正激型類變換器最根本的拓?fù)錁?gòu)造。由于電路中沒有變壓器，所以輸入和輸出之間沒有隔離；因?yàn)檎伎毡菵＜1,所以Buck電路只能實(shí)現(xiàn)降壓，所以在任何時(shí)候，輸出電壓只能比輸入電壓低；Buck電路僅有一路輸出，如果需要多路輸出需要加后繼調(diào)節(jié)器；Buck電路即可以工作于電流連續(xù)狀態(tài)，又可以工作于電流總是斷續(xù)的；電路輸出紋波較小，效率高，輸入與輸出電壓差大，但是動(dòng)態(tài)響應(yīng)差；Buck電路簡(jiǎn)單，所以本錢比擬低，體積小。2.1.2Boost電路圖2-2Boost電路1.Boost電路的工作原理[2]Boost電路〔圖2-2〕即為升壓斬波電路，當(dāng)Q導(dǎo)通時(shí)，能量從輸入電源流入，并儲(chǔ)存于電感L中，由于Q導(dǎo)通期間正向飽和管壓降很小，所以這時(shí)二極管D反偏截止導(dǎo)通，負(fù)載由濾波電容C供應(yīng)能量，將C中儲(chǔ)存的電能釋放給負(fù)載R。當(dāng)Q截止時(shí)，電感L中電流不能突變，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)阻止電流減小，感應(yīng)電勢(shì)的極性為右正左負(fù)，二極管D導(dǎo)通，電感中儲(chǔ)存的能量經(jīng)二極管D，流入電容C，并供應(yīng)負(fù)載R。輸出電壓〔為輸入電壓；q為占空比〕〔2-2〕2.Boost電路的特點(diǎn)：Boost電路是反激類變換器電路最根本的拓?fù)錁?gòu)造。Boost與Buck一樣，電路中沒有變壓器，所以電路中沒有隔離；Boost電路的輸出電壓高于輸入電壓，能夠起到升壓作用；電感電流有連續(xù)和斷續(xù)兩種工作模式，大功率場(chǎng)合常采用連續(xù)模式，小功率場(chǎng)合常一般采用斷續(xù)模式；由于電感串聯(lián)在輸入電路中，所以輸入紋波很小，但是輸出紋波大，尤其工作在斷續(xù)模式下紋波更大。Boost電路的轉(zhuǎn)換效率比擬低，所以電源電壓的利用率比擬低，輸出的功率較小。2.1.3Buck-boost電路圖2-3Buck-boost電路1.Buck-boost電路的工作原理[3]Buck-boost電路〔圖2-3〕即為升降壓斬波電路，當(dāng)開關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí)，輸入直流電壓V全部加于儲(chǔ)能電感L的兩端，感應(yīng)電勢(shì)的極性為上正下負(fù)，二極管D反向偏置截止，儲(chǔ)能電感L將電能變換成磁能儲(chǔ)存起來。電流從電源的正端經(jīng)Q及L流回電源的負(fù)端。經(jīng)過Ton時(shí)間以后，開關(guān)管Q截止時(shí)，儲(chǔ)能電感L自感電勢(shì)的極性變?yōu)樯县?fù)下正，二極管D正向偏置而導(dǎo)通，儲(chǔ)能電感L所存儲(chǔ)的磁能通過D向負(fù)載R釋放，并同時(shí)向?yàn)V波電容C充電。經(jīng)過時(shí)間Toff后，控制脈沖又使Q導(dǎo)通，D截止，L儲(chǔ)能，已充電的C向負(fù)載RL放電，從而保證了向負(fù)載的供電。此后，又重復(fù)上述過程。由上述討論可知，這種升降壓斬波電路輸出直流電壓的極性和輸入直流電壓升降壓斬波電路的極性是相反的，故也稱為反相式直流交換器。輸出電壓〔為輸入電壓；q為占空比〕〔2-3〕2.Buck-boost電路特點(diǎn)Buck-boost電路輸出可以高于或低于輸入電壓，Buck電路輸出電流紋波小，Boost輸入電流紋波小，但是Buck-boost電路輸入和輸出電流紋波都很大。與一樣功率的Buck電路、Boost電路比擬，功率器件的峰值電壓為輸入電壓和輸出電壓之和，所以對(duì)于功率器件的要求較高。2.2主電路拓?fù)錁?gòu)造的選擇2.2.1電路拓?fù)錁?gòu)造選擇要注意的問題1〕升壓或降壓：輸入電壓總是比輸出電壓高或低嗎，如果不是就不能選擇buck變換器或boost變換器2〕占空比：輸入電壓和輸出電壓是否相差5倍以上，如果是，就可能要用變壓器。計(jì)算適宜的占空比，不要使占空比太小或太大。3)需要多少組輸出電壓：如果多于一組，除非再后接電壓調(diào)節(jié)器，否則就可能需要變壓器，輸出電壓組數(shù)很多時(shí)，建議用多個(gè)變換器，這樣做的結(jié)果比擬理想。4〕是否需要隔離：考慮電壓的上下，如果需要隔離就需要變壓器。5〕本錢上下：對(duì)離線式電源來說，也可以用IGBT，否則就考慮MOSTET6〕電源是否需要空載工作：如果電源需要空載工作，變換器就要工作于電流斷續(xù)模式，除非是同步整流。7〕是否能夠同步整流：同步整流不管負(fù)載大小如何，都可以是變換器工作于電流連續(xù)模式8〕輸出電流的大?。喝绻敵鲭娏骱艽?，選用電壓模式要比電流模式控制好?！?】2.2.2根本拓?fù)錁?gòu)造的比照Buck電路存在著很多限制，電路上只有一個(gè)電感，沒有變壓器，這就意味著輸入和輸出之間不可能有隔離。Buck變壓器只能對(duì)輸入電壓進(jìn)展降壓變換，如果輸入電壓比輸出電壓低，變換器就不能正常工作，而且Buck電路只有一路輸出，如果需要多路輸出電壓，除非愿意采用第二級(jí)電壓調(diào)節(jié)器，buck電路就不能使用；Boost電路一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電壓加于電感上，電流以*一斜率上升，并將能量?jī)?chǔ)存在電感中，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電流講過二極管流向輸出電容和負(fù)載。但是Boost變換器只有一個(gè)輸出電壓，無法得到多個(gè)輸出電壓，輸出電壓和輸入電壓沒有隔離，輸出電壓不能比輸入電壓低，即使完全關(guān)斷開關(guān)，輸出電壓只能等于輸入電壓〔除去二極管的導(dǎo)通壓降〕。如果你需要只有一組輸出且不用隔離的電源，則Boost變換器只需要處理只有一個(gè)繞組的電感即可。正激式電路需要有一個(gè)最小負(fù)載，電感必須足夠大，才能保證脈動(dòng)電流的峰值小于最小負(fù)載電流，否則電流就不會(huì)連續(xù)，并引起輸出電壓上升，所以單端正激式電路不能工作在空載狀態(tài)，因?yàn)闊o窮大的電感是不現(xiàn)實(shí)的。正激式電路的變壓器不能存儲(chǔ)能量，因此不像反激式電路那樣有功率上的限制，電路只有一個(gè)電感，用來平滑輸出電容上的電流，正激式電路可以做到500W甚至更大，這對(duì)MOSFET的要求比擬高。反激式電路，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，能量存儲(chǔ)于變壓器原邊的電感中，注意變壓器的同名端，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，漏極電壓要高于輸入電壓，變壓器副邊電壓高于地，使二極管導(dǎo)通，向輸出電容和負(fù)載提供電源。反激式電路可以在變壓器副邊有多少個(gè)繞組，方便地輸出多組電壓。各個(gè)輸出電壓和原邊隔離，而且各組輸出電壓可以任意大小，僅僅通過調(diào)節(jié)器的變比就能實(shí)現(xiàn)。這種電阻可以工作于電流模式，也可以工作于電流斷續(xù)模式，而且反激式電路最常見的工作模式是電流斷續(xù)模式。2.2.3主電路拓?fù)錁?gòu)造的選擇我所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源的輸入24V直流電，而輸出是+15V1A；－15V0.5A，功率非常小。因?yàn)锽uck電路和Boost電路是不用變壓器的，是非隔離式的，只能單方面的升壓或降壓，且不能多路輸出，所以不考慮Buck電路Boost電路。正激電路的優(yōu)點(diǎn)很多，但是正激變換器的變壓器是不能夠存儲(chǔ)能量的，雖然沒有功率上限，但是正激電路多采用雙正激開關(guān)電路用在較大的功率場(chǎng)合，而且對(duì)于要求嚴(yán)格的MOSFET管，本錢較高。目前，控制電路我準(zhǔn)備采用UC3843芯片，反激式的輸出功率是幾瓦到幾百瓦，正好符合輸出的要求。2.3單端反激電路2.3.1單端反激電路的根本原理圖2-5單端反激電路工作原理：[5]單端反激電路〔圖2-5〕，當(dāng)開關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),電流從電源正極流出經(jīng)過變壓器原邊，開關(guān)管Q流回電源負(fù)極，由于同名端，此時(shí)變壓器副邊上負(fù)下正，二極管D截止導(dǎo)通，所以變壓器原邊電感儲(chǔ)能。當(dāng)開關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，原邊變?yōu)樯县?fù)下正，副邊上正下負(fù)，二極管D導(dǎo)通，電流從副邊正極流出經(jīng)過二極管D，電感L，負(fù)載流回副邊負(fù)極，同時(shí)給電容充電。反激電路可以工作在電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式兩種模式：[6]如果當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，原邊繞組中的電流尚未下降到0，則稱電路工作與電流連續(xù)模式。如果當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，原邊繞組中的電流下降到0，則稱電路工作與電流斷續(xù)模式。當(dāng)電路工作與電流連續(xù)模式的時(shí)候〔2-4〕2.3.2單端反激電路的工作波形圖QVqQVqVcI原I副圖2-6單端反激電路工作波形圖圖2-6是單端反激電路中主要元器件的工作波形圖，其中Q為開關(guān)管的功率信號(hào)；Vq為開關(guān)管兩端的工作電壓，在開關(guān)管關(guān)斷那一瞬間，開關(guān)管的會(huì)承受一個(gè)尖峰電壓△V；Vc為電容兩端的電壓；I原是變壓器原邊電流；I副是變壓器副邊電流。2.4本章小結(jié)開關(guān)電源有多種拓?fù)錁?gòu)造，常用的是上面所提到的幾種，每一種拓?fù)錁?gòu)造都要自己的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，所以只有仔細(xì)分析各種拓?fù)錁?gòu)造，才能決定自己的設(shè)計(jì)選擇哪種才是最優(yōu)設(shè)計(jì)。通過對(duì)各種拓?fù)潆娐返姆治?，結(jié)和一些其他因素，選擇適宜的拓?fù)錁?gòu)造。第三章控制電路的選擇及原理3.1控制電路開關(guān)電源的控制電路包括誤差放大器，基準(zhǔn)，PWM發(fā)生電路，頻率輸出，輸出采樣電路和相關(guān)保護(hù)電路等，將這些功能集成在一塊控制芯片中。控制芯片有兩類控制方式，即電壓性控制和電流型控制。電壓型控制芯片中用內(nèi)部的鋸齒波與誤差放大器輸出比擬，產(chǎn)生PWM信號(hào)；而電流型控制芯片內(nèi)部沒有鋸齒破信號(hào)，利用采集功率管電流的鋸齒波與誤差放大器比擬產(chǎn)生PWM信號(hào)，其他局部根本一樣。隨著電網(wǎng)對(duì)接入設(shè)備功率要求的提出，接入電網(wǎng)的開關(guān)電源必須帶有功率因數(shù)的校正網(wǎng)絡(luò)，各種PFC校正芯片得到推廣和應(yīng)用，應(yīng)運(yùn)而生的事PFC功率因數(shù)校正和PWM脈寬調(diào)制器復(fù)合集成在同一芯片中。隨著開關(guān)電源的高頻化，軟開關(guān)技術(shù)得到長(zhǎng)足開展，各種諧振控制芯片紛紛面世，例如大功率開關(guān)電源3.1.1電壓型集成控制電路圖3-1電壓型模式控制方框圖如圖3-1所示電壓型模式控制方框圖，變換器的占空比只響應(yīng)輸出負(fù)載電壓的變化，必須等到負(fù)載電壓調(diào)整后才能響應(yīng)，需要等待一個(gè)或多個(gè)工作周期。早期的開關(guān)電源都采用這種電壓型脈寬調(diào)制方式，即PWM控制方式。典型的國產(chǎn)典雅型控制電路有*3524,*3525和TL494等。3.1.1電流型集成控制電路在開關(guān)電源中，功率級(jí)都是直流輸入，因此電流電感是鋸齒波，將這個(gè)鋸齒波與誤差電壓比擬，也能用來作為占空比調(diào)節(jié)。因此要穩(wěn)定輸出電壓，還要電壓采樣，所以是雙環(huán)。內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，外環(huán)是電壓環(huán)。圖3-2電壓和電流雙閉環(huán)控制構(gòu)造如圖3-2所示是雙閉環(huán)控制框圖，把變換器分成兩個(gè)環(huán)路控制，電流控制環(huán)的電流取自功率開關(guān)或?yàn)V波電感中的電流，外環(huán)為電壓控制環(huán)，取自于輸出電壓。因此在每個(gè)開關(guān)脈沖周期中不僅可以相應(yīng)負(fù)載電壓變化，而且可以相應(yīng)負(fù)載電流變化。其主要特點(diǎn)是：電壓環(huán)控制環(huán)路的電壓設(shè)置閾值，而在電壓閾值內(nèi)電流內(nèi)環(huán)調(diào)整開關(guān)或初級(jí)電路中的峰值電流。輸出電流正比于功率開關(guān)或?yàn)V波電感中的電流，因此整個(gè)電路還具有限流作用，電流控制模式比電壓控制模式更具有優(yōu)越的電網(wǎng)調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。PWM脈寬調(diào)制型開關(guān)電源只對(duì)輸出電壓進(jìn)展采樣，屬于電壓型控制的單環(huán)控制；而電流型控制是在電壓型控制的根底上增加了電流內(nèi)環(huán)的雙壞控制，使得電源的電網(wǎng)調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率及瞬態(tài)響應(yīng)特性都有所提高，且電路比擬簡(jiǎn)單。如圖3-3所示是電流控制型電源的原理圖，采樣電阻R上的波形實(shí)際上是變壓器原邊繞組中〔也是功率管發(fā)射極〕的電流波形，是三角波，作為PWM比擬器的電流給定，限定了功率管中的電流。誤差放大器的兩個(gè)輸入分別是基準(zhǔn)信號(hào)和輸出電壓反應(yīng)信號(hào)，由此決定了輸出電壓的大小。常用的電流型脈寬調(diào)制器芯片有國產(chǎn)的CW*842/3/4/5系列，以及美國Unitrode公司生產(chǎn)的UC*842/3/4/5系列產(chǎn)品。根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，我選用的是UC3843作為本電路中的控制芯片。圖3-3電流控制型電源的原理圖3.2UC3843的原理及參數(shù)UC3843是開關(guān)電源用電流控制方式的脈寬調(diào)制集成電路。與電壓控制方式相比在負(fù)載響應(yīng)和線性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。1.UC3843封裝圖如圖3-1是UC3843的兩種封裝構(gòu)造即8腳和14腳，本次設(shè)計(jì)主要采用8腳的封裝構(gòu)造。圖3-1UC3843封裝圖2.UC3843主要特點(diǎn)：內(nèi)含欠電壓鎖定電路，低起動(dòng)電流〔典型值為0.12mA〕，穩(wěn)定的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，大電流推挽輸出〔驅(qū)動(dòng)電流達(dá)1A〕，工作頻率可到500kHz，自動(dòng)負(fù)反應(yīng)補(bǔ)償電路，雙脈沖抑制，較強(qiáng)的負(fù)載響應(yīng)特性。3.UC3843

內(nèi)部工作原理簡(jiǎn)介：

圖3-2示出了UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖，UC3843采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8個(gè)引腳，各引腳功能如下：①腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；②腳是反應(yīng)電壓輸入端，此引腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)展比擬，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；③腳為電流檢測(cè)輸入端，

當(dāng)檢測(cè)電壓超過1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；④腳為定時(shí)端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定。⑤腳為公共地；⑥腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50ns，驅(qū)動(dòng)能力為±1A；⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；⑧腳為5V

基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA

的負(fù)載能力。

圖3-2UC3842

內(nèi)部原理框圖3.3UC3843工作描述UC3842A，UC3843A系列是專門設(shè)汁用于出線和直流—直流變換器應(yīng)用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計(jì)者提供使用最少外部元件的高性能價(jià)格比的解決方案?！?〕振蕩器振蕩器頻率由定時(shí)元件RT和CT選擇值決定。電容CT由5.0V的參考電壓通過電阻RT充電，充到約為2.8V，再由一個(gè)內(nèi)部的電流縮放至1.2V。在CT放電期間，振蕩器產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部消隱脈沖保持"或非〞門的中間輸入為高電平，這導(dǎo)致輸出為低狀態(tài)，從而產(chǎn)生丁一個(gè)數(shù)量可控的輸出靜區(qū)時(shí)間。注意盡管許多的Rt和Ct值都可以產(chǎn)生一樣的振蕩器頻率，但只有一種組合可以得到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時(shí)間。振蕩器門限是溫度補(bǔ)償?shù)?，放電電流在T=25℃被微調(diào)并確保在±10％之內(nèi)，這些內(nèi)部電路的優(yōu)點(diǎn)使振蕩器頻率及最大輸出占空比的變化最小。在很多噪聲敏感應(yīng)用中，可能希望將變換器頻率鎖定至外部系統(tǒng)時(shí)鐘上。這可通過將時(shí)鐘信號(hào)加到所示的電路來完成。為了可靠的鎖定，振蕩器自振頻率設(shè)為比鐘頻率低10％左右。通過修整時(shí)鐘波形，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確輸出占空比箝位。〔2〕誤差放大器提供一個(gè)有可反相輸入和輸出的全補(bǔ)償誤差放大器。此放大器具90dB的典型直流電壓增益和具有57度相位余量的1.OMHz的增益為1帶寬。同相輸入在內(nèi)部偏置于2.5V而不經(jīng)管腳引出。典型情況下變換器輸出電壓通過一個(gè)電阻分壓器分壓，并由反向輸入監(jiān)視。最大輸入偏置電流為2.0uA，它將引起輸出電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和等效輸入分壓器源電阻的乘積。誤差放大器輸出(管腳1)用于外部回路補(bǔ)償。輸出電壓因兩個(gè)二極管壓降而失調(diào)(≈1．4V)并在連接至電流取樣比擬器的反相輸入之前被三分，這將在管腳l處于其最低狀態(tài)時(shí)(Vol)，保證在輸出(管腳6)不出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖。這發(fā)生在電源正在工作并且負(fù)載被取消時(shí)，或者在軟啟動(dòng)過程的開場(chǎng)。最小誤差放大器反應(yīng)電阻受限于放大器的拉電流(O．5mA)和到達(dá)比擬器的1．0V箝位電子所需的輸出電壓(VoH)：〔3-1〕

〔3〕電流取樣比擬器和脈寬調(diào)制鎖存器UC3842A，UC3843A作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān)導(dǎo)通由振蕩器起始，當(dāng)峰值電感電流到達(dá)誤差放大器輸出／補(bǔ)償(管腳1)建立的門限電平時(shí)中止。這樣在逐周的根底上誤差信號(hào)控制峰值電感電流。所用的電流取樣比擬器—脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個(gè)單脈沖出現(xiàn)在輸出端。電感電流通過插入一個(gè)與輸出開關(guān)Q1的源極串聯(lián)的以地為參考的取樣電阻Rs轉(zhuǎn)換成電壓。此電壓由電流取洋輸入(管腳3)監(jiān)視并與來自誤差放大器的輸出電平相比擬。在正常的工作條件下，峰值電感電流由管腳1上的電壓控制，其中：(3-2)當(dāng)電源輸出過載或者如果輸出電壓取樣喪失時(shí)，異常的工作條件將出現(xiàn)。在這些條件下，電流取樣比擬器門限將被內(nèi)部箝位至1．0V。因此最大峰值開關(guān)電流為：(3-3)當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)大功串開關(guān)穩(wěn)壓揣時(shí)為了保持Rs的功耗在—個(gè)合理的水平上希望降低內(nèi)部鉗位電壓，調(diào)節(jié)此電壓的簡(jiǎn)單方法如所示。使用丁兩個(gè)外部二極管來補(bǔ)償內(nèi)部二極管，以便在溫度范田內(nèi)有固定箝位電壓。如果Ipk(ma*)箝位電壓降低過多將導(dǎo)致由于噪聲拾取而產(chǎn)生的不誤操作。通常正電流波形的前沿可以觀察到一個(gè)窄尖脈沖，當(dāng)輸出負(fù)載較輕時(shí)，它可能會(huì)引起電源不穩(wěn)定。這個(gè)尖脈沖的產(chǎn)生是由于電源變壓器匝間電容和輸出整流管恢復(fù)時(shí)間造成的。在電流取樣輸入端增加一個(gè)RC濾波器，使它的時(shí)間常數(shù)接近尖脈沖的持續(xù)時(shí)間，通常將消除不穩(wěn)定性?！?〕欠壓鎖定采用兩個(gè)欠壓鎖定比擬器來保證在輸出級(jí)被驅(qū)動(dòng)之前，集成電路已完全可用。正電源端(QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。和參考輸出(QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。)各由別離的比擬器監(jiān)視。每個(gè)都具有內(nèi)部的滯后，以防止在通過它們各自的門限時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出動(dòng)作。QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。比擬器上下門限分別為：UC*842A16V／10V，UC*843A8.4V／7.6V。QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。比擬器上下門限為3.6V／3.4V。大滯后和小啟動(dòng)電流使得UC*842A特別適合于需要有效的自舉啟動(dòng)技術(shù)的離線變換器應(yīng)用中。UC*843A準(zhǔn)備應(yīng)用于更低電壓直流到直流變換器中。一個(gè)36V的齊納二極管作為一個(gè)并聯(lián)穩(wěn)壓管，從QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。連接至地。它的作用是保護(hù)集成電路免受系統(tǒng)啟動(dòng)期間產(chǎn)生的過高電壓的破壞。最小工作電爪：UC*842A為11V，UC*843A為8.2V。輸出這些器件有一個(gè)單圖騰柱輸出級(jí)，是專門設(shè)計(jì)用來自接驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的，在1.0nF負(fù)載下時(shí)，它能提供高達(dá)±1.0a的峰值驅(qū)動(dòng)電流和典型值為50ns的上升、下降時(shí)間，還附加一個(gè)內(nèi)部電路，使得任何時(shí)候只要欠壓鎖定有效。3.4本章小結(jié)本章主要介紹了控制電路的原理，電壓型集成控制電路和電流型集成控制電路。在控制電路的選擇上針對(duì)本次設(shè)計(jì)我選用的是電流和電壓雙閉環(huán)控制構(gòu)造，所以在選取芯片時(shí)我選取了UC3843作為本次設(shè)計(jì)的控制芯片，并介紹了UC3843的封裝，管腳圖，以及內(nèi)部工作原理第四章DC-DC開關(guān)電源整體設(shè)計(jì)任何一種開關(guān)電源的設(shè)計(jì)都要先從整體上了解和熟悉開關(guān)電源的根本組成以及各局部的作用原理。其主電路主要包括：輸入整流濾波電路，開關(guān)元件，變壓器，輸出濾波電路，控制電路等。4.1DC-DC開關(guān)電源的框圖設(shè)計(jì)開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器〔EMI〕、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。1.整流電路整流電路的作用是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動(dòng)電壓。但是，這種單向脈動(dòng)電壓往往包含著很大的脈動(dòng)成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。2.濾波器濾波器由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動(dòng)電壓中的脈動(dòng)成分濾掉，使輸出電壓成為比擬平滑的直流電壓。但是，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，濾波器出直流電壓的幅值也將隨之而變化，在要求比擬高的電子設(shè)備中，這種情況是不符合要求的。3.隔離變壓器電網(wǎng)提供的交流電一般為220V〔或380V〕。而各種電子設(shè)備所需要直流電壓的幅值卻各不一樣。因此，常常需要將近電網(wǎng)電壓先經(jīng)過電源變壓器，然后將變換以后的副邊電壓再去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。4.PWM控制器PWM控制器是對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)展控制,使輸出一系列幅值相等而脈寬不相等的脈沖,用這些脈沖代替正弦波或所需的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)展調(diào)制,既可改變逆變電路輸出電壓的大小,也可改變輸出頻率。采用PWM的逆變電路可同時(shí)解決改善電壓和波形的雙重任務(wù)。本次設(shè)計(jì)主要采用單端反激式開關(guān)電源的拓?fù)錁?gòu)造，在設(shè)計(jì)根本框圖時(shí)反激式開關(guān)電源的組成也和一般的開關(guān)電源電路類似，圖4-1就是隔離反激式開關(guān)電源的根本框圖。圖4-1隔離反激式開關(guān)電源的方框圖本課題的設(shè)計(jì)思路：因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)輸入是24V直流，所以不存在整流濾波電路；輸出要求是+15V1A、－15V0.5A，所以要做兩路輸出；因?yàn)檩敵黾y波要求是0.1V，所以為了防止電路板中的干擾電壓反應(yīng)取回時(shí)采用光電耦合器進(jìn)展隔離，以及在輸出電路中采用LC電路進(jìn)展較小紋波。-15V輸出光電耦合器UC384324V直流輸入MOSFET變壓器+15V輸出圖4-2是針對(duì)本次課題研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)的整體電路的框圖。-15V輸出光電耦合器UC384324V直流輸入MOSFET變壓器+15V輸出電流反應(yīng)電壓反應(yīng)圖4-2本次課題的框圖設(shè)計(jì)4.2DC-DC開關(guān)電源中主要元器件4.2.1功率開關(guān)晶體管功率開關(guān)晶體管也稱GTR〔GiantTransistor〕，有功率雙極型晶體管〔BJT〕、MOSFET和IGBT等。開關(guān)電源中主要關(guān)心功率管的導(dǎo)通電阻〔或壓降〕、開關(guān)速度和擊穿電壓。功率開關(guān)晶體管的導(dǎo)通壓降和開關(guān)速度都是由功率開關(guān)晶體管的構(gòu)造尺寸決定的，并與其電壓定額有關(guān)，電壓定額越高，導(dǎo)通壓降越大，開關(guān)時(shí)間越長(zhǎng)。由于電流和電壓上升速率收到寄生參數(shù)限制，大電流和高電壓定額GTR開關(guān)速度低，大功率變換器使用高壓大電流器件，限制變換器的工作頻率。1.雙極型晶體管功率雙極型晶體管〔BipolarJunctionTransistor,BJT〕是硅功率開關(guān)晶體管，有NPN和PNP兩種構(gòu)造。按照半導(dǎo)體理論，PNP構(gòu)造是帶正電和空穴導(dǎo)電為主，NPN是帶負(fù)電和電子導(dǎo)為主?？昭ū入娮恿鲃?dòng)困難，因此NPN的構(gòu)造晶體管比PNP具有更快的開關(guān)速度和更低的導(dǎo)通壓降，這就是廣泛應(yīng)用NPN晶體管的原因。2.金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET場(chǎng)效應(yīng)〔FET〕晶體管有結(jié)型JFET〔JunctionFET〕和MOSFET〔MetalO*ideSemiconductorFET〕。常用的場(chǎng)效應(yīng)功率管一般是MOSFET，而MOSFET有P溝道和N溝道兩種。較大功率一般不用P溝道，P溝道與N溝道一樣電流和電壓定額的器件導(dǎo)通電阻比N溝道大，同時(shí)開關(guān)速度也比N溝道低。3.IGBTIGBT是大功率晶體管GTR與MOSFET組成達(dá)林頓構(gòu)造，一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)PNP晶體管。功率開關(guān)管的選擇：綜合三種功率開關(guān)晶體管的性能以及價(jià)格，我選取了MOSFET作為本次電路中的功率器件。然而在反激式變換器電路中。所使用的開關(guān)晶體管必須符合兩個(gè)條件，即在晶體管截止時(shí)，要能承受集電極尖峰電壓，在晶體管導(dǎo)通時(shí)，要能承受集電極的尖峰電流。晶體管截止時(shí)所承受的尖峰電壓按下面的公式進(jìn)展計(jì)算：〔4-1〕公式中，Vin是輸入的直流電壓，是最大工作占空比。所謂占空比指的是晶體管導(dǎo)通的時(shí)間與晶體管的一個(gè)工作周期(導(dǎo)通時(shí)間+截止時(shí)間)之比。為了限制晶體管的集電極平安電壓，工作占空比應(yīng)保持在相對(duì)地低一些，一般要低于50％，即。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，一般取0.4左右，這樣它就限制了集電極峰值電壓。因?yàn)檩斎腚妷?24V，=0.4代入公式4-1計(jì)算出尖峰電壓：第二個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是必須滿足晶體管在導(dǎo)通時(shí)的集電極電流的需求。(4-2)公式中，IL是變壓器初級(jí)繞組的峰值電流而n是變壓器初級(jí)與次級(jí)間的匝數(shù)比。為了導(dǎo)出用變換器輸出功率和輸入電壓表達(dá)集電極峰值工作電流的公式，變壓器繞組傳遞的能量可用下式表示：(4-3)公式中，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。是變壓器的效率。由輸出功率和輸入電壓表達(dá)的晶體管工作電流的公式為：(4-4)假定變壓器的效率QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。是0.8，最大工作占空比入QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。＝0.4(4-5)由4-6式可以計(jì)算得出IC的大小，如下：結(jié)合以上兩個(gè)選擇晶體管的原則，選定MOSFET管時(shí)要滿足的尖峰電壓是40V，尖峰電流是4.0A。最終選定IRFR120N，它的耐壓值是100V，耐流值是9.4A。4.2.2光電耦合器光電偶合器〔OpticalCoupling,OC〕一般被廣泛的用來作為傳輸信號(hào)對(duì)電路的隔離，可以是直流信號(hào)或高頻脈沖信號(hào)。它是由發(fā)光二極管〔LED〕與光敏晶體管組合而成的，利用光電效應(yīng)傳輸信號(hào)。它是磁元件以外又個(gè)提供輸入和輸出隔離傳輸信號(hào)器件，它比磁性元器件小而且價(jià)廉，常用于需要隔離的小信號(hào)輸出。如圖4-3所示，是常用的三極管型光電耦合器,當(dāng)電信號(hào)送入光電耦合器的輸入端時(shí)，發(fā)光二極體通過電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無信號(hào)，發(fā)光二極體不亮，光敏三極管截止，CE不通。CEKACEKA圖4-3光電耦合器根本工作特性〔以光敏三極管為例〕1.共模抑制比很高在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小〔2pF以內(nèi)〕所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。2.輸出特性光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流ID下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系，當(dāng)ID=0時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時(shí)的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當(dāng)ID>0時(shí)，在一定的ID作用下，所對(duì)應(yīng)的IC根本上與VCE無關(guān)。IC與ID之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測(cè)出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。3、光電耦合器可作為線性耦合器使用。在發(fā)光二極管上提供一個(gè)偏置電流，再把信號(hào)電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號(hào)，其輸出電流將隨輸入的信號(hào)電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號(hào)。在傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的延遲時(shí)間，不同構(gòu)造的光電耦合器輸入、輸出延遲時(shí)間相差很大。線性光耦用在開關(guān)電源的采樣和反應(yīng)中十分有用。綜合以上所講，本電路中的光耦主要為了隔離反應(yīng)電壓與輸出電壓，同時(shí)也減少了輸出電壓對(duì)反應(yīng)電壓的影響，采樣回的反應(yīng)信號(hào)更加的準(zhǔn)確，不會(huì)有太大的浮動(dòng)。我選取的是OPTOISO1作為本電路中的光耦來使用。4.2.3TL431TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref〔2.5V〕到36V范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等。特點(diǎn)：可編程輸出電壓為36V；電壓參考誤差：±0.4％，典型值25℃〔TL431B〕；低動(dòng)態(tài)輸出阻抗，典型0.22Ω

；負(fù)載電流能力1.0mA-100mA；等效全范圍；溫度系數(shù)50ppm/℃典型；溫度補(bǔ)償操作全額定工作溫度范圍；低輸出噪聲電壓。圖4-4TL431貼片封裝如圖4-4所示，本次電路設(shè)計(jì)采用的是TL431貼片封裝，主要作用是代替齊納二極管，在電路中起到穩(wěn)壓的作用。4.2.4變壓器變壓器的設(shè)計(jì)對(duì)于開關(guān)電源的設(shè)計(jì)十分重要，是整個(gè)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一局部。下文主要進(jìn)展變壓器的設(shè)計(jì)輸入電壓；輸出電流；工作頻率;占空比；=24V、=15V，匝比N=1.6。根據(jù)以上條件，可以得出工作周期，；鐵芯的選?。鸿F氧體，橫截面積；根據(jù)[7](4-6)其中=24V，磁感應(yīng)強(qiáng)度選取,,,在國際單位下計(jì)算，則K=1,由以上參數(shù)計(jì)算出=15.36；取=15，則=10。取電流密度，漆包線直徑；副邊：,則副邊所占面積；則每匝所用導(dǎo)線根數(shù)。原邊：,則原邊所占面積；則每匝所用導(dǎo)線根數(shù)。綜上：本電路中選取的變壓器原邊為15砸每砸所用導(dǎo)線根數(shù)為4根，副邊為10砸每砸所用導(dǎo)線根數(shù)為2。4.3本章小結(jié)本章主要闡述了本次設(shè)計(jì)電路的主要框架圖，以及內(nèi)部設(shè)計(jì)的一些主要元器件的工作原理以及封裝的選擇。合理選取各個(gè)元器件的工作參數(shù)才能合理利用電路中的能量。第五章Protel電路仿真5.1Protel軟件Protel99SE是ProklTechnology公司開發(fā)的基于Windows環(huán)境下的電路板設(shè)計(jì)軟件。該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，易學(xué)易用，仍然是大中專院校電學(xué)專業(yè)必學(xué)課程，同時(shí)也是業(yè)界人士首選的電路板設(shè)計(jì)工具。Protel99SE由兩大局部組成：電路原理圖設(shè)計(jì)〔AdvancedSchematic〕和多層印刷電路板設(shè)計(jì)〔AdvancedPCB〕。其中AdvancedSchematic由兩局部組成：電路圖編輯器〔Schematic〕和元件庫編輯器〔SchematicLibrary〕。5.2電路原理圖圖5-1電路原理圖5.3PCB幅員圖5-2PCB板圖5.4本章小結(jié)本章主要是通過Protel99SE對(duì)制作電路原理圖以及PCB板圖。在電路原理圖中可以檢測(cè)出電路中的一些問題，確定了電路原理圖中各個(gè)元器件封裝后，可以生成PCB板圖，并合理擺放PCB板圖中的元件以及布線。第六章電路板的調(diào)節(jié)6.1工作狀態(tài)波形圖如圖6-1是本次電路設(shè)計(jì)開環(huán)調(diào)節(jié)的電路圖圖6-1開環(huán)調(diào)節(jié)電路圖圖6-2到圖6-4是通過示波器采集的電路中主要元器件以及變壓器的工作波形圖圖6-2驅(qū)動(dòng)波形圖6-3開關(guān)管兩端電壓波形圖6-4變壓器原邊波形因?yàn)楸敬坞娐吩O(shè)計(jì)要求輸出紋波很小，也就是盡量的減少輸入對(duì)輸出的影響，所以設(shè)計(jì)另一副邊，利用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定一個(gè)15V的電壓，來牽制輸出電壓。下面我采集了輸出電壓從5V-12V變壓器副邊的工作狀態(tài)。圖6-55V輸入副邊波形圖6-66V輸入副邊波形圖6-77V輸入副邊波形圖6-88V輸入副邊波形圖6-99V輸入副邊波形圖6-1010V輸入副邊波形圖6-1111V輸入副邊波形圖6-1212V輸入副邊波形由上圖可以知道，當(dāng)電壓低于7V的時(shí)候副邊輸出達(dá)不到15V，由于原邊電感儲(chǔ)能太少，電壓到達(dá)7V之后，繼續(xù)增加電壓至11V，輸出波形很穩(wěn)，根本穩(wěn)在15V，當(dāng)大于11V之后，波形波動(dòng)很大，由于副邊電感承受不了則大的能量。6.2本章小結(jié)本章主要針對(duì)本次設(shè)計(jì)的開環(huán)進(jìn)展調(diào)節(jié)，采