【正文】 TTD ON? (11) 式中 T 表示開關(guān) S 的開關(guān)重復周期； TON表示開關(guān) S 在一個開關(guān)周期中的導通時間 [1]。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制 IC 和MOSFET 構(gòu)成。 串聯(lián)開關(guān)電源結(jié)構(gòu) ..................................................... 錯誤 !未定義書簽。 目前世界各國都有 廣泛的應 用，特別是對大容量高頻開關(guān)電源的研究和開發(fā)已成為當今電力電子學的主要研究領(lǐng)域，并派生了很多新的研究方向。 開關(guān)電源比普通的線性電源效率高， 開關(guān)電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。s cost as the output power increases, but the two growth rate of different. Switching power supply than ordinary linear power supply efficiency is high, the power switch in the development and application in saving energy, saving resource and protect environment has important significance. At present, all the countries in the world have a wide range of applications, particularly for large capacity high frequency switching power supply research and development have bee the main research field of power electronics, and derive a lot of new research direction. This paper presents a detailed analysis of a high performance, high power DC power supply and working principle, and has proposed the main circuit and control circuit of the detailed design scheme. On this basis, the system hardware circuit design and software program, and the power supply device hardware and software debugging and modification. Based on the analysis of the principle, this article from the threephase bridge uncontrolled rectifier, a full bridge converter, a high frequency transformer, filter circuit of the main circuit of the system are described, and discussed the power supply system of high power solutions, the use of multiple power supply modules operating in parallel. In the voltage regulating link, a detailed analysis of the power management chip based on TL494. This paper designed DC switching power supply with adjustable output voltage, output current, ripple is small wait for a characteristic. Keywords: Switching Power Supply, TL494, Highfrequency Transformer, PWM control 1 目 錄 開關(guān)電源設計 ..................................................................................................................... I 摘 要 ................................................................................................................................ I 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................... 3 第 一 章 開關(guān)電源基礎(chǔ)技術(shù) ............................................................................................... 4 開關(guān)電源概述 ..................................................................................................... 4 開關(guān)電源的概念及工作原理 .................................................................. 4 開關(guān)電源的特點 ..................................................................................... 5 開關(guān)電源的分類 ................................................................................................. 5 開關(guān)電源典型結(jié)構(gòu) ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入 80 年代 計算機電源 全面實現(xiàn)了 開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入 90 年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。這個脈沖電壓經(jīng)濾波電路進行平滑濾波就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓 U0。在各種開關(guān)電源中，以上三種脈沖占空比調(diào)節(jié)方式均有應用。 開關(guān)電源的分類 ，開關(guān)電源可分為脈沖寬度調(diào)制 (PWM)式、脈沖頻率調(diào) 制 (PFM)式和脈沖調(diào)頻調(diào)寬式三種。 電源調(diào)整率的定義為電源供應器于輸入電壓變化時提供其穩(wěn)定輸出電 7 壓的能力。此項測試系用來驗證電源在最惡劣負載環(huán)境下，如 在 負載 斷開 ，用電需求量最小 ， 其負載電流最低 的條件下，以及在 負載最多 ，用電需求量最大 ， 其負載電流最高的兩個極端下驗證電源的輸出電源穩(wěn)定度是否合乎需求的規(guī)格。輸出噪聲是表示在經(jīng)過穩(wěn)壓及濾波 后 的直流輸出電壓 含 有不需要的交流和噪聲部份 ， 包含低頻50/60Hz 電源倍頻信號、高于 20 KHz 高頻切換信號及其諧波，再與其他隨機性信號所組成 等 ，通常以 mVpp 峰對峰值電壓為單位來表示。元器件本身質(zhì)量的差異是影響開關(guān)電源質(zhì)量的一個重要原因。由于它沒有少數(shù)載流子的存儲效應，所以它適用于 100~200MHz 的高頻場合，從而可以采用小型化和超小型化的磁性元件和電容器。齊納二極管 DW1， DW2 反向串接在一起，用于對 VT的柵 — 漏極進行鉗位，放置驅(qū)動電壓 VGS過高而使 VT 幾串。 IGBT 的主要特點是： ① 電流密度大，是 MOSFET 的 10 倍以上。有關(guān) MOSFET 和 IGBT 的圖形符號見圖 23 和圖 24。 磁性材料的基本特性 (1) 磁場強度（ H）與磁感應強度（ B）。磁性材料的磁化曲線始端磁導率的極限值稱為初始導磁率。如果 磁芯的 S 矩形曲線在 B 方向上被壓扁，將會嚴重影響變壓器的振蕩波形，導致開關(guān)晶體管溫升加劇。 (2) PM 時 R 形磁芯，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，但電能耦合不是很好，散熱性能也不是很好。 光電耦合器 光電 耦合 器（ Optical Coupler， OC）也 叫光 電隔 離器 （ Optical Isolationg， OI），簡稱光耦。 圖 26 光電耦合器及其典型用法 實際上，光電耦合器有晶體管、達林頓、可控硅、磁效應管等多種輸出形式。光電耦合器的隔離電阻很大、隔離電容很?。s幾個 pF），所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。 (2) 光耦合器的技術(shù)參數(shù) 主要有發(fā)光二極管正向壓降 FV 、正向電流 FI 、電流傳輸比 CTR、輸入級與輸出級之間的絕緣電阻、集電極 發(fā)射極反向擊穿電壓 (BR)CEOV 、集電極 發(fā)射極飽和壓降 CE(sat)V 。線性光耦合器的 FCTR I? 特性曲線具 有 良 好 的 線 性 度 ， 特 別 是 在 傳 輸 小 信 號 時 ， 其 交 流 電 流 傳 輸 比( /CTR IC IF? ? ? ?)很接近于直流電流傳輸比 CTR 值。光耦合器的電流傳輸比 (CTR)的允許范圍是 50%～ 200%。 開關(guān)二極管 開關(guān)管用在高速運行的電子電路中，起信號傳輸作用，在模擬電路中起作鉗位抑制作用。 穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管又叫齊納二極管（ Zener Diod），具有單向?qū)щ娦裕ぷ髟陔妷悍聪驌舸顟B(tài)。穩(wěn)壓二極管從材料上分為 N 型和 P 型兩種。 快速恢復及超快速恢復二極管 快速恢復二極管（ Fast Recovery Diod）和超快速恢復二極管（ Superfast Recovery Diod， SRD）時很多電子設備中常用的器件，在開關(guān)電源中也經(jīng)常用到。一般正向電阻為 6 ? ，反向電阻為無窮大，可從讀出的負載電壓計算出正向?qū)▔航?。當故障排除以后，它又能很快恢復到低電阻狀態(tài)。穩(wěn)壓電源的輸出電壓從零開始逐漸升高，這時注意電流表的電流讀數(shù)也在不斷增加。 22 熱敏電阻在開關(guān)電源中起過溫度保護和軟啟動的作用。如果將電阻換為熱敏電阻，就可解決這一問題。 ② 輸入濾波電路： C L C C3組成的雙 π 型濾波網(wǎng)絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電 源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。在起機的瞬間，由于 C6 的存在 Q2 不導通，電流經(jīng) RT1 構(gòu)成回路。從 R3測得的電流峰值信號參與當前工作周波的占空比控制，因此 是當前工作周波的電流限制。 推挽式功率變換電路： Q1 和 Q2 將輪流導通。 同步整流電路： 28 工作原理：當變壓器次級上端為正時，電流經(jīng) C R R R7 使 Q2導通，電路構(gòu)成回路， Q2 為整流管。周而復始，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。 下圖是中功率短路保護電路，其原理簡述如下： 30 當輸出短路， UC3842① 腳電壓上升 ,U1 ③ 腳 電位高于 ② 腳時，比較器翻轉(zhuǎn) ① 腳輸出高電位，給 C1 充電，當 C1 兩端電 壓超過 ⑤ 腳基準電壓時 U1⑦ 腳輸出低電位， UC3842① 腳低于 1V， UCC3842 停止工作，輸出電壓為 0V，周而復始，當短路 消失后電路正常工作。應用最為普遍的過壓保護電路有如下幾種： 可控硅觸發(fā)保護電路： 如上圖，當 Uo1 輸出升高，穩(wěn)壓管 （ Z3）擊穿導通，可控硅（ SCR1）的控制 32 端得到觸發(fā)電壓，因此可控硅導通。在圖 B 中， UO 升高 U1③ 腳電壓升高， ① 腳輸出高電平，由于 D R1 的存在， U1① 腳始終輸出高電平 Q1 始終導通， UC3842① 腳始終是低電平而停止工作。 取樣電壓分為兩路，一路經(jīng)R R R R4 分壓后輸入比較器 3 腳，如取樣電壓高于 2 腳基準電壓，比較器 1 腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無輸出。 (4)內(nèi)止 5V 參考基準電壓源。 控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時間比較器，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 MOS FET 管，則需另加入灌流驅(qū)動電路。 3 腳電壓反比于輸出脈寬，也可利用該端功能實現(xiàn)高