sg3525脈寬調(diào)制高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-10-02 17:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于設(shè)備。 交流電的頻率與逆變電路中開關(guān)管 Q 的導(dǎo)通頻率相同，開關(guān)管的導(dǎo)通 是由 SG3525 PWM 控制芯片決定的。逆變后的高頻交流經(jīng)過由變壓器副邊線圈、續(xù)流二極管和電容組成的 LCD 電路就可得到所需的直流電。其輸出電壓的大小由變壓器原副邊匝比 n、占空比 d 和輸入電壓 U 來決定。在轉(zhuǎn)化過程中公網(wǎng)中的交流電壓不是一成不變的，為了得到穩(wěn)定的直流電，只能對(duì)占空比 d 進(jìn)行不斷的調(diào)整。故加入電壓檢測(cè)電路，并把檢測(cè)結(jié)果送入脈寬調(diào)制中構(gòu)成負(fù)反饋。 即 主電路采用先整流濾波、后經(jīng)高頻逆變得到高頻交流電壓，然后由高頻變壓器降壓、在整流濾波的方法，該電源在開環(huán)時(shí)，它的負(fù)載特性較差，只有加入反饋，構(gòu)成閉環(huán)控 制后，當(dāng)外加電源電壓或負(fù)載變化時(shí)，均能自動(dòng)控 制 PWM 輸出信號(hào)的占空比， 以維持電源的輸出直流電壓在一定的范圍內(nèi)保持不變，達(dá)到了穩(wěn)壓的效果。 其 總 設(shè)計(jì) 框圖 如圖21 所示。 圖 21 總設(shè)計(jì)框圖 3 第 3章 主電路設(shè)計(jì) 主電路 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 半橋式開關(guān)電源主電路如圖 31 所示。圖中開關(guān)管 Q Q2 選用 MOSFET, 因?yàn)樗请妷候?qū)動(dòng)全控型器件 ,具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快及安全工作區(qū)大等優(yōu)點(diǎn)。半橋式逆變電路一個(gè)橋臂由開關(guān)管 Q Q2 組成 , 另一個(gè)橋臂由電容 C C7 組成。高頻變壓器初級(jí)一端 接在 CC7 的中點(diǎn) , 另一端接在 Q Q2 的公共連接端 , Q Q2 中點(diǎn)的電壓等于整流后直流電壓的一半 ,開關(guān) Q Q2 交替導(dǎo)通就在變壓器的次級(jí)形成幅值為 V i/2 的交流方波電壓。通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比 , 就能改變變壓器二次側(cè)整流輸出平均電壓 V o。 Q Q2 斷態(tài)時(shí)承受的峰電壓均為 V i，由于電容的隔直作用，半橋型電路對(duì)由于兩個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變壓器一次電壓的直流分量具有自動(dòng)平衡作用，因此該電路不容易發(fā)生變壓器偏磁和直流磁飽和的問題，無須另加隔直電容變壓器原邊并聯(lián)的 R C5 組成 RC 吸收 電路，用來吸收高頻尖峰。在半橋電路中，占空比定義為： D=2ton/Ts 逆變電路采用的電力電子器件為美國(guó) IR 公司生產(chǎn)的全控型電力MOSFET 管，其型號(hào)為 IRFP450,主要參數(shù)為：額定電流 16A,額定耐壓 500V，通態(tài)電阻 。兩只 MOSFET 管與 兩只電容 C C2 組成一個(gè)逆變橋，在兩路 PWM 信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)了逆變，將直流電壓變換為脈寬可調(diào)的交流電壓，并在橋臂兩端輸出開關(guān)頻率約為 26KHz、占空比可調(diào)的矩形脈沖電壓。然后通過降壓、整流、濾波后獲得可調(diào)的直流電源電壓輸出。該電源在開環(huán)時(shí)，它的負(fù)載特性較差 ，只有加入反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制后，當(dāng)外加電源電壓或負(fù)載變化時(shí)，均能自動(dòng)控制 PWM 輸出信號(hào)的占空比，以維持電源的輸出直流電壓在一定的范圍內(nèi)保持不變，達(dá)到了穩(wěn)壓的效果。 4 圖 31開關(guān)電源主電路 變壓器的 選擇 1） 原副邊電壓比 n 電壓比計(jì)算的原則是電路在最大占空比和最低輸入電壓的條件下，輸出電壓能達(dá)到要求的上限，公式如下： n≤ ViminDmax/(Vomax＋ V) △ 式中 V △ 為電路中的壓降，一般取 2V，取 Vimin＝ 130V，代入上式得 n＝ 。 2） 磁芯的選取及變壓器的結(jié)構(gòu) 目前變壓器較為簡(jiǎn)潔常用的設(shè)計(jì)方法是 Ap 法?？筛鶕?jù)下面公式選取合適的磁芯： AP=AeAW≥ Pt/（ 2f Bk △ cj） 式中， Ae 為磁芯截面積；Aw 為磁芯的窗口截面積； Pt 為變壓器傳輸?shù)目偣β剩?f 為開關(guān)頻率；△B 為磁芯材料所允許的最大磁通擺幅； kc 為繞組的窗口填充系數(shù) j 為導(dǎo)線的電流密度。在這里有 PT=800（ 1＋ 1/） , 為效率，里△B 取 ， kc 取 ， j 一般取 4A/mm2。查有關(guān)磁芯手冊(cè)，查得 EE55 5 磁 芯，其 Ae=353mm2， Aw=280mm2，則其 Ap=98840mm4?？紤]到留有一定的裕量使電源更可靠地工作，這里采用兩個(gè)磁芯組合而成。 由于變壓器傳輸?shù)墓β瘦^大，寄生參數(shù)對(duì)其影響很大。所以變壓器的繞制方法很重要，否則會(huì)引起變壓器的性能下降。為了減小漏感，這里采用三明治繞法。同時(shí)，為了減小高頻噪音和變壓器的分布電容，原副邊之間加入屏蔽層。 3） 變壓器初、次級(jí)匝數(shù) 為了保證在任何條件下磁芯不飽和，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照最大伏－秒面積計(jì)算匝數(shù)。因?yàn)殡娐分须妷旱牟ㄐ味际欠讲ǎ宰畲蠓朊娣e的計(jì)算可以簡(jiǎn)化 為電壓和脈沖寬度的乘積。通常計(jì)算二次側(cè)最大伏－秒面積較為方便。對(duì)半橋電路有： N2=vo/（ 2BAefs △ ） ， N1 =n N2 代入數(shù)值計(jì)算得，變
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