【正文】 型，這種方式因?yàn)槿秉c(diǎn)比較多，只會(huì)在少數(shù)不精密的元器件中運(yùn) 用到。 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 生活中電源引起的火災(zāi)多不勝數(shù)，所以在開關(guān)電源中加入保護(hù)電路必不可少，保護(hù)電路除了保護(hù)用電器的安全使用外，還有保護(hù)自身的使用穩(wěn)定。 并且當(dāng)輸出的電壓過大時(shí)，會(huì)使得芯片 SG325 進(jìn)入死區(qū)時(shí)間，只有當(dāng)電流降下來時(shí)，芯片才會(huì)重新啟動(dòng) 。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用的是 MOS 管，所以這里就對(duì) MOS 管的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行介紹。另外要保證 SG3525 正常工作， 15 管腳的電壓一般維持在 8V35V 左右。在芯片的兩端接入芯片的作用是濾波，使輸入和輸出的電壓更加平滑。當(dāng)一開始拿到題目的時(shí)候，不說別的同學(xué)，我 40 自己是什么都不懂，什么都 不會(huì)，非常擔(dān)心不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里我要給我們導(dǎo)師胥良老師鞠躬敬李偉，感謝老師這幾個(gè)月對(duì)我們的教誨和照顧。這種將一路電壓轉(zhuǎn)化為三路穩(wěn)定的輸出的開關(guān)電源在我們生活中比較常見。如圖 輸出電壓 15V。有研究表明：保證主電路的可靠運(yùn)作，驅(qū)動(dòng)電路的作用及其重要，對(duì) MOS 管的驅(qū)動(dòng)電路的基本要求歸納如下： 1 提供適當(dāng)?shù)拿}沖和反向輸出電壓，使 MOS 管可以精確的開通和關(guān)斷。如圖 為本次電路的過壓保護(hù)電路，通過計(jì)算可以求得 Vin（ max） =,當(dāng) 3 管腳和 2 管腳電壓相等時(shí)，過壓保護(hù)電路啟動(dòng)，使芯片停止工作。下面將介紹幾種常見的保護(hù)電路及其工作原理。電源控制方案的確定需要考慮到許多的問題，比如需要考慮電路的穩(wěn)定，負(fù)載的功率，外部環(huán)境等許多問題。 【 7】 下面我來講講電壓型控制器的保護(hù)電路，它一般可以被分為兩種類型。它的穩(wěn)壓方法比較好理解，就是通過改變信號(hào)波形的 T，使占空比增大或者減小。 第 5 章 控制電路 控制電路的作用 在我們生活中需要的電源是擁有穩(wěn)定的電壓，然后工作電流可以隨著用電器在的本身需要而改變，因此設(shè)計(jì)開關(guān)電源的目的也是這個(gè)。如果變壓器的性能不好，這樣可能會(huì)降低電源的效率，導(dǎo)致過多的電力資源被浪費(fèi)。而且隨著 REF 端的電壓發(fā)生細(xì)小的改變時(shí)， TL431 還可以可以穩(wěn)定電壓，可以被用來制作穩(wěn)壓用的器件。 PC817 工作的精確度高，產(chǎn)生的誤差比較小。 (7)8 管腳 可 以在外面 接 一個(gè) 軟啟動(dòng)電容 ，這個(gè) 電容 內(nèi) 部 的 電壓Uref 由恒流源供電，達(dá)到 的時(shí)間為 ： t=()C ，占空比由小到大 (50%)變化。 SG3525 芯片的特點(diǎn) (1)工作電壓范圍寬： 8～ 35V (2） 內(nèi)置 5． 1 V177。實(shí)際電路的設(shè)計(jì)中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。（ 10）雙路輸出（灌電流 /拉電流） mA(峰值 )。 （ 1）讓其正常運(yùn)行的電壓大小為： 8— 35V。外面接一個(gè)電容，其電壓由參考管腳 16 管腳供給 9 引腳 9： PWM 比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。 16 SG3525 引腳功能及特點(diǎn)簡介 其引腳圖如圖下： 圖 41 SG3525 的引腳圖 1 引腳 1：管腳 1 誤差放大器的反相輸入端， 2：誤差放大器同向輸入端。推完逆變器在本次電路中作為主電路作用很重要，設(shè)計(jì)時(shí)候不能出現(xiàn)錯(cuò)誤，其具體功能和使用將在下面詳細(xì)介紹。為了簡化電路，使電路盡 可能的簡單且能滿足指標(biāo)，本次設(shè)計(jì)選擇了推挽作為設(shè)計(jì)的主電路。 【 13】 由于技術(shù)指標(biāo)的需要，本設(shè)計(jì)的電路拓?fù)渲?要是用推挽變換 器，下面就對(duì)推挽變換器進(jìn)行介紹。 9 第 2 章 開關(guān)電源的工作原理 開關(guān)電源 的基本原理 開關(guān)電源的原理就是 AC 電源變成 DC 電源 ， 再通過 MOS 管的快速導(dǎo)通和截止，將 DC 電源電變 AC 電源，再經(jīng)過變壓器和二極管等對(duì)該電流的一些處理，輸出直流電壓。 按功率開關(guān)管關(guān)斷和開通工作條件分類 （ 1）軟開關(guān)變換器：軟開關(guān)在開關(guān)電源中的運(yùn)用，可以極大的減小流經(jīng) MOS 管的電流。這樣的開關(guān)電源內(nèi)部的電路比較復(fù)雜，但是能夠很大范圍的調(diào)整電壓。 還有開關(guān)電源被做的越來越小，這導(dǎo)致開關(guān)電源容易發(fā)熱，溫度過高不但會(huì)影響開關(guān)電源的性能，還有可能燒壞它，所以必須減小流通開關(guān)電源的 i，減少它的發(fā)熱。開關(guān)管的 f 增大，又可以給將開關(guān)電源的體積做的更小提供了便利 ,軟開關(guān)現(xiàn)在是開關(guān)電源里的一項(xiàng)非常實(shí)用性價(jià)比高的一項(xiàng)技術(shù)。在設(shè) 計(jì)開關(guān) 電源時(shí) ，我們 最常運(yùn) 用的的 元器件 有二極管， MOS 管和電容， PL431 等等。我們生活周圍的電子產(chǎn)品不但品種越來越多，而且他的功能也是越來越高級(jí)，相反的是其發(fā)展的快速，但是其價(jià)格卻越來越便宜，這不能不說我們?cè)陔娮宇I(lǐng) 4 域已經(jīng)取得了不小的成就。開關(guān)電源是一種高效節(jié)能型電源，在我們生活中運(yùn)用的日益廣泛，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚钠骷?。因?yàn)榧姌O和發(fā)射極之間需要電壓大也導(dǎo)致了其發(fā)熱也非常嚴(yán)重，且不說其造成的浪費(fèi)，發(fā)熱也大大縮短了電源的本身壽命，而且經(jīng)常有因?yàn)檫^熱而產(chǎn)生爆炸傷人事件。 MOS 管是電壓驅(qū)動(dòng)器件，工作時(shí)要求電源 頻率高，很容易被驅(qū)動(dòng)并且沒有明顯的缺點(diǎn)。當(dāng)前開關(guān)電源無論是軍用還是民用，都使用的非常多。 【 9】 (1) 脈沖頻率調(diào)制（ PFM）：脈沖頻率調(diào)制，就是通過改變開關(guān)管的 f 的大小，也就是改變開關(guān)管導(dǎo)通和截止的 f，而保持 TON 不變，使得開關(guān)電源輸出穩(wěn)定的電壓。 按輸入與輸出是否隔離分類 （ 1）非隔離式開關(guān)變換器：指的是輸入和輸出沒有隔開，他們共用一個(gè)抽 頭。在許多的高精度電子器件中也都運(yùn)用到軟開關(guān)變換器。 開關(guān)電源的工作流程 １．首先在輸入端輸入 AC 電經(jīng)過全橋整流，再經(jīng)過低通電容變成直流 DC； ２．經(jīng)過高頻ＰＷＭ（脈沖寬度調(diào)制）電路中的控制開關(guān)管（本次實(shí)驗(yàn)用的是 IR504MOS 管）， 調(diào)整電壓的平均值，讓后將 10 經(jīng)調(diào)整后直流電壓加到變壓器初級(jí)線圈上； ３．初級(jí)線圈加載電壓后，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，會(huì)在另一端感應(yīng)出新的電動(dòng)勢。還有一細(xì)節(jié)需要注意，在開關(guān)管兩頭應(yīng)加應(yīng)該 RC 電路，來吸收開關(guān)管頻繁接通和截止產(chǎn)生的尖峰脈沖和噪聲干擾。 由于設(shè)計(jì)指標(biāo)中需要設(shè)置保護(hù)電路，本次設(shè)計(jì)在電路中設(shè)置了過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)。如圖 為設(shè)計(jì)的總體框架。 【 15】 4：振蕩器輸出端。 11：輸出端 A。（ 5）死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 SG3525 控制死區(qū)的方法也很簡單，只需要在 5 管腳和 7 管腳之間加設(shè)置一個(gè)電阻，可以通過調(diào)整電阻的大小來微調(diào)死區(qū)時(shí)間的范圍。 [3] 如過 Shutdown（引腳 10）接入的電平是上升沿， PWM 瑣存器會(huì)馬上工作，使 SG3525 停止輸出，與此同一時(shí)間，與軟啟動(dòng)相連接的電容會(huì)立即開始釋放電能。 (4)具有振蕩器外部同步功能。只有 在下一 個(gè) 時(shí)鐘 周期 才 能重新 置位， 系統(tǒng)的 可靠性高。 普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號(hào)（開關(guān)信號(hào)），不適合傳輸模擬信號(hào)。 RV in U0 = 2. 5V RV in R R 圖 45 TL431 連接方式 1 圖 46 TL431 連接方式 2 圖 45 中，可以將 作為基準(zhǔn)源，圖 46 中可以將 TL431作為可調(diào)基準(zhǔn)源，電阻 R2 和 R3 與輸出電壓的關(guān)系 U0=(1+R2/R3)VO 。當(dāng) MOS 管不導(dǎo)通時(shí)，回路中又產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢，讓二極管導(dǎo)通，磁能又轉(zhuǎn)化成了電能，這就可以讓電能和磁能之間的相互轉(zhuǎn)換。具體的輸出控制部分和反饋部分下面將詳細(xì)說明 。 脈寬調(diào)制式就是指采樣 I 或者 V，將采樣和基準(zhǔn)比較，最后輸出經(jīng)過調(diào)整后的信號(hào)，調(diào)節(jié)開關(guān)管。 2. 如果磁性元件飽和時(shí)，電路也將無法檢測出來，這樣可能會(huì)導(dǎo)致電流急劇增加，燒壞元器件。 PWM 電路效率很高，而且自 身消耗低，可以節(jié)約很多的電力資源。這兩種模式的保護(hù)電路性能都很好，在過流時(shí)候能夠迅速反應(yīng)，切斷電源的輸出，但是，前者在過流沒有時(shí)，可以恢復(fù)正常工作，后者則不可以，會(huì)永久性損壞 。 欠壓保護(hù)電路 本課題中設(shè)置了欠壓保護(hù)，利用芯片 LM358，采樣參考電壓，當(dāng)電路應(yīng)為過載，或者電路短路時(shí)，欠壓電路會(huì)迅速做出反應(yīng)，對(duì) SG3525 的 10 管腳輸入一個(gè)高電平，讓 SG3525 停止工作。 4 驅(qū)動(dòng)電路需要有自我保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠迅速做出反應(yīng)，保護(hù)自己。 圖 57 穩(wěn)壓器控制的輸出電路 36 7812 和 7912 叫做三端穩(wěn)壓器，它是線性穩(wěn)壓電源器件，該兩個(gè)器件有三個(gè)管腳，分別是輸入管腳，輸出管腳和接地管腳，因?yàn)槠浣臃ê唵危⑶曳€(wěn)壓效果好，所以我們平 常使用的也比較多。在調(diào)試的過程中，遇到了許多的問題，發(fā)現(xiàn)當(dāng)單對(duì) SG3525 供電的時(shí)候，芯片 SG3252 可以輸出很對(duì)稱的方波，然而在電路上加上負(fù)載的時(shí)候，輸出的波形產(chǎn)生了許多的尖峰，影響了電源輸出的穩(wěn)定，經(jīng)過排查，最后確定是電源帶載偏磁嚴(yán)重，后面通過減小輸出端的電阻解決 了這個(gè)問題。 41 附錄 1 總體電路圖 12J21000uf 25VC41000uf 25C?23*F1123*ir540123*ir540102 1kvc6102 1kvC647 2wR547 2wR4D11N4148D21N4148D31N4148D41N414845678123T1TD51N4148D61N4148D71N4148D81N4148GND21uFC1uFC1 32781232179121uFC1uFC0. 01uFC0. 01uFC12v+12vGND2C233ufL110R310R3D41N4148D51N4148GND1GND110kR20330R211KR162. 2kR241KR191KR522. 2KR22510R462. 2KR2320KR1030KR4710KR48+ VIND647uf 16C16GND112345678910111213141516SG3525VREF104c32102C13GND1VREF102102104D51N4148D61N4148VREF1234*PC817+ 12V0. 01uFC?+ 15VGND2GND1+ VIN+15VGND2123 *TL43141238 *LM358+ VINGND151kR7100kR11180k R947568LM358+300kR5112 3*222GND1100kR15GND151kR810kR121kR2D5發(fā)光二極管 42 附錄 2 調(diào)試波形圖 上圖為芯片 SG3525 的 4 管腳輸出的鋸齒波 43 上圖為輸入 MOS 管的方波 上圖為輸入兩個(gè) MOS 管的互補(bǔ)方波