【正文】 輸出變壓器一個反饋繞組及二極管提供反饋電壓。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%。 可調(diào)整死區(qū)時間。 TL494 是有 16 引腳雙列直插式塑料封裝集成芯片。電路利用誤差放大器 1 作過流保護。 電壓反饋電路設(shè)計 電壓反饋電路如圖 314 所示。如果 RC網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)遠大于 PWM 波的周期 T， Vin 和 Vout 波形如圖 312 所示： 汪強：基于單片機的開關(guān)電源設(shè)計 24 圖 312 Vin 和 Vout 波形圖 處于瞬態(tài)時， Vin 在高電平持續(xù)時間內(nèi)向電容充電，電容積累電荷，在低電平持續(xù)電間內(nèi)電容向 Vin 放電，電容釋放電荷。這樣一來，功率開關(guān)變壓器的次級無感應(yīng)電壓產(chǎn)生，輸出端無直流電壓流出；而且，功率開關(guān)變壓器初級的兩個對稱繞組 將輸入直流電源電壓直接短路到兩只功率開關(guān)的集電極—發(fā)射極之間，使集電極峰值電流急劇增加，嚴重時兩只功率開關(guān)同時電流擊穿而被損壞。由 U=Uc 及柵極輸入阻抗 R===1MΩ 可求出 t（即 ton(max)），由 === 可求出 ton(max)=106 10－ = （ 3）懸浮驅(qū)動的最窄導(dǎo)通時間 ton(min) 在自舉電容的充電路徑上，分布電感影響了充電的速率。開通時，需要在極短的時間內(nèi)向門極提供足夠的柵電荷。圖中 C VD1 分別為自舉電容和二極管， C2 為 VCC 的濾波電容。四個開關(guān)的作用是在飽和 時驅(qū)動能力更強。如果要驅(qū)動功率較大的 MOSFET，控制芯片的驅(qū)動能力就顯得不夠了，那么可以將控制芯片的驅(qū)動信號加以 功率放大。 在計算柵極驅(qū)動電流時，最常犯的一個錯誤就是將 MOSFET 的輸入電容（ CISS）和 CEI 混為一談，于是會使用下面這個公式去計算峰值柵極電流。 計 算空氣隙 ? 為防止高頻變壓器發(fā)生磁飽和現(xiàn)象而損壞開關(guān)功率管，需在 EE55 型磁芯的兩個側(cè)面各留出一定的空氣隙 ? 。由于采用的是全橋推挽式變換電路，故占空比 D 可達到 100%，但考慮到要留一定的死區(qū)時間，以免燒壞 MOSFET 管，因此 Dmax 取 80 確定一次 繞組的匝數(shù) N1 一次繞組的安匝數(shù) N1 SI? 與所儲存的電能 W 之間存在下述關(guān)系式 N1 SI? =J7SB W10*2 ? （ 38） 將 W=， B=130mT， S J = cm2 一并代入（ 38）中，得到 N1 SI? = 安匝。 時為 00 DFInUI TnUL ii ???? （ 34） 或 00 為DFInUI TnUL ii ???? （ 35） 同時可以求得輸出電壓 Uo 為： 為??? inUU （ 36） 磁芯的選擇 高頻變壓器的最大承受功率 PM 與磁芯截面積 S J （單位是 cm2 ）之間存在下述經(jīng)驗公式。 圖 ）表示控制開關(guān) K2 接通時，變壓器初級線圈 N2 繞組兩端 的電壓波形 。瞬間的能量消耗在壓敏電阻上，在選擇壓敏電阻時應(yīng)按下述步驟進行。這樣，就不會影響整個開關(guān)電源的效率。用以增加對交流線路的阻抗，把浪捅電流減小到安全值。 輸入濾波電容 在交流輸入電壓最低時，整流濾波后的直流電壓的脈動值 Vpp 是最低輸入交流電壓峰值的 20%25%。開關(guān)電源的基本功能框圖如圖 31 所示。在本系統(tǒng)中，用戶可以根據(jù)需要從鍵盤輸入期望的電壓，單片機會根據(jù)鍵盤輸入與采樣電壓的差值，更新脈寬，使電源輸出相應(yīng)電壓，更新脈寬后，單片機會馬上調(diào)用 PID 控制算法，對輸出電壓進行穩(wěn)定控制。兩個放大器可獨立使用 ， 如分別用于反饋穩(wěn)壓和過流保護 。由 PWM 控制器的輸出 PWM 的頻率可知，整流管的開關(guān)頻率必須大于 500KHz。 主體思路 采用 80C51 單片機 對基于控制 PWM 的不對稱半橋式功率變換器的數(shù)字控制， 實現(xiàn)直流輸出電壓的設(shè)定和步進的連續(xù)調(diào)整，最大輸出電流為 5A。輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍大，但要求濾波電路必須在寬頻帶下工作。它具有可編程的靈活性，可為采用 ARM 技術(shù)的應(yīng)用及通信處提供穩(wěn)定的供電。各國積極倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保而紛紛制定的高效電源規(guī)范，也是推動高效節(jié)能電源、低待機能耗產(chǎn)品應(yīng)用的主要動力。開關(guān)電源的交流輸入電壓在 90~270 V 內(nèi)變化時，輸出電壓的變化在 177。其中 DC/DC 變換器用以進行功率 變換，它是開關(guān)電源的核心部分；驅(qū)動器是開關(guān)信號的放大部分，對來自信號源的開關(guān)信號進行放大和整形，以適應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動要求；信號源產(chǎn)生控制信號，該信號由它激或自激電路產(chǎn)生，可以是 PWM 信號、 PFM 信號或其他信號；比較放大器對給定信號和輸出反饋信號進行比較運算，控制開關(guān)信號的幅值、 頻率、 波形等，通過驅(qū)動器控制開關(guān)器件的占空比，以達到穩(wěn)定輸出電壓值的目的。 開關(guān)電源直流輸出 電壓 Uo 與輸入電壓 Ui 之間有如下關(guān)系： Uo=UiD (12) 由式 (11)和式 (12)可以看出，若開關(guān)周期 T 一定，改變開關(guān) S 的導(dǎo)通時間 n0T ，即可改變脈沖占空比 D，從而達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。 關(guān)鍵詞 ： TL494；脈寬調(diào)制；開關(guān)電源； PWM； MOSFET 斬波 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 III Abstract This design of main purpose is to achieve a switching power supply, switching power supply is widely used in daily life in, such as televisions, puters, refrigerator and other monly used electronic products require power supply, now is The digital age, electronic products achieved with SCM very convenient, so the design used in this MCU. This design is a design method of DC voltage switching power is proposed which is based on PWM modulates and has high efficiency and low power loss. It uses entire bridge, voltage dropping and pushpull to return route as primarily electric circuit topology. MCU carries on the sampling to the output voltage and the electric current to form a high accuracy voltage and current feedback. In the design while filtering the input we also make an Input protection design. The design focuses on the power conversion circuit. Inverter circuit uses MOSFET chopper circuit to inverter. Calculate the relevant parameters of high frequency transformer. Use Ir2110 to drive the MOSFET chopper circuit. MCU control part uses 80C51. MCU shows the feedback voltage. In order to achieve humanputer exchange the design through the keyboard to setting the output voltage. MCU will set the value transmitted to the PWM controller. IN order to control the output voltage. The design uses the PWM controller to control the MOSFET chopper circuit. The PWM controller is TL494. The control strategy is used by the PID algorithm. KEYWORDS: TL494。 在設(shè)計中對輸入進行了濾波同時還進行了輸入保護的設(shè)計，對功率變換電路進行了著重介紹 ,逆變電路使用 MOSFET 斬波電路進行逆變，對高頻變壓器的相關(guān)參數(shù)進行了計算，使用 IR2110 對 MOSFET 斬波電路進行驅(qū)動。圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓 Ui 經(jīng)開關(guān) S 加至輸出端， S 為受控開關(guān)，是一個受開關(guān)脈沖控制的開關(guān)調(diào)整管，若使開關(guān) S 按要求 改變導(dǎo)通或斷開時間，就能把輸入的直流電壓 Ui 變成矩形脈沖電壓。既改變 n0T ，又改變 T，實現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。 開關(guān)電源的特點 開關(guān)電源具有如下特點： (1) 效率高。 開關(guān)電源發(fā)展方向 開關(guān)電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展動向是高可靠、高穩(wěn)定、低噪聲、抗干擾和實現(xiàn)模塊化、小型、薄型、輕運化。 （ 4）高集成 便攜式應(yīng)用的空間十分有限，這就迫使電源供應(yīng)商把更多功能集成到更小的封裝內(nèi)，或者把多路電壓轉(zhuǎn)換集成到單芯片封裝內(nèi)。 +V inP W MVout 圖 22 非隔離式 DCDC 結(jié)構(gòu) 汪強：基于單片機的開關(guān)電源設(shè)計 8 方案二：主回路采用隔離推挽式拓撲結(jié)構(gòu)（如圖 23 所示），輸入與輸出電氣不相連，通過開關(guān)變壓 器的磁偶合方式傳遞能量，適合實驗室使用?？梢赃x擇肖特基二極管，其正向傳輸損耗低，而且不存在反向恢復(fù)損耗。MOSFET 的工作需要有專用的驅(qū)動電路，由 MOSFET 的各個參數(shù)算出選擇 IR2110 作為MOSFET 的驅(qū)動電路。 振蕩器產(chǎn)生的鋸齒形振蕩波送到 PWM 比較器的反相輸入端 ， 脈沖調(diào)寬電壓送到 PWM 比較器的同 相輸入端 ， 通過PWM 比較器進行比較 ， 輸出一定寬度的脈沖波。 軟件設(shè)計思路 單片機根據(jù)鍵盤輸入值和取樣值之間的差值，修改脈沖占空比，并輸出控制功率開關(guān)管，以 便得到期望的輸出電壓值 ，并根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換器所采樣的電壓和鍵盤輸入比較，根據(jù)差值調(diào)用 PID 算法再次修改脈寬使輸出電 壓穩(wěn)定。在設(shè)計電源時，設(shè)計者采取哪種變換器電路形式，主要根據(jù)成本、要達到的性能指標等因素來決定。 C502220uFC501220uFC503HVCCHGND44331122扼流 24mHT114K681RK~2~3+14工頻整流橋DB1LLNN100pFCHK 圖 32 輸入電路原理圖 汪強：基于單片機的開關(guān)電源設(shè)計 12 電壓整流技術(shù) 在前面已經(jīng)提到，隔離式開關(guān)電源是直接對輸入的交流電壓進行整流，而不需要低頻線性隔離變壓器。浪涌電流主要是由濾波電容充電引起的，在開關(guān)管開始導(dǎo)通的瞬間，電容對交流呈現(xiàn)出很低的阻抗，一般情況下，只是電容的 E5R 值。這樣，由于阻值較大，它就限制了浪涌電流。 由此可見，雖然電壓尖峰持續(xù)的時間很短，但是它確有足夠的能量使開關(guān)電源的輸入濾波器、開關(guān)晶體管等造成致命的損壞，所以必須要采取措施加以避免 [6]。 汪強：基于單片機的開關(guān)電源設(shè)計 14 典型的全橋推挽式隔離變換器電路結(jié)構(gòu)如圖 34 所示 Ui N 1N 2 N 32N 31....TD 1D 2.uoLC.Uo 圖 34 典型的全橋推挽式隔離變換器電路結(jié)構(gòu) 圖 34 是輸出電壓可調(diào)的推挽式變壓器開關(guān)電源電路。 Ua 表示整流輸出電壓的平均值。 汪強：基于單片機的開關(guān)電源設(shè)計 16 表 31 EE 型磁芯參數(shù) 型號 C1(mm1) Ae(mm2) le(mm) Ve(mm3) EE10 276 EE11 334 EE16 693 EE19 903 EE20 1840 EE22 1320 EE25 2130 EE55 354 120 42500 EE65 500 139 69700 EE70 4