【正文】 繞制開關(guān)變壓器最重要的問題是想辦法使初、次級(jí)線圈緊密地耦合在一起,這樣可以減小變壓器漏感。這樣初、次級(jí)線間距離最小,可使漏感減小到最小值。夾層式繞法把次級(jí)繞組繞在初級(jí)繞組的中間,初級(jí)分兩次繞這種繞法只在初級(jí)繞組中多一個(gè)接頭,工藝簡(jiǎn)單,便于批量生產(chǎn)。 功率開關(guān)管的選擇功率開關(guān)部分的主要作用就是把直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制的交流電壓。和MOSFET相比，IGBT的開關(guān)速度比較慢，所以通常用在開關(guān)頻率小于20KHZ的情況。 輸出二極管VD2的選用二極管VD2中的電流與變壓器5V繞組中的電流相同。二極管流經(jīng)正向電流時(shí)功耗Pf為 (314)流經(jīng)反向漏電流時(shí)的功耗Pf為 (315) 從產(chǎn)品目錄上查到Vr＝17V，TC=100度時(shí)，二極管反向漏電流為2mA。反向電壓最大值為 (318)因此選用的高耐壓肖特基二極管S2S6M,S2S6M的反向峰值電壓為60V。輸出紋波電壓較大時(shí)，再輸出回路中接入LC濾波器，抑制紋波電壓，L可選用幾～50電感，C選用C2和C3容量的1/4就可以。 PWM控制模式的基本原理PWM開關(guān)穩(wěn)壓或穩(wěn)流的基本原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)期間的導(dǎo)通脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流等被控制信號(hào)穩(wěn)定。TL494在工作時(shí)，其工作頻率僅取決于外接在鋸齒波發(fā)生器（即震蕩器）上的定時(shí)元件RT和CT的數(shù)值，一旦定時(shí)元件固定后，TL494輸出信號(hào)的工作頻率也就固定不變了。它們同時(shí)送門電路，經(jīng)D觸發(fā)器分頻后再經(jīng)響應(yīng)的門電路去控制TL494芯片內(nèi)部的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管交替導(dǎo)通和截止，經(jīng)8腳和11腳向外輸出相位差為180度的脈寬調(diào)制脈沖。推挽變換適合于低輸入電壓，比如12V、24V、48VDCDC變換，功率可達(dá)1000W以上。為避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，開關(guān)管的特性參數(shù)一定要一致，驅(qū)動(dòng)電路要求對(duì)稱，延長(zhǎng)消偏磁時(shí)間，采用電流型PWM控制芯片，限制過流發(fā)生。 TL494內(nèi)部電路功能、特點(diǎn)及應(yīng)用方法如下：(1) 內(nèi)置RC定時(shí)電路設(shè)定頻率的獨(dú)立鋸齒波振蕩器，其振蕩頻率 （323）其最高振蕩頻率可達(dá)300kH z，既能驅(qū)動(dòng)雙極型開關(guān)管，也能驅(qū)動(dòng)MOSFET管。(4)內(nèi)部?jī)山M完全相同的誤差放大器，其同相輸入端和反相輸入端均被引出芯片外．因此可以自由設(shè)定其基淮電壓，以方便用于穩(wěn)壓取樣，或用其中一種作為過壓，過流的超閾值保護(hù)。 在設(shè)計(jì)的電源中，芯片管腳接法如下，1管腳接過壓保護(hù)信號(hào)和過流保護(hù)信號(hào)的經(jīng)過一個(gè)或門回饋信號(hào)，從這兩個(gè)份壓電阻中間接線到2管腳。8，11管腳輸出脈沖控制兩個(gè)p溝道場(chǎng)效應(yīng)管交替導(dǎo)通。由公式 (324)得定時(shí)電容大小為1100PF。 圖 34 逆變電路波形圖現(xiàn)在又假設(shè)VT3截止后，稍后VT4又開始飽和導(dǎo)通，電流由濾波電容器C2上的150V電壓的正端流出，經(jīng)過電容器C3從T3初級(jí)繞組b 端流入，而由它的a 端流出又經(jīng)飽和導(dǎo)通VT4，最后回到C2的負(fù)端，這時(shí)加在初級(jí)繞組a 和b兩端上的電壓也是150V但是電壓的極性與VT3導(dǎo)通時(shí)相反，極性是b正 a負(fù)，在初級(jí)繞組中的電流方向與VT3導(dǎo)通時(shí)相反，是b 端流向a端，這個(gè)相反的電流也是線性增長(zhǎng)的，在次級(jí)感應(yīng)出與VT3導(dǎo)通時(shí)相反極性的矩形脈沖，就是負(fù)脈沖。假設(shè)次級(jí)輸出正負(fù)交替脈沖的幅度是10V，經(jīng)D3和D4兩個(gè)二極管全波整流后，其輸出的電壓波形，如上圖所示，又假設(shè)這個(gè)矩形波的占空比為1：2，則平均電壓就是+5V，也就是經(jīng)過電感L1和電容器C5濾波后，最后輸出+5V的直流電壓，VT3導(dǎo)通后又截止，VT4還沒有導(dǎo)通的時(shí)候，這時(shí)T2儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)換成電能，在次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的極性是上負(fù)下正，濾波電感L1產(chǎn)生的自感電壓串聯(lián)相加后，經(jīng)整流二極管D4向負(fù)載供電，這時(shí)整流二極管D4起到了續(xù)流二極管的作用如果是VT4導(dǎo)通后又截止，VT3還沒有導(dǎo)通時(shí)，這時(shí)T3在次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓極性是上正下負(fù)，L1的自感電壓的極性還是左負(fù)右正，和次級(jí)繞組的上半部分感應(yīng)的電壓串聯(lián)相加后，經(jīng)整流二極管D3向負(fù)載供電，起到了濾波的作用，同樣二極管D3也起到了蓄流二極管的作用。 電路簡(jiǎn)介 三極管VTI和VT2是驅(qū)動(dòng)級(jí)的驅(qū)動(dòng)管，驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸入脈沖就是來自脈沖寬度調(diào)制器PWM（TL494），它在第8腳和第11腳輪流輸出的負(fù)脈沖去控制驅(qū)動(dòng)級(jí)的。 工作過程 TL494的第8腳和第11腳輸出的負(fù)脈沖，直接接在驅(qū)動(dòng)管VTI和VT2的基極上，當(dāng)驅(qū)動(dòng)管VTI和VT2的基極輸入都是高電位，在都是高電位的這段時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)管VTI和VT2肯定同時(shí)都是基極電流的，那么驅(qū)動(dòng)管VTI和VT2它們是否同時(shí)都有集電極電流呢？假設(shè)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)管VTI和VT2都同時(shí)是集電極電流，再看看驅(qū)動(dòng)變壓器T2中初級(jí)繞組的情況，兩個(gè)繞組的匝數(shù)是相同的，而他們的電流方向是相反的，由這兩個(gè)繞組產(chǎn)生的磁通是大小相等方向相反，磁通互相抵消為零，這是無法工作的。為此在自饋電+24V供電電路中，串聯(lián)一個(gè)二極管D5，雖然繞組下端的負(fù)電壓加在VT2的集電極上的，但繞組上端的正電壓，是接在二極管D5的負(fù)端，電路是不通的，不能加到驅(qū)動(dòng)管VT2的發(fā)射極上，從而二極管D5保護(hù)了驅(qū)動(dòng)管VT2。選擇合適的輸出濾波電容非常重要。在電源的輸出端，還安裝有一個(gè)直流濾波扼流圈，它的作用是進(jìn)一步抑制開關(guān)電源輸出的電壓和電流波紋。整流二極管應(yīng)大于輸出的直流電流并留有一定的裕量，輸出直溜電流為4A，所以取二極管的額定電流為10A。設(shè)計(jì)中的PWM控制電路可以應(yīng)用到許多其他的開關(guān)電源電路中，只需TL4941腳輸入進(jìn)來的信號(hào)為反饋的電壓信號(hào)就可以。由于本身的知識(shí)有限，設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，希望各位老師進(jìn)行批評(píng)指正。這個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且輸出的功率不是很大，所以限制了這個(gè)開關(guān)電源的應(yīng)用范圍。在查閱大量的相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計(jì)要求及性能指標(biāo)完成了本設(shè)計(jì)。 輸出整流電路的結(jié)構(gòu)輸出整流電路采用全波整流模式，這種整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只用到兩個(gè)整流二極管。較大的交流電流流過了電容的等效串聯(lián)電阻會(huì)導(dǎo)致電容發(fā)熱，減少電容壽命。二極管D5在電路中起到了單向阻斷電壓的作用，所以二極管D5可以叫做“阻斷二極管”。 二極管D5的作用 驅(qū)動(dòng)管VT1截止時(shí)，在驅(qū)動(dòng)變壓器T2初級(jí)繞組兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，其幅值為30多伏，它的正端，抵消了+24v的自饋電壓后，還剩下6v多，其正端自饋電到地，又通過電容器C7，加在驅(qū)動(dòng)管VT2的發(fā)射極上，而它的負(fù)端就加在驅(qū)動(dòng)管VT2的集電極上。PWM的第8腳和第11腳間插輸出兩個(gè)負(fù)脈沖，分別去控制VTI和VT2的基極電流的有無，使其飽和導(dǎo)通或者截止。 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)圖35 驅(qū)動(dòng)級(jí)的完整電路在功率相對(duì)較大的穩(wěn)壓電源中，要增設(shè)一個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)，如上圖所示。開關(guān)變壓器T2次級(jí)（右邊）為全波整流繞組，其中的一端對(duì)地的電壓波形如上圖，它和初級(jí)繞組的波形完全不一樣，只是電壓幅度不同。開關(guān)變壓器T2的初級(jí)繞組一端接在VT3和VT4串聯(lián)的中間點(diǎn)上，另一端經(jīng)電容器C3后接在兩個(gè)濾波電容C1和C2串聯(lián)的中間點(diǎn)上。14和13管腳接在一起，使得13管腳輸入一個(gè)5V的高電位，使得芯片工作在推挽輸出狀態(tài)，以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)開關(guān)管。用來保護(hù)電路，防止在開機(jī)一瞬間，因電流過大而損害電路。雙端輸出為2200mA，加入驅(qū)動(dòng)級(jí)即能驅(qū)動(dòng)近千瓦的推挽式和半橋式電路。當(dāng)④腳輸出電平升高時(shí)，死區(qū)時(shí)間增大。TL494內(nèi)部有兩組誤差放大器，以及由PWM比較器組成的主控系統(tǒng)、。開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路因?yàn)閮蓚€(gè)開關(guān)發(fā)射極相連而變得簡(jiǎn)單。兩個(gè)變換器輪流互補(bǔ)工作,變壓器的一次側(cè)帶中心抽頭的兩個(gè)繞組隨各自連接的開關(guān)管導(dǎo)通而輪流工作，推挽變換器的磁芯工作在磁化曲線的第一象限和第三象限，完成磁化和去磁功能。鋸齒波發(fā)生器起振后，可在5腳所接定時(shí)電容CT上產(chǎn)生鋸齒波電壓，其頻率是f=，該鋸齒波在片內(nèi)分別送到比較器1和2的同相輸入端一般開關(guān)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓控制、過流保護(hù)控制、過壓保護(hù)控制等采樣電壓是加在誤差放大器的同相輸入端（1或16腳）或死區(qū)控制端（4腳）的。由這些信號(hào)可以構(gòu)成單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流及恒定功率的目的。目前在微機(jī)和顯示器中的開關(guān)穩(wěn)壓電源，都使用脈寬調(diào)制器來控制，脈寬調(diào)制器就是采用集成電路來完成的。Ic2的有效值為； (319)輸入電壓最低，輸出功率最大時(shí)，其值最大 (320)輸出電路中電容C3的紋波電流也類似進(jìn)行計(jì)算。功耗非常小可以忽略。TOFF時(shí)反向電壓Vdr為 （313）其最大值為VD2采用肖特基二極管D5SM3M，它的峰值反向電壓額定值為30V，有足夠的裕量。功率開關(guān)管由脈寬調(diào)制芯片TL494的輸出脈沖管腳8腳和11腳輸出的兩個(gè)相位相差180度的方波電壓控制導(dǎo)通與關(guān)斷。為了完成這個(gè)DCDC變換，功率開關(guān)只工作在飽和關(guān)斷兩種狀態(tài)，這就可使開關(guān)損耗盡可能小。降低繞組間的電壓差,提高變壓器的可靠性。逐層間繞法為克服并繞法耐壓低、繞制困難的缺點(diǎn),用初、