【正文】 改進(jìn)元器件達(dá)到高頻化的同時(shí)，也會(huì)因輻射干擾波而導(dǎo)致一種超標(biāo)準(zhǔn)值 的雜散的信號(hào)。 圖 電容濾波電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 共 33 頁 在負(fù)半周，當(dāng) 2 cuu? 時(shí)，另外 兩 個(gè)二極管 (VD VD4)導(dǎo)通，再次給電容 C 充電，當(dāng) UC 充到 U2 的最大值時(shí)， U2 開始下降，且下降速率逐漸加快。 濾波的基本概念 濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。 圖 單相橋式整流電路 當(dāng) u2正半周時(shí) ， 二極管 D D3正向?qū)?， D D4反偏截止，在負(fù) 載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。 由于采用了直接的電感電流峰值技術(shù)，它可以及時(shí)，準(zhǔn)確的檢測輸出和開關(guān)管電流，自然形成了諸葛電流脈沖檢測電路，通過給定一個(gè)參考電流，就可以準(zhǔn)確的限制流過開關(guān)管的最大電流，當(dāng)輸出超載或短路時(shí)，自動(dòng)的保護(hù)電路，同時(shí)也可防止電網(wǎng)浪涌所產(chǎn)生的尖峰 電流損壞電路器件，這樣設(shè)計(jì)電路時(shí)就不需要考慮留什么余量，能省一些成本。 其基本原理如圖 所示。脈寬調(diào)制器能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開關(guān)管的通、斷狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，達(dá)到穩(wěn)壓目的。 (3) 脈沖密度調(diào)制 (Pulse Density Modulation， 簡 稱 PDM，即脈密調(diào)制 )式：其特點(diǎn)是脈沖寬度為恒定值，通過調(diào)節(jié)脈沖數(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。其中線路濾波器及浪涌電流控制電路的主要作用是削弱由電網(wǎng)電源線進(jìn)入的外來噪聲以及抑制浪涌電流，整流電路則完成交流到直流的 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 共 33 頁 變換，可分為電容輸入型和扼流圈輸入型兩大類，開關(guān)電源中通常采用電容輸入型。 圖 開關(guān)電源的基本構(gòu)成 主要由以下 5 部分構(gòu)成 ： ① 輸入整流濾波器：包括從交流電到輸入整流濾波器的電路。 (4) 濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。由于調(diào)整管 V 上的耗散功率大幅度降低后，又省去了較大的散熱片。為了提高效率，人們研究出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達(dá) 85%以上，穩(wěn)壓范圍寬 ； 除 此之外，還具有穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。由于這兩方面原因，所以開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積小，重量輕。開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率目前基本上是工作在 50kHz，是線性穩(wěn)壓電源的 1000 倍，這使整流后的濾波效率幾乎也提高了 1000 倍 ； 即使采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了 500 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 共 33 頁 倍。 ② 功率功率管 (VT)及高頻變壓器 (T)。功率變換電路是整個(gè)開關(guān)電 源的核心器件，它將直流電壓變換成高頻矩形脈沖電壓，其電路主要由開關(guān)電路和變壓器組成。它采用零電壓技術(shù)，能顯著降低功率電壓管的損耗。鋸齒波發(fā)生器用于提供始終信號(hào)。 圖 電流控制型開關(guān)電 源 電流控制型的工作原理是采用恒頻時(shí)鐘脈沖置 位鎖存器，輸出脈沖驅(qū)動(dòng)功率管導(dǎo)通 ， 電源回路中的電流脈沖逐漸增大。 (3) 回路 穩(wěn)定性好，負(fù)載響應(yīng)快 。 u2正半周時(shí)， 電流流向圖如圖 所示。電容器 C 對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小， 所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。當(dāng) 2 cuu? 時(shí)，四個(gè)二極管再次截止，電容 C 經(jīng)負(fù)載 RL放電，重復(fù)上述過程。這些信號(hào)構(gòu)成了電磁干擾 (EMI)，被干擾對(duì)象是無線電通信。在一般情況下，差模干擾幅度小，頻率低，所造成的干擾較??；共模干擾幅度大，頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。 (6) 濾波器應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小，安裝方便，安全可靠。 當(dāng)額定電流較大時(shí)，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以 便能承受較大的電流。兩個(gè)變換器輪流互補(bǔ)工作。并聯(lián)于開關(guān)管兩端的二極管僅流過磁芯復(fù)位時(shí)的磁化電流。 (2) 工作頻率大于 100KHz。 各引腳功能如下：第 2 腳分別為誤差放 大器的反相輸入端與同相輸入端。第 l l3 腳為輸出管的集電極；第 l5 腳為電源輸入端，接 +5V～ +30V。 取樣電壓和基準(zhǔn)電壓分別接入管腳 l 和 2，經(jīng)誤差放大器放大后，輸出控制電壓U3，接入 PWM 調(diào)制器反相輸入端，與其同相輸入端的鋸齒波電壓進(jìn)行比較，輸出一個(gè)寬度受控制電壓 U3調(diào)制的方波脈沖 U4，送至兩個(gè)或非門的輸入端，同時(shí)來自振蕩器的同步方波脈沖 U2經(jīng)二分頻觸發(fā)器輸出兩路相 位互差 180。500mA（峰值） 參考輸出電流： 50mA 振蕩器充電電流： 5mA 功耗： 1W 結(jié)溫： +150℃ 儲(chǔ)存溫度： 65℃ ~+150℃ 引線焊接溫 度： +300℃ 推薦工作狀態(tài) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 33 頁 推薦工作狀態(tài) 如表 所示。 開關(guān)電源輸入 部分 設(shè)計(jì) EMI 濾波 綜合體積、成本等方面的考慮， 本設(shè)計(jì)中選用圖 所示的濾波器 。 圖 開關(guān)電源輸入部分 高頻變壓器設(shè)計(jì) 變壓器 選擇 (1) 并聯(lián)式結(jié)構(gòu) 該電路是 變 電路最基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，后續(xù)所有的 變 壓電路都是從該電路演化過來的。 缺點(diǎn)：由于變壓器存在漏感，將在原邊形成很大電壓尖峰，可能擊穿開關(guān)器件。這種電路結(jié)構(gòu)通常使用在 1kW 以上超大功率開關(guān)電源電路中。12V。 5V 輸出 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 共 33 頁 首先要確定次級(jí)電壓 V’S， V’S由三部分組成，對(duì)于大電流、低電壓輸出的變換器，考慮電壓 VS降低時(shí)仍然有正常的電壓 VO輸出，因此輸出電壓應(yīng)定為 。5V 輸出電路，可得 UI=20V。5V 輸出 二極管反向額定電壓： 51SOD R in yPyNVV V DND? ? ? ? ? () 在雙極性輸出電路中， /2/y ON SD T T? 可得， ON OFFTT? 。12V 輸出 時(shí)， IDRms≈ 。 結(jié)合推挽變壓器及 PWM 控制器 (電流型 )，本設(shè)計(jì)可選用 LC 濾波電路。12V 輸出 002 % 0 .2 4U U V? ? ?， 根據(jù)公式 求得 C。5V、 177。其中 R10的 大小決定著輸出電流的極限值。開關(guān)電源所具有的效率高、體積小、重量輕等顯著特點(diǎn)為其自身的發(fā)展提供了廣闊的空間。感謝李宇老師和牛綠原老師在設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)。 感謝我的父母對(duì)我的養(yǎng)育之恩及所有家人無私的支持與鼓勵(lì)，是他們給了我強(qiáng)大的精神動(dòng)力與物質(zhì)后盾，使我能夠全力以赴地完成學(xué)業(yè)。本文所設(shè)計(jì)的 SG3524 的應(yīng)用只是構(gòu)成開關(guān)電源的一個(gè)特例，目前新型開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展迅速，如單片開關(guān)電源及采用了表面安裝技術(shù)（ SMT）和表面安裝元器件（ SMD）的開關(guān)電源模塊，電源的性能和可靠性均得到了很大的提高，為儀器儀表、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)和家電產(chǎn)品的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 L1()為濾波電感器，C10(200μf)為濾波電容器。 以 +5V 輸出為例： 管腳 6 和管腳 7 對(duì)地分別接有 R8(2KΩ)和 C7() ， 由式 可計(jì)算出其振蕩頻率約為 30kHz。 當(dāng) K=0 時(shí)， 根據(jù)公式 求得臨界連續(xù)條件下的臨界電感 LG= μH。5V 輸出 對(duì)推挽變換器而言， 將 CO視為理想電容器 ： 1 6 1 6 OLs O s OIIC f V f V????? () △ UO=(1%~2%)UO，取 △ UO =2%UO=。 開關(guān)電源變壓器部分 本設(shè)計(jì) 中 的開關(guān)電源變壓 器部分如圖 所示 。 (2) 177。12V 時(shí)， 11 122 OSPIUNNUD? ? ? ? ? 匝。由于變壓器次級(jí)漏感的原因，有效導(dǎo)通時(shí)間不可能達(dá)到 50%工作周期 ，即在每半周次級(jí)電流從建立到滿值都要經(jīng)過延時(shí)，占空比要小于 ，一般設(shè)為 ，兩管為 。輸入 功 率 50Oi PPW???。 采用推挽式變換器，其缺點(diǎn)是存在直流偏磁現(xiàn)象，導(dǎo)致壓降、驅(qū)動(dòng)開關(guān)時(shí)間不同等，可能導(dǎo)致磁芯飽和。 (4) 推挽（變壓器中心抽頭） 這種電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，脈沖變壓器原邊是兩個(gè)對(duì)稱線圈，兩只開關(guān)管接成對(duì)稱關(guān)系，輪流通斷。 缺點(diǎn)：電路功能單一，輸出功率比較大時(shí)開關(guān)管需要承受很大的脈沖電流。 EMI 濾波 輸入整流濾 波 反 饋網(wǎng)絡(luò) 降壓、給PWM 控制芯片供電 保護(hù)電 路 輸出整流濾波 變 換 器 SG3524 芯片 驅(qū)動(dòng) 地 地 保護(hù)抑制 輸出 Vin(DC) Vout(DC) 220V 50Hz 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 21 頁 共 33 頁 輸入有效電流 ： 0min cosRMS PI u??? () 其中， PO=35W， min 180uV? ， 設(shè)電源效率 70%?? ， 取開關(guān)的功率因數(shù) cos ?? ，則 ? 。100