sg3525脈寬調(diào)制高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(編輯修改稿)
2024-10-02 17:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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，只能對占空比 d 進行不斷的調(diào)整。故加入電壓檢測電路，并把檢測結(jié)果送入脈寬調(diào)制中構(gòu)成負反饋。 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，它的負載特性較差，只有加入反饋，構(gòu)成閉環(huán)控 制后，當(dāng)外加電源電壓或負載變化時，均能自動控 制 PWM 輸出信號的占空比， 以維持電源的輸出直流電壓在一定的范圍內(nèi)保持不變，達到了穩(wěn)壓的效果。 其 總 設(shè)計 框圖 如圖21 所示。 圖 21 總設(shè)計框圖 3 第 3章 主電路設(shè)計 主電路 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 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, 因為它是電壓驅(qū)動全控型器件 ,具有驅(qū)動電路簡單、驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快及安全工作區(qū)大等優(yōu)點。半橋式逆變電路一個橋臂由開關(guān)管 Q Q2 組成 , 另一個橋臂由電容 C C7 組成。高頻變壓器初級一端 接在 CC7 的中點 , 另一端接在 Q Q2 的公共連接端 , Q Q2 中點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，半橋型電路對由于兩個開關(guān)管導(dǎo)通時間不對稱而造成的變壓器一次電壓的直流分量具有自動平衡作用，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 IR 公司生產(chǎn)的全控型電力MOSFET 管，其型號為 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 組成一個逆變橋，在兩路 PWM 信號的控制下實現(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，它的負載特性較差 ，只有加入反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制后，當(dāng)外加電源電壓或負載變化時，均能自動控制 PWM 輸出信號的占空比，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) 目前變壓器較為簡潔常用的設(shè)計方法是 Ap 法。可根據(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，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，這里采用兩個磁芯組合而成。 由于變壓器傳輸?shù)墓β瘦^大，寄生參數(shù)對其影響很大。所以變壓器的繞制方法很重要，否則會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，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、次級匝數(shù) 為了保證在任何條件下磁芯不飽和，設(shè)計時應(yīng)按照最大伏－秒面積計算匝數(shù)。因為電路中電壓的波形都是方波，所以最大伏－秒面積的計算可以簡化 為電壓和脈沖寬度的乘積。通常計算二次側(cè)最大伏－秒面積較為方便。對半橋電路有： N2=vo/（ 2BAefs △ ） ， N1 =n N2 代入數(shù)值計算得，變
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