【正文】 ........................... 4 電源電路組成 ............................................................................ 4 開關(guān)電源典型結(jié)構(gòu) ..................................................................... 6 串聯(lián)開關(guān)電源結(jié)構(gòu) .......................................................... 6 并聯(lián)開關(guān)電源結(jié)構(gòu) .......................................................... 6 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 MOSFET .................................................. 7 開關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo) ............................................................... 9 第 2 章 開關(guān)變換電路 .......................................................................... 12 推挽開關(guān)變換電路 .................................................................. 12 推挽開關(guān)變換基本電路 ............................................... 12 自激推挽式變換器 ....................................................... 13 半橋變換電路 .......................................................................... 16 正激變換電路 .......................................................................... 17 DC/DC 升壓模塊設(shè)計(jì) ............................................................. 18 第 3 章 雙端驅(qū)動(dòng)集成電路 TL494 ..................................................... 21 TL494 簡介 ............................................................................... 21 TL494 的工作原理 ................................................................... 22 TL494 內(nèi)部電路 ....................................................................... 22 TL494 管腳功能及參數(shù) ................................................. 24 TL494 構(gòu)成的 PWM 控制器電路 ........................................... 25 第 4 章 TL494 在汽車音響供電電源中的應(yīng)用 ................................ 27 汽車音響電源簡述 .................................................................. 27 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 汽車音響供電電源的組成 ..................................................... 29 TL494 的輔助電路設(shè)計(jì) ................................................ 29 主電路的設(shè)計(jì) ............................................................... 31 結(jié) 論 ....................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 33 致 謝 ....................................................................................................... 34 附 錄 ....................................................................................................... 35 外文資料翻譯 ........................................................................................ 36 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 電源是實(shí)現(xiàn)電能變換和功率傳遞的主要設(shè)備、在信息時(shí)代，農(nóng)業(yè)、能源、交通運(yùn)輸、信息、國防教育等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對(duì)電源產(chǎn)業(yè)提出了更多、更高的要求，如：節(jié)能、節(jié)電、節(jié)材、縮體、減重、環(huán)保、可靠、安全等。近年來 ,隨著功率電子器件 (如 IGBT、 MOSFET)、 PWM 技術(shù)及開關(guān)電源理論的發(fā)展 ,新一代的電源開始逐步取代傳統(tǒng)的電源電路。 隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入 80 年代 計(jì)算機(jī)電源 全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入 90 年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。 50V，向汽車音響提供電源。 T 不變，只改變 TON 來實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的方式叫做脈沖寬度調(diào)制 (PWM)。除此之外，開關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動(dòng)電路、過流過壓保護(hù)、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等。 2%以下。 按電路的輸出取樣方式分類，可分為直接輸出取樣開關(guān)電源，間接輸出取樣開關(guān)電源；開關(guān)電源按功率開關(guān)管的連接方式，可分為單端正激開關(guān)電源、單端反激開關(guān)電源、半橋開關(guān)電源和全橋開關(guān)電源；按功率開關(guān)管與電源供電、儲(chǔ)能電感、穩(wěn)壓電壓的輸出方式，可分為串聯(lián)開關(guān)電源和并聯(lián)開關(guān)電源。由于它是由行輸出級(jí)經(jīng)直流 交流 直流的兩次變換，所以又稱為二次電源。副電源電路功率不大，在幾 W 的范圍，既可以用開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)。 并聯(lián)開關(guān)電源 結(jié)構(gòu) 并聯(lián)開關(guān)電源工作原理方框圖如圖 14 所示，功率開關(guān)晶體管 VT 與輸入電壓、輸出負(fù)載并聯(lián)，輸出電壓為： DUU i ?? 1 10 (13) 圖 14 為一種輸出升壓型開關(guān)電源，電路中有一個(gè)儲(chǔ)能電感，適當(dāng)利用這個(gè)儲(chǔ)能電感，可將并聯(lián)開關(guān)電源轉(zhuǎn)變?yōu)閺V泛使用的變壓器耦合并聯(lián)開關(guān)電源。 特點(diǎn)是用柵極電壓來控制漏極電流，驅(qū)動(dòng)電路簡單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高， 熱穩(wěn)定性好。但在開關(guān)過程中需對(duì)輸入電容充放電，仍需一定的驅(qū)動(dòng)功率。 (3)脈沖驅(qū)動(dòng)變壓器 隔離效果好，但是輸出驅(qū)動(dòng)波形不易控制，輸出驅(qū)動(dòng)脈沖的寬度不能大范圍調(diào)節(jié)，而且輸出寬脈沖時(shí)脈沖變壓器容易飽和，因此主要應(yīng)用于開關(guān)頻率不高的電路 [4]。均方根值交流電壓表來測(cè)量輸入電源電壓，眾多的數(shù)字功率計(jì)能精確計(jì)量 V、 A、 W、 PF。 綜合調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器在輸入電壓與輸出負(fù)載電流變化時(shí)，提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。 例如 5V 輸出 電源 ，其輸出噪聲要求為 50mV 以內(nèi) 。單端開關(guān)電路受開關(guān)器件最大動(dòng)作電流的限制以及變換效率的影響，其輸出功率一般在 200W 左右。此外當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖頻率恒定時(shí)，紋波率也相對(duì)較小。二是推挽電路相當(dāng)于單端開關(guān)電路的對(duì)稱組合，只有當(dāng)開關(guān)管特性、脈沖變壓器初、次級(jí)繞組均完全對(duì)稱，脈沖變壓器磁心的磁化曲線在直角坐標(biāo)第Ⅰ、Ⅱ象限內(nèi)所包括的面積，才和第Ⅲ、Ⅳ象限曲線內(nèi)面積相等，正負(fù)磁通相抵消。由于 VT2 的基極電路附加了 R2，因此 IB IC2 小于 IC IB1。 圖 22 飽和式推挽變換器基本電路 飽和型推挽變換器中，開關(guān)管 VT VT 2 必須選擇較大的 ICM。此類推挽變換器常被用于高壓變換器中。正因?yàn)槿绱耍@種變換器的工作頻率一般只在 2021Hz 左右，以減小兩管交替導(dǎo)通過程中造成的共態(tài)導(dǎo)通損耗。為了避免截止?fàn)顟B(tài)反相驅(qū)動(dòng)脈沖擊穿開關(guān)管的 BE 結(jié)，必須在驅(qū)動(dòng)電路增加必要的保護(hù)措施，否則即使不擊穿 BE 結(jié)，也會(huì)使開關(guān)管處于深度截止?fàn)顟B(tài)，要想使其進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，勢(shì)必增加正向驅(qū)動(dòng)電流，因而使驅(qū)動(dòng)功率增大，變換器效率降低。但是無論是設(shè)計(jì)還是調(diào)試，要保持這兩者的嚴(yán)密關(guān)系是十分困難的。 半橋變換電路 半橋式電路顧名思義就是取掉橋式電路中的兩只開關(guān)管，半橋變換器電路如圖 23 所示。根據(jù)上述原理，當(dāng)采用相同規(guī)格開關(guān)管時(shí)，半橋式負(fù)載端電壓為 1/2Uin，輸出功率為橋式電路的 1/4。 變壓器的磁心復(fù)位時(shí)間為： onrst tNNt 13? (24) 在電感電流連續(xù)的情況下，輸出電壓表示為： lon UTNtNU 210 ? (25) 輸出電感電流不連續(xù)時(shí)，輸出電壓 U0 將高于式 (23)的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，輸出電壓表達(dá)式為： iUNNU 210 ? (26) DC/DC 升壓模塊設(shè)計(jì) 從低壓直流到高壓交流的轉(zhuǎn)換必定要設(shè)計(jì)升壓方案。另外壓電升壓器的輸出電壓隨負(fù)載的變化波動(dòng)較大，難以實(shí)現(xiàn)精確控制。當(dāng) VT 導(dǎo)通時(shí)，前端直流電源向電感 L 儲(chǔ)能，電感電流增加，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左正右負(fù)，負(fù)載由電容C 供電；當(dāng) VT 截止時(shí)，電感電流減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左負(fù)右正，電感中能量釋放，與輸入電壓順極性疊加經(jīng)二極管 V 向負(fù)載供電，并同時(shí)向電容充電。二極管V3 和變壓器繞組 N3 組成變壓器的磁芯復(fù)位電路，以保證在功率管再次開通之前勵(lì)磁電流能夠?yàn)榱恪? (4)內(nèi)止 5V 參考基準(zhǔn)電壓源。 控制信號(hào)由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時(shí)間比較器， 一路送往誤差放大器的輸入端。 TL494 內(nèi)部電路框圖見圖32。若用于驅(qū)動(dòng) MOS FET 管，則需另加 入灌流驅(qū)動(dòng)電路 [12]。 3 腳電壓反比于輸出脈寬，也 可利用該端功能實(shí)現(xiàn)高電平保護(hù)。當(dāng)通過外接負(fù)載電阻引出輸出脈沖時(shí)，為兩路時(shí)序不同的倒相輸出，脈沖極性為負(fù)極性，適合驅(qū)動(dòng) P 型雙極型開關(guān)管或 P 溝道 MOS FET 管。接地時(shí)為兩路同相位驅(qū)動(dòng)脈沖輸出， 11 腳和 10 腳可直接并聯(lián)。經(jīng)相應(yīng)的門電路去控制 TL494 內(nèi)部的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管交替導(dǎo)通和截止，通過 8 腳和 11 腳向外輸出相位相差 180176。 TL494 內(nèi)部的穩(wěn)壓電源將外部供給的 +12V 電壓變換成 +5V 電壓，除提供芯片 內(nèi)部電路作電源外，并通 過 14 腳對(duì)外輸出 +5V 基準(zhǔn)電 源 13 腳為輸出脈沖控制端，當(dāng) 3 腳接地時(shí)，輸出脈沖最大占空比為 96%，當(dāng)接高電位時(shí)，最大占空河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 比為 48%。以 EXB840 為核心構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路中，驅(qū)動(dòng)模塊 EXB840的電源為 +20V，在模塊內(nèi)部將 20V 電壓變換為 +15V 和 5V 兩種電壓，供 IGBT柵 射極導(dǎo)通時(shí)所需正偏電壓和關(guān)斷時(shí)所需的負(fù)偏壓。 DC 變換器重出江湖。 汽車音響供電電源中采用 DCDC 變換器，而不采用升壓式開關(guān)電源，是經(jīng)過縝密考慮的。可惜，這一切為時(shí)已晚，在此過程中輸出信號(hào)難免失真，同時(shí)也增大了電源紋波脈沖，使放大器的噪聲增大。 30V/15A 的輸出可以向四聲道的放大器供電，輸出 4*60W 的有效功率其中“ Monacor HPB150為最早的產(chǎn)品，其功放變換器采用分立元件組裝成自激推挽式變換器，共采用 13 只三極管，電路較復(fù)雜，裝調(diào)也不方便。 TL494 內(nèi)部兩組驅(qū)動(dòng)級(jí)，由第 9， 10 腳輸出時(shí)序不同的正向脈沖。當(dāng)?shù)?2 腳輸出高電平時(shí)，誤差放大器輸出端（第 3 腳）輸出恒定的低電平，該電平在 TL494 內(nèi)部控制比較器組成的 PWM 調(diào)制器，輸出最大脈寬 45%，其余 5%作死區(qū)時(shí)間。 第 8， 11 腳通過外接電阻接至 Vcc