【正文】 1 21 51 6接 電 路內(nèi) 部 圖 51 SG3525 內(nèi)部原理框圖 反 相 輸 入同 相 輸 入同 步 端振 蕩 器 輸 出C TR T放 電 端V r e fV s123456791 01 11 21 31 48閉 鎖 控 制A 管 EA 、 B 管 EB 管 E軟 啟 動 端補 償?shù)? 51 6 圖 52 引腳功能說明 23 (引腳 1)：誤差放大器反向輸入端。鎖存器將比較器送來的所有的跳動和振蕩信號消除。 7)有軟啟動電路。 5)死區(qū)時間可調(diào)。 2)內(nèi)置 5． 1 V177。 21 第 5 章 芯片簡介 主控芯片 G3525 簡介 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。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，因為書上的齊納二極管是反接的，但沒有去想這二者是不一樣的，發(fā)光二極 20 管只有在導(dǎo)通是的壓降才會等于 2V左右，但齊納二極管是反相時穩(wěn)定 2V左右的電壓這里便是一個很關(guān)鍵的地方，只好把發(fā)光二極管拆下來重新正相焊接上去。 測試數(shù)據(jù) 輸出電壓 ： 0— 30V、輸出電流 ： 0— 3A、電壓紋波噪聲： 400mV、效率 ?≥ 70%。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲存的能量，防止感應(yīng)電壓過高，擊穿開關(guān)管。 在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端，當(dāng)電感線圈斷電時其兩端的電動勢并不立即消失，此時殘余電動勢通過一個 二極管 釋放，起這種作用的 二極管 叫續(xù)流 二極管 。當(dāng)電流消失時，其感應(yīng)電動勢會對電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。 功率 MOSFET 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)通時只有一種極性的載流子（多子）參與導(dǎo)電，是單極型晶體管。 本設(shè)計吸收電阻 17 fLipp k NVoVsnVsnR 2 )(2sn ?求得 Rsn=。 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。 圖 35 輔助電源主電路 吸收回路電路的設(shè)計 吸收電路它由電阻 Rsn、電容 Csn 和二極管 VDs 構(gòu)成。 同理可得 12V輸出繞組： Ns12=11。 反激變壓器的計算 （ 1）原邊匝數(shù) Np: AeBwTonVinN (max)(min)p ? 求得 Np=22。 采樣電阻的確定，由在基準(zhǔn)為 5V時輸出電壓為 30V，并考慮功率等因素選取 和 23K 串聯(lián)分壓，如圖 32所示。若采用直接驅(qū)動 MOSFET 可能由于 G極電壓低于 S 極，而無法驅(qū)動 MOSFET，因此采用變壓器隔離驅(qū)動。紋波的成分較為復(fù)雜，它的形態(tài)一般為頻率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。 本設(shè)計濾波電感：由 ONOC II %10? ,ION=3A 得 IOC= 。在達到預(yù)定的電壓或電流限值時，控制集成電路將開關(guān)斷開，從而使電感周圍的磁場衰減，并使偏置二極管 D1正向?qū)?，從而繼續(xù)向輸出電路供給電流，直至開關(guān)再度接通。 推得副邊線徑為 ，考慮肌膚效應(yīng)采用 2 股 并饒。故選取最大耐壓值為 100V，額定電流為 60A 的 SUM60N10。低輸出電容 (COSS)值對這兩類轉(zhuǎn)換器都大有好處。某些特殊的拓?fù)湟矔淖儾煌?MOS 管參數(shù)的相關(guān)品質(zhì)，例如，可以把傳統(tǒng)的同步降壓轉(zhuǎn)換器與諧振轉(zhuǎn)換器做比較。柵極電荷是產(chǎn)生開關(guān)損耗的主要原因。陶瓷電容的容量一般較小，用于信號源濾波，可用于消除高頻干擾 。電容 (Electric capacity)，由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成 。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲存的能量，防止感應(yīng)電壓過高，擊穿開關(guān)管。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。當(dāng)反向電壓高于原件的反向擊穿電壓時，會把原件如三極管，等造成損壞。 9 第 3 章 電路設(shè)計和參數(shù)計算 主回路器件的選擇及參數(shù)計算 (1) 在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端，當(dāng)電感線圈斷電時其兩端的電動勢并不立即消失，此時殘余電動勢通過一個二極管釋放，起這種作 用的二極管叫續(xù)流二極管。 其中，第一種方法對于降低開關(guān)損耗極為有效，但問題是因峰值電流和峰值電壓所導(dǎo)致的固定損耗將會增加。 （ 2）運用以有源箝位電路為代表的邊緣諧振（ Edge Resonance）來降低 8 開關(guān)損耗。對于固定損耗，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)的改進來予以抑制。正激式：開關(guān)管導(dǎo)通時傳輸能量，適合于 200W 以下的供電電路。 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)計一三路輸出的反激式開關(guān)電源給主電路芯片供電。由于電流幅值變化很大，所以需要用電容對電流進行濾波，然后輸出即可。若采用直接驅(qū)動 MOSFET 可能由于 G極電壓低于 S 極，而無法驅(qū)動 MOSFET，因此采用變壓器隔離驅(qū)動。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。 圖 21 雙管正激主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 控制方法及實現(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。 本文主要 設(shè)計內(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 DC41—DC57V，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)。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(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（ MnZn）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）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關(guān)鍵技術(shù)[2]。 20 世紀(jì) 80 年代，計算機全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代。 國內(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%來自源，因此，電源越來越受到人們的重視。它的功率可自幾瓦－幾千瓦均有產(chǎn)品 [1416]。 (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。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]。實現(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€電子學(xué)科的獨立的分支 [46]。特別是隨著小型電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，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 [13]。通過芯片SG3525 進行反饋控制電路的占空比，輸出采用濾波電路來實現(xiàn)設(shè)計要求。 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計 摘 要 本設(shè)計系統(tǒng)采用 PWM 發(fā)生器及驅(qū)動器為核心，設(shè)計附有儲存、濾波、分時導(dǎo)通的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、精度高等優(yōu)點。通過導(dǎo)通周期的互補，電容的充放電發(fā)生變化，這樣就會使輸出電源 電壓的范圍發(fā)生變化。任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，它們對電源的要求也越來越高。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，它從過去一個不太復(fù)雜的電子線路變?yōu)榻裉炀哂休^強功能的模塊。當(dāng)今社會電子設(shè)備給人們帶來了極大地便利，但是任何一 種電子 設(shè)備都必須要一個穩(wěn)定的電源電路來保證它的正常工作，可以說電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)。線性穩(wěn)壓直流電源的特點是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較小；工作產(chǎn)生的噪聲低；效率較低 (現(xiàn)在經(jīng)常看的 LDO 就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的 )；發(fā)熱量大（尤其是 2 大功率電源），間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 (開關(guān)型 ) 開關(guān)電源的優(yōu)點是體積小，重量輕，穩(wěn)定可靠；缺點相對于線性電源來說紋波較大（一般≤ 1%VO(PP),好的可做到十幾 mV(PP)或更小 )。對于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運行電流，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 [2325]。在近半個世紀(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)用于電子整機與設(shè)備中。 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。要加快我國開關(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，走出有中國特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展做出貢獻 [4]。為滿足效率在 70%以上，且能進一步提高到 85%以上，通過以前做實驗實測的結(jié)果可知雙管正激式開關(guān)電源可達到 90%以上，另外，雙管正激電路可靠性高，無直通危險，故選擇雙管正激作為本方 案的主電路拓?fù)?[6]。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動（ 一般有正負(fù) 10%左右的波動），負(fù)載和溫度的變化而變化。 雙管正激電路中驅(qū)動 MOSFET 的方波占空比不能大于 ，故可選 SG3525作為控制芯片。在穩(wěn)壓方面可選用變壓器來完成，然后要對輸入的電壓進行調(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)壓器進行調(diào)節(jié)（ LM358）。經(jīng)濟指標(biāo)， 7 主要有效率和功率因數(shù)等 [9]。 提高效率的方法和實現(xiàn)方案 增大高壓電容容量、加強變 壓器制作工藝，減小漏感、增大分壓取樣電阻阻值、減少輸入熱敏電阻阻值、增大 LED 供電電阻值。 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行開關(guān)操作時的開關(guān)損耗。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)來降低開關(guān)損耗的方法。 （ 5）利用轉(zhuǎn)換器的并聯(lián)結(jié)構(gòu)來減少固定損耗。可用一個容量較大的電容器與交流毫伏表串聯(lián)進行測量，此電容是隔直流用的降低紋波電壓從而提高效率 [12]。當(dāng)電流消失時，其感應(yīng)電動勢會對電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。續(xù)流二極管經(jīng)常和儲能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路。這個電路與變壓器原邊并聯(lián)。 (2)電 解電容是電容的一種，介質(zhì)有電解液，涂層有極性，分正負(fù)，不可接錯。 瓷片電容 陶瓷電容無極性。對效率有影響的損耗主要分為兩種形式傳導(dǎo)損耗和開關(guān)損耗。開關(guān)電源中第二重要的 MOS 管參數(shù)包括輸出電容、閾值電壓、柵 極阻抗和雪崩能量。由于開關(guān)損耗被最小化， RDS(ON) 在這類拓?fù)渲酗@得更加重要。 本設(shè)計 MOSFET：由于所承受的電壓為 57V，最大平均電流為 。 11 由 J=， 推得原邊線徑為 ，考慮肌膚效應(yīng)采用 4 股 并饒。由于流過負(fù)載電阻 RL的電流穩(wěn)定增加，輸出電壓成正比增大。所以必須算出保持降壓變換器輸出電流所必需的最小電感值， 以確保在輸出電壓和輸入電流處于最差條件下，仍能夠為負(fù)載供應(yīng)足夠的電流。 (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。 圖 31 主回路 控制電路 設(shè)計與參數(shù)計算 雙管正激電路中驅(qū)動 MOSFET 的方波占空比不能大于 ，故可選擇SG3525 作為控制芯片。 13 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。 圖 34 隔離驅(qū)動變壓器 15 輔助電源電路 設(shè)計與參數(shù)計算 參數(shù)計算 輔助電路采用反激式開關(guān)電源，輸出為一個 5V，一個是 12V，一個是12V，由 UC3843 控制，開關(guān)頻率為 82KHz，如圖 35 所示。 (4) 12V輸出副邊匝數(shù) Ns12： 515 112o12s NsVoV ??? 求得 Ns12=11。 (7) RT CT 選取 16 由公式 RtCtf ? 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=。由于可以取大阻值的吸收電阻，在一定程度上降低了損耗 。開關(guān)接通期間，吸收電容通過電阻放電 ，如圖 36 所示 。按柵極電壓幅值可分為；耗盡型；當(dāng)柵極電壓為零時漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道，增強型；對于 N