sg3525脈寬調制高頻開關穩(wěn)壓電源設計(編輯修改稿)
2025-07-26 19:25 本頁面
【文章內容簡介】 集成化與封裝技術。總之，開發(fā)高功率密度，高效率，高性能，高可靠性以及智能化電源系統(tǒng)仍然是今后開關電源技術的發(fā)展方向。第2章 系統(tǒng)總體方案確定本課題的任務是基于SG3525PWM控制芯片為核心構成開關穩(wěn)壓電源。整流濾波環(huán)節(jié)是把從公網(wǎng)上輸入的交流電初步轉換成直流電，該直流電的電壓U 與公網(wǎng)電壓相同，并不符合設計要求。還要再經(jīng)過逆變和高頻整流濾波環(huán)節(jié)才能用于設備。交流電的頻率與逆變電路中開關管Q 的導通頻率相同，開關管的導通是由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進行不斷的調整。故加入電壓檢測電路，并把檢測結果送入脈寬調制中構成負反饋。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，構成閉環(huán)控制后，當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保持不變，達到了穩(wěn)壓的效果。其總設計框圖如圖21所示。圖21 總設計框圖第3章 主電路設計 半橋式開關電源主電路如圖31 所示。圖中開關管QQ2 選用MOSFET, 因為它是電壓驅動全控型器件,具有驅動電路簡單、驅動功率小、開關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管QQ2 組成, 另一個橋臂由電容CC7 組成。高頻變壓器初級一端接在CC7 的中點, 另一端接在QQ2 的公共連接端, QQ2 中點的電壓等于整流后直流電壓的一半,開關QQ2 交替導通就在變壓器的次級形成幅值為V i/2的交流方波電壓。通過調節(jié)開關管的占空比, 就能改變變壓器二次側整流輸出平均電壓V o。QQ2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管導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RC5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。兩只MOSFET管與 兩只電容CC2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的交流電壓，并在橋臂兩端輸出開關頻率約為26KHz、占空比可調的矩形脈沖電壓。然后通過降壓、整流、濾波后獲得可調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，構成閉環(huán)控制后，當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保持不變，達到了穩(wěn)壓的效果。圖31開關電源主電路 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構目前變壓器較為簡潔常用的設計方法是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剩籪為開關頻率；△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。查有關磁芯手冊，查得 EE55 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
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