【正文】 [1]辛伊波，陳文清 .開關(guān)電源基礎(chǔ)與應(yīng)用 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社 2020. [2]張占松 ,蔡薛三 .開關(guān)電源的原理與設(shè)計 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [3]李宣江 .開關(guān)電源的設(shè) 計與應(yīng)用 .西安：西安交通大學(xué)出版社， 2020. [4]楊素行 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） .北京：高等教育出版社， 2020. [5]丁道宏，陳東偉 .電力電子技術(shù)應(yīng)用（第四版） .北京：航空工業(yè)出版社 ， 2020 [6]林中 .電力電子變換技術(shù) .重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020. [7]張立 .現(xiàn)代電力電子技術(shù) .北京：科學(xué)出版社， 2020. [8]周志敏 .開關(guān)電源實用技術(shù) .北京：人民郵電出版社 ,2020. [9]李哲英 .電子技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社， 2020. [10]王兆安，黃俊 .電力電子技術(shù)（第 四版） .北京：機械工業(yè)出版社， 2020. [11]薛永義 ,王淑英 ,何希才 .新型電源電路應(yīng)用實例 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [12]劉勝利 .現(xiàn)代高頻電源實用技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [13]黃俊，王兆安 .電力電子變流技術(shù) .北京：機械工業(yè)出版社， 1994. [14]黃俊，秦祖蔭 .電力電子自關(guān)斷器件及其電路 .北京：機械工業(yè)出版社 .2020. [15]陳治明 .電力電子器件基礎(chǔ) .北京：機械工業(yè)出版社 . 2020. [16]景占榮 .通信基礎(chǔ)電源 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020.洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 致 謝 經(jīng)過兩個多月的學(xué)習(xí)和努力，我終于完成了本次畢業(yè)設(shè)計。辛老師嚴(yán)謹(jǐn) 的治學(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺 。本次畢業(yè)設(shè)計使我更進(jìn)一步的掌握了所學(xué)相關(guān)專業(yè)知識，對開關(guān)電源有了深刻的認(rèn)識。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，我了解到辛老師工作很忙，但是辛老師仍經(jīng)常關(guān)心我們的畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)程，并給予耐心的講解和提供很多相關(guān)的開關(guān)電源資料。使我了解到開關(guān)電源在電子設(shè)備、電力設(shè)備和通信系統(tǒng)的直流供電中得到廣泛應(yīng)用，在高頻開關(guān)電源中， DCDC 變換是其核心。得到可以供音響工作的 30V直流電。 。第 10腳輸出為兩路正極性圖騰柱輸出脈沖，適合于驅(qū)動 N溝道 MOS FET管。 第 5， 6 腳為振蕩頻率控制端，外接 R5， C3 設(shè)定振蕩器產(chǎn)生約 80KHZ 的振蕩脈沖，徽調(diào) R5 可使振蕩頻率為 100KHZ。另外，第 2腳外接 C為軟起動電容，開機瞬間 C4充電使第 2腳瞬間為低電平，誤差放大器輸出高電平，隨著 C4充電電壓升高，第 2腳電壓升高，第 3腳電壓降低，使 PWM比較器輸出脈寬緩增大到額定脈寬，避免開機沖擊電流損壞開關(guān)管 [16]。電路中以 R2 接地，使之為低電平。為了避免在兩路脈沖交替處推挽開關(guān)管 VT1， VT3和 VT2， VT4同時導(dǎo)通， TL494的第四腳外接 R6， C2， R4設(shè)定死區(qū)時間。 TL494原設(shè)計為它激式開關(guān)電源驅(qū)動控制器，內(nèi)部除含有振蕩器，脈寬調(diào)制器以外，還有基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓電路，死區(qū)時間控制電路和兩組比較器組成的誤差檢測電路。此外，由于自激式振蕩電路其工作頻率隨負(fù)載電流變化，脈沖干擾抑制也比較困難。 1980年，德國生產(chǎn)的 Monacor HPB150汽車功放，配備了 12V與177。 直流變換器則不同，變換器的開關(guān)管始終以設(shè)定的脈寬工作，只要開關(guān)管有足夠的開關(guān)電流，它能隨時提供其額定 功率以內(nèi)的電壓。即使負(fù)載電流瞬間增大使輸出電壓下降 ,穩(wěn)壓控制系統(tǒng)也只能控制開關(guān)管在下一個導(dǎo)通周期延長導(dǎo)通時間，待開關(guān)管 載止后，輸出電壓上升，以圖補償負(fù)載電流增大的影響?，F(xiàn)代的晶體管放大器部分仍為 AB類放大， 其工作電流隨信號的波動成正比變化，所以功放實際上構(gòu)成變動范圍極大負(fù)載。 24V177。之所以說 DC 變換器“重出江湖”，是因為上世紀(jì) 40 年代的電子管收音機時代，為了向汽車中的電子管收音機提供高電壓供電，曾廣泛采用一種“振動子”變流器，這種變流器的原理是利用機械觸點組成雙向開關(guān)，將 12V 直流電變換為雙向方波，然后通過變壓器資脈沖波電壓升高，再整流，濾波成為高壓直流電，其電路基本原理與現(xiàn)有的晶體管直流變換器是相同的，區(qū)別是由機械開關(guān)換向，其脈沖頻率只是在 1KHZ 以下，而且頻率也較低。最近，國內(nèi)電子報刊紛紛刊出汽車音響升級的報道，表明有車一族對此并不滿足，于是很想了解國外最新汽車音響動向。 TL494輸出的 PWM脈沖從 9腳或 10腳送至 EXB840的 15腳。來自 溫度傳感器 AD590所檢測的電池溫度信號 TF由微機處理后引入到 16 腳，當(dāng)電池溫度超過規(guī)定值（設(shè)為 130% TN）時，產(chǎn)生控制信號調(diào)制輸出脈沖的寬度，使電路處于限流輸出運行。 TL494輸出脈沖的寬度調(diào)節(jié)由振蕩器電容 CT兩端的正向鋸齒波和兩個控制信號相比較來實現(xiàn)。 圖 33 工作波形 TL494構(gòu)成的 PWM控制器電路 PWM 控制器電路其核心采用專用集成芯片 TL494，原理見圖 34所示，通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，不但可以產(chǎn)生 PWM信號輸出，而且還有多種保護(hù)功能。 的脈寬調(diào)制控制脈沖。用于誤差檢出基準(zhǔn)電壓和控制模式的控制電壓。雙端輸出時最大驅(qū)動電流為 2 200mA，并聯(lián)運用時最大驅(qū)動電流為 400mA。供電范圍適應(yīng) 8～ 40V。此時兩管發(fā)射極接共地。 6腳為鋸齒波振蕩器外接定時電阻端。 4腳為死區(qū)時間控制端。 3腳為誤差放大器 A A2輸出端。 TL494管腳功能及參數(shù) 16腳為 誤差放大器 A A2的同相輸入端。 (4)內(nèi)部兩組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)定其基準(zhǔn)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)。TL494內(nèi)部電路如下： 圖 32TL494內(nèi)部電路框圖 (1)內(nèi)置 RC定時電路設(shè)定頻率的獨立鋸齒波振蕩器 ，其振蕩頻率： RCf ? (31) 18 式中， f單位為 KHz， R的單位為 kΩ ， C的單位為 μ F，其最高振蕩頻率為 300KHz，能驅(qū)動雙極型開關(guān)管或 MOSFET管。 TL494內(nèi)部電路 TL494是一種電壓控制模式的 PWM控制和驅(qū)動集成電路芯片，由于它具有兩路相位相差 180176。死區(qū)時間比較器具有 120mV 的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的 4%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為 96%，而輸出端接參考電平時，占空比為 48%。功率輸出管 Q1 和 Q2 受控于或非門。 (5)可調(diào)整死區(qū)時間。 1 2 3 4 5 6 7 891 0 1 1 1 2 1 3 1 41 51 6I N +I N F B G N DV c c V r e fE 2C 2E 1C 1C O NR tC tTI N +I N T L 4 9 4 圖 31 TL494外形圖 TL494其他主要特點如下： (1) 集成了全部的脈寬調(diào)制電路。同反激型變換電路一樣，正激電路的輸出電壓和輸入電壓比值除了與線圈匝數(shù)比有關(guān)外，還與開關(guān)周期 T和占空比有關(guān)。電路由功率開關(guān)管 VT、變壓器 TC，二極管 V1， V2， V3和電容 C組成。功率管的高 頻開關(guān)使得電感發(fā)生強大的電磁感應(yīng)，從而產(chǎn)生高壓，經(jīng)電容穩(wěn)壓輸出成高壓直流。其電路原理圖如圖 25所示： 圖 25 BOOST升壓電路原理圖 整個電路由功率開關(guān)管 VT、儲 能電感 L、二極管 V 及濾波電容 C 組成。因此后置升壓方案不可行。 首先分析后置升壓，升壓環(huán)節(jié)輸入為濾波器輸出的低壓交流正弦波，交流升壓通常采用的方法為線圈升壓或壓電變壓器升壓。在電源設(shè)計的過程中，從不同角度考慮了多種升壓方案。 VT 關(guān)斷后變壓器的激磁電流經(jīng) N3繞組和 V3流回電源，所以開關(guān)管 VT 關(guān)斷后承受的 電壓表達(dá)式為： iS UNNU )1( 21?? (23)此時要考慮變壓器磁心復(fù)位問題。半橋式電路具有全橋式電路的所有優(yōu)勢，因此其應(yīng)用比全橋式更普遍。 VT1和 VT2斷態(tài)時承受的最高電壓為 Ui。 圖 23 半橋電路原理圖 電路的工作過程： VT1與 VT2交替導(dǎo)通， 使變壓器一次側(cè)形成幅值為 Ui/2的交流電壓。輸出變壓器只轉(zhuǎn)換輸出功率，驅(qū)動變壓器則工作于飽和狀態(tài)，控制開關(guān)管的通 /斷。所以此類變換器常采用雙變壓器的電路形式。 飽和式變換器是利用輸出脈沖變壓器的磁飽和現(xiàn)象使開關(guān)管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，使推挽電路的兩只開關(guān)管輪流通／斷。 12 以上兩個問題不僅使自激式推挽電路效率降低，同時也不適宜作高壓輸入的變換器。當(dāng) VT1導(dǎo)通時， VT2為截止?fàn)顟B(tài)，其集電極電壓為 N2的感應(yīng)脈沖和電源電壓之和，即 2Vcc。這是推挽變換器應(yīng)用于高壓開關(guān)電源所必須解決的第一個問題 [6]。當(dāng)開關(guān)管或脈沖變壓器進(jìn)入飽和狀態(tài)時，首先是正反饋脈沖減小，隨 IB*β Ic 而使正反饋脈沖反向。為了限制正反饋量使 IB 增大的比例，在 VT2的基極電路中加入限流電阻 R2(見圖 22所示 )，以盡量使 IC＞ IB*β 的關(guān)系在開關(guān)管允許條件內(nèi)使電路翻轉(zhuǎn)。 從電路結(jié)構(gòu)上看，非飽和型推挽變換器與飽和型推挽變換器沒有根本區(qū)別，只是正反饋量的選擇量不同而已。因為當(dāng)磁通量開始飽和時，脈沖變 11 壓器等效電感也開始減小，磁通量完全飽和時等效電感為零，開關(guān)管集電極電流劇增 。此過程中，正反饋繞組感應(yīng)電壓反向，使 VT2導(dǎo)通，且 IC2迅速增大， VT1截止。啟動狀態(tài)， IC1IC2的結(jié)果，使脈沖變壓器中形成的磁通 φ N1φ N2，合成總磁通量為 φ N1φ N2，使 VT1 的導(dǎo)通電流起主導(dǎo)作用。圖 22 為飽和式推挽自激變換器的基本電路。否則磁感應(yīng)強度 +B和 B的差值形成剩余磁通量，使一個開關(guān)管磁化電流增大，同時次級 V V2 加到負(fù)載上的輸出電壓也不相等，從而增大紋波，推挽電路的優(yōu) 勢盡失。 當(dāng)濾波電感 L電流連續(xù)時，輸出電壓表達(dá)式為： TtNNUU oni 2120 ? （ 21） 圖 21 所示的對稱推挽電路有 其缺憾之處。 圖 21 推挽式開關(guān)電路 推挽式開關(guān)電路中，能量轉(zhuǎn)換由兩管交替控制，當(dāng)輸出相同功率時，電流 僅是單端開關(guān)電源管的一半，因此開關(guān)損耗隨之減小，效率提高。如果使 S S2交替導(dǎo)通，通過變壓器將能量傳到次級電路，使 VV2輪流導(dǎo)通，向負(fù)載提供能量。若需要大功率電源，必須采用新的電路結(jié)構(gòu)。常見的電源變換電路可以分為單端和雙端電路兩大類。 綜合調(diào)整率用下列方式表示： 當(dāng)輸入電壓與輸出負(fù)載電流變化 時 ，其輸出電壓 的 偏差量須在規(guī)定之上下限電壓范圍內(nèi) (即輸出電壓之上下限絕對值以內(nèi) )或某一百分比界限內(nèi)。測試步驟如下：將待測電源供應(yīng)器以正常輸入電壓及負(fù)載狀況下熱 機穩(wěn)定 后，測量正常負(fù)載下之輸出電壓值，再分別在輕載、重載負(fù)載下，測量并記錄其輸出電壓值，負(fù)載調(diào)整率通常以正常之固定輸入電壓下，由負(fù)載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比 表示。 電源調(diào)整率 ξ通常以一 額定 負(fù)載下，由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比，如下列公式所示： OnormalOO V VV m inm ax ??? (14) 電 壓 調(diào)整率 也 可用表示 為， 在輸入電壓變化下，其輸出 電壓偏差量須在規(guī)定之上下限范圍內(nèi)，即輸出電壓上下限絕對值以內(nèi)。在前述之兩個極端下驗證電源供應(yīng)器之輸出電源的穩(wěn)定度是否合乎需求的規(guī)格。此步驟完成后才能確保后續(xù)的規(guī)格能夠符合 要求 。由于是場控器件，靜態(tài)時幾乎不需輸入電流。電力 MOSFET的工作原理是：在截止?fàn)顟B(tài)，漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。 電力場效應(yīng)晶體管簡稱電力 Power MOSFET。同樣經(jīng)過取樣電路將取樣電壓與基準(zhǔn)電壓 UE進(jìn)行比較被誤差放大器放大，由誤差放大器輸出至功率開關(guān)晶體管 VT， 通過控制功率開關(guān)晶體管 VT 的導(dǎo)通、截止達(dá)到控制脈沖占空比的目的，從而穩(wěn)定直流輸出電壓。 圖 13 串聯(lián)開關(guān)電源原理圖 輸入交流電壓或負(fù)載電流的變化，會引起輸出直流電壓的變化，通過輸出取樣電路將取樣電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，誤差電壓通過誤差放大器放大，控制脈沖調(diào)寬電路的脈沖占空比 D，達(dá)到穩(wěn)定直流輸出電壓 U0的目的。功率開關(guān)晶體管 VT串聯(lián)在輸入與輸出之間。 (5)為了保證遙控待機功能的正確實現(xiàn)，一般還加有副電源電路 (待機電源 )。 (2)為擴(kuò)大儀器設(shè)備的使用范圍，要求電源電路能適應(yīng) 110V和 220V交流供電的需要。 將行輸出變壓器中產(chǎn)生的行掃描脈沖進(jìn)行整流與濾波，就可以得到各種所需的直流電壓。它將輸入 220V交流輸入直接整流、濾波為 300V左右的直流電壓，再經(jīng)過開關(guān)穩(wěn)壓調(diào)整環(huán)節(jié)中的開關(guān)調(diào)整管、開關(guān)變壓器、穩(wěn)壓控制電路、激勵脈沖產(chǎn)生電路對 300V左右的直流電壓進(jìn)行 DCDC開關(guān)變換，產(chǎn)生各種所需的穩(wěn)定直流電壓輸出。 它激式開關(guān)電源，它激式開關(guān)電源必須有一個振蕩器，用以產(chǎn)生開關(guān)脈沖來控制開關(guān)管，使開關(guān)電源工作，輸出直流電壓。 (5)功耗?。河捎诠β书_關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采