240w半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-04 23:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓，通過(guò)高頻變壓器傳送到輸出側(cè)。最后，輸出整流濾波回路將高頻方波電壓濾波成為所需的直流電壓或電流。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。其設(shè)計(jì)方案如圖 所示。 具體電路設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì)半橋式開關(guān)電源主電路如圖 所示。圖中開關(guān)管 S1, S2 選用 MO SFET, 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)速度快及安本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4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 S1,S2 組成, 另一個(gè)橋臂由電容 C1, C2 組成。高頻變壓器初級(jí)一端接在 C1, C2 的中點(diǎn), 另一端接在 S1, S2的公共連接端，C1, C2 中點(diǎn)的電壓等于整流后直流電壓的一半, 在半橋式逆變電路中，變壓器一次側(cè)的兩端分別連接在電容 C1,C2 的中點(diǎn)和 開關(guān) S1, S2 中點(diǎn)。電容 C1,C2 的中點(diǎn)電壓為 Ui 2 。S1 與 S2 交替導(dǎo)通，使變壓 器一次側(cè)形成幅值為 Ui 2 的交流電壓，改變開關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè) 整流電壓 Ud 的平均值，也就改變了輸出電壓 Uo。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 CC2 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(guò)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。 控制電路設(shè)計(jì)控制電路以 SG3525 為核心構(gòu)成，SG3525 為美國(guó) Silicon General 公司生產(chǎn)的專用 PWM 控制集成電路。它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，其內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、 分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié) Ur 的大小，在 A、B 兩端可輸出兩個(gè)幅度相等、頻率相等、相位 相互錯(cuò)開 180 度、占空比可調(diào)的矩形波（即 PWM 信號(hào)） 。它適用于各開關(guān)電源、斬波器的控制。該芯片的輸入電壓工作范圍是8～35 V , 通?？扇?+ 15 V。 振蕩頻率是100～ 500 圖 主電路本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5kHz, 芯片的腳 5和腳7間串聯(lián)一個(gè)電阻Rd就可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間。另外, 它的軟啟動(dòng)電路也非常容易設(shè)計(jì), 只需在管腳8接一個(gè)軟啟動(dòng)電容即可。SG3525的振蕩頻率可表示為 1o (07 3d)fsCR??式中: Co , R o 分別是與腳 腳 6 相連的振蕩器的電容和電阻。 R d 是與腳 7 相連的放電端電阻值。該芯片外圍電路簡(jiǎn)單, 11 和 14 腳輸出采用圖騰柱, 電流驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng), 可直接控制半橋逆變器的上下功率管 S1, S2, 其外圍電路如圖 所示。 保護(hù)電路設(shè)計(jì)在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)良好外，采用合適的過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、du/dt 保護(hù)和 di/dt 保護(hù)也是必要的。 電力電子電路運(yùn)行不正常或者發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過(guò)電流。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過(guò)電流保護(hù)措施。在選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮：1）電壓等級(jí)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓來(lái)確定。2）電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路連接形式確定?？烊垡话闩c電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小電容裝置中也可串接與閥側(cè)交流母線或直流母線中。圖 控制電路本科生課程設(shè)計(jì)（論文）63）快熔斷 值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許 值。2It 2It4）為保證熔體在正常過(guò)載情況下不熔斷，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。本設(shè)計(jì)即采用快速熔斷器對(duì)主電路進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)，對(duì) SG3525 集成芯片的保護(hù)則采用如圖 所示的電路。 整體電路設(shè)計(jì)整體電路由主電路、控制電路和保
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