【正文】 這種狀態(tài)下，輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個(gè)輸出晶體管，輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。 脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個(gè)手段：當(dāng)反饋電壓從 變化到 時(shí)，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導(dǎo)通百分比時(shí)間中下降到零。當(dāng)控制信號增大 ，輸出脈沖的寬度將減小。 推 挽 或 單端 兩種輸出方式。 內(nèi)置誤差放大器。其內(nèi)部原理圖如圖 315 所示 : 圖 315TL494 內(nèi)部原理圖 TL494 的引腳說明如下： 2 腳：內(nèi)部誤差放大器 1 的同相輸入端和反相輸入端，可用于閉環(huán)穩(wěn)壓； 3 腳：脈寬調(diào)制補(bǔ)償端； 4 腳：死區(qū)時(shí)間設(shè)置端，通過設(shè)置死區(qū)時(shí)間，可防止上下橋臂直通； 6 腳：設(shè)定振蕩器頻率用電容與電阻連接端； 7 腳：工作參考地端； 11 腳：脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的集電極； 10 腳：脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的發(fā)射極； 12 腳：工作電源連接端，極限電壓 41 V，低于 7 V 電路不啟動； 13 腳：輸出方式控制端，在該端為高電平時(shí)， TL494 為推挽輸出型，最大占空比為48％；在該端為低電平時(shí) ，兩路輸出脈沖相同，最大占空比為 98％； 14 腳：基準(zhǔn)電壓輸出端，該端輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 5 V177。在推挽 輸出方式時(shí)，其兩路驅(qū)動脈沖相差 180176。 調(diào)整 RP2 大小可控制 2 腳門坎電位 ， 即過流控制點(diǎn)。當(dāng) UO 變化時(shí) ， 誤差放大器 2 的輸出電壓隨之改變 ， 即 ， 與鋸齒波電壓比較的電平改變 ， PWM 比較器輸出的脈沖寬度改變 ， 致使 TL494 輸出的驅(qū)動脈沖 ， 即開關(guān)管 V4 和 V5 的導(dǎo)通時(shí)間 TON 改變 ， 從而實(shí)現(xiàn)調(diào)寬穩(wěn)壓的目的。反饋信息送到 TL494的 1 腳比較后，控制其脈寬大小，最后控制輸出電壓。 RC 充放電時(shí)間常數(shù)應(yīng)盡量相等。因此電容電容兩端的直波電壓不斷爬 升，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)。如圖 3 2所示： 圖 311 PWM 簡單的 LC 濾波網(wǎng)絡(luò) 濾波電路中的 R， C 參數(shù)與 PWM 的周期以及直流電壓的精度要求直接相關(guān)，必須從理論上詳細(xì)分析。在該腳上接上不同的電電壓值就可以設(shè)置不同的死區(qū)時(shí)間。為了減少電荷損失，應(yīng)選擇反向漏電流小的快恢復(fù)二極管 [10]。因此從最窄導(dǎo)通時(shí)間 ton(min)考慮，自舉電容應(yīng)足夠小。取 Qg=250nC，ΔU=VCC－ 10－ =， Qavail=Δ U C= = C。綜合 上述條件，此時(shí)對應(yīng)的自舉電容可用下式表示： C1=（ 1） 工程應(yīng)用則取 C12Qg/()。如此循環(huán)反復(fù)。當(dāng) HIN 為高電平時(shí) VM1 開通， VM2 關(guān)斷， VC1 加到 S1 的門極和發(fā)射極之間， C1 通過 VM1， Rg1 和 S1 門極柵極電容 Cgc1 放電， Cgc1 被充電。尤其是高端懸浮自舉電源的成功設(shè)計(jì)，可以大大減少驅(qū)動電壓組的數(shù)量。 以下為 IR2110 引腳功能： 1腳： L0，低端輸出； 2腳： COM，低端電源公共端； 3腳： VCC，低端固定電源電壓； 5腳： VS，高端浮置電源公共端； 6腳： VB，高端浮置電源電壓； 7腳： H0，高端輸出； 9腳： VDD，邏輯電路電源電壓； 10腳： HIN，邏輯輸入控制端； 11腳： SD，輸入關(guān)閉端； 12腳： LIN，低端邏輯輸入； 13腳： GND，邏輯電路接地端。其耐壓最高可達(dá) 500 V；功率器件柵極 驅(qū)動電壓范圍 1020 V；輸出電流峰值為 2 A；而且邏輯電源地和功率地之間允許 +5 V的偏移量；帶有下拉電阻的 COMS施密特輸入端，可以方便地與 LSTTL和 CMOS電平匹配；獨(dú)立的低端和高端輸入通道，具有欠電壓同時(shí)鎖定兩通道功能；兩通道的匹汪強(qiáng)：基于單片機(jī)的開關(guān)電源設(shè)計(jì) 20 配延時(shí)為 10 ns；開關(guān)通斷時(shí)間小，分別為 100 ns和 90 ns；工作頻率達(dá) 500 kHz。例如， IR2110驅(qū)動器的脈沖上升沿和下降沿的傳播延遲均小于 10ns。 CEI 等效柵極電容 VGS 柵 源極間電壓 IG 使 MOSFET 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通所需柵極驅(qū)動電流 驅(qū)動電路 在選擇開關(guān)管的驅(qū)動電路時(shí)，本電源主功率管選用的是電壓型驅(qū)動方式的MOSFET，每個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)管 180176。 QG 是 MOSFET 柵極電容的一部分，計(jì)算公式如下： QG = QGS + QGD + QOD （ 315） QG總的柵極電荷 QGS柵極 源極電荷 QGD柵極 漏極電荷（ Miller） QODMiller 電容充滿后的過充電荷 典型的 MOSFET 曲線如圖 36 所示，很多 MOSFET 廠商都提供這種曲線。那 些與 SMPS 控制器集成在一起的驅(qū)動器只適用于電路簡單、輸出電流小的產(chǎn)品；而那些用分立的有源或無源器件搭成的驅(qū)動電路既不能滿足對高性能的要求，也無法獲得專用單片式驅(qū)動器件的成本優(yōu)勢。 汪強(qiáng)：基于單片機(jī)的開關(guān)電源設(shè)計(jì) 18 功率管 MOSFET 及其驅(qū)動 功率管 MOSFET 功率 MOSFET 具有導(dǎo)通電阻低、負(fù)載電流大的優(yōu)點(diǎn)，因 而非常適合用作開關(guān)電源（ switchmode power supplies， SMPS）的整流組件。 二次繞組 3N 回路中選用肖特基整流二極管 MUR3060PT， UF ≈ ， 0U =40V，故 3N = %45*24 0 %451* ）（）（ ?? =12 匝 （ 312） 鑒于當(dāng)輸出電流 I0 達(dá)到 5A 時(shí)，在繞組的銅阻及輸出引線電阻上均會產(chǎn)生較大的壓降，會造成輸出電壓的跌落，因此應(yīng)適應(yīng)當(dāng)增加 3N 的匝數(shù)，以增加 0U 。 確定自饋繞組 N2 和二次繞組 3N 的匝數(shù) 一旦一次繞組匝數(shù)確定之后，利用下式即可計(jì)算 N2 、 3N 的匝數(shù) N=m a xImm a x01 )1)(( DU DUUNinF ?? （ 310） 式中 0U —— 繞組 N2 （或 3N ）兩端的電 壓； UF —— 輸出整流二極管的正向壓降。 20%范圍內(nèi)變化時(shí)，就對應(yīng)于 176~264V。 現(xiàn)實(shí)際輸出功率 P0 =420W。 圖 ） 中 ，僅用儲能電容對整流輸出電壓進(jìn)行濾波，是很難從脈動直流中取出輸出電壓的平均值的，必須同時(shí)使用儲能濾波電感才能取出輸出電壓的平均值 。 圖 ）表示開關(guān)變壓器次級線圈 N3 繞組兩端輸出電壓經(jīng)全波整流后的電壓波形。在全波整流輸出的 LC 儲能濾波電路中可以省去一個(gè)續(xù)流二極管，因?yàn)橛糜谌?整流的兩個(gè)二極管可以輪流充當(dāng)續(xù)流二極管的作用 。 上述幾步完成后， 就可以根據(jù)壓敏電阻參數(shù)資料選擇合適的壓敏電阻器件。 用在這種環(huán)境中最通用的抑制干擾器件是金局氧化物壓敏電阻 (MOV)瞬態(tài)電壓抑制器。比如電網(wǎng)附近有電感性開關(guān)，暴風(fēng)雨天氣時(shí)的雷電現(xiàn)象，都是產(chǎn)生高尖峰的因素。當(dāng)電容開始充電時(shí)，充電電流流過熱敏電阻，開始對其加熱。 熱敏電阻技術(shù)：這種方法是把 NTc(負(fù)溫度系數(shù) )的熱敏電阻串聯(lián)在交流輸入端或者串聯(lián)在經(jīng)過橋式整 流后的直流線上。如果不采取任何保護(hù)措施，浪涌電流可接近幾百安培。 相電壓有效值： Vline(min) ～ Vline(max)： 220V*（ 15%～ 20%） =176～ 253V 相電壓峰值： 2 Vline(min) ～ 2 Vline(max)： 249～ 358V 整流濾波后直流電壓的最大脈動值： Vpp= 2 Vline(min)*（ 20%～ 25%） =50V（單相） 整流濾波后的直流電壓 Vin:（ 2 Vline(min)Vpp）～ 2 Vline(max) 為了保證整流濾波后的直流電壓最小值 Vin(min)符合要求，每個(gè)周期中 Cin 所提供的能量約為： Win= Pinf = PinAf? = =(焦耳 ) 每個(gè)半周期輸入濾波電容所提供的能量為： 2Win =12 Cin[( 2 Vline(min))2Vin(min)2] （ 31） 因此 輸入濾波電容容量為： Cin=Win/(( 2 Vline(min))2Vin(min)2)=713? F （ 32） 上式中，變壓器轉(zhuǎn)換率 ? =70%，由于我們提供的是單相輸入則： A=1，頻率 f=40KHZ。現(xiàn)代的電子設(shè)備生產(chǎn)廠家一般都要滿足國際市場的需求，所以他們所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源必須要適應(yīng)世界范圍的交流輸入電壓，通常是 180260v 的范圍?，F(xiàn)代的電子設(shè)備生產(chǎn)廠家一般都要滿足國際市場的需求，所以他們所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源必須要適應(yīng)世 界范圍的交流輸入電壓，通常是 180260v 的范圍。各種形式的電源電路的基本功能塊是相同的，只是完成這些功能的技術(shù)手段有所不同。 同時(shí)，電源可以自動穩(wěn)壓，假定在某一正常狀態(tài)下，輸出為 V0，反饋電壓問 Vf（ Vf=V0）， 用戶設(shè)定電壓為 Vs，當(dāng) V0=Vs 時(shí)，偏差為 0，單片機(jī)不進(jìn)行脈寬更新，當(dāng)電網(wǎng)波動導(dǎo)致輸出增加時(shí)，即 V0Vs 時(shí) ,單片 機(jī)采樣的電壓也增加，單片機(jī)根據(jù)偏差修改占空比使導(dǎo)通時(shí)間變小，從 而使電壓下降，同樣當(dāng)電網(wǎng)波動使輸出電壓下降時(shí)，即V0Vs 時(shí)，單片機(jī)修改脈寬使導(dǎo)通時(shí)間變長，從而使輸出電壓上升，如此循環(huán)來進(jìn)行穩(wěn)壓。開關(guān)變換器采用磁鐵心電感作為儲能元件，在功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感儲能，在開關(guān)管截止時(shí)，電感釋放能量給負(fù)載。 89C51 單片機(jī)主要是對功率電路的控制和對輸出電壓、電流的采樣反饋。當(dāng)調(diào)寬電壓變化時(shí) ， TL494 輸出的脈沖寬度也隨之改變 ， 從而改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間 Ton ， 達(dá)到調(diào)節(jié)、穩(wěn)定輸出電壓的目的 反饋檢測部分： 輸出電壓經(jīng)過電壓采樣、電流采樣后送到 TL494 的反饋輸入端，從而達(dá)到控制脈沖寬度的調(diào)制。經(jīng)過元器件的選型與比較，本設(shè)計(jì)選用 MUR3060PT肖特基二極管。 IR2110 是多通道，輸出電流為 2A 的 MOSFET 驅(qū)動芯片，其各個(gè)指標(biāo)都滿足本設(shè)計(jì)的要求。系統(tǒng)框圖如圖 24 所示 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 輸入電路部分： 首先由一個(gè)壓敏電阻對輸入的市電進(jìn)行尖峰電壓限幅，然后由一個(gè)扼流線圈對輸入浪涌電流進(jìn)行限流，再由全橋整流濾波電路將輸入電壓轉(zhuǎn)化成 300V 直流電壓。 方案二：使斬波器斬波頻率與開關(guān)變壓器的頻率相匹配?；谏鲜隹紴V及題目的具體要求，本設(shè)計(jì)選用 PWM 調(diào)制方式 [2]。本設(shè)計(jì)采用方案二。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 方案論證 開關(guān)電源具有較快的發(fā)展，從而產(chǎn)生了不同的設(shè)計(jì)思路。在日益競爭的時(shí)代，提供高效整合體積的解決方案勢在必行，且應(yīng)以整體電源方案為用戶降低成本，提升效 能與可靠度。對于便攜式電源管理，效率尤為重要。由于電源輕、小、薄的關(guān)鍵是高頻化，因此國外目前都在致力于同步開發(fā)新型高智能元器件，特別是改善二次整流管的損耗、變壓器電容器小型化，并同時(shí)采用 SMT 技術(shù)在電路板兩面布置元件以確保開關(guān) 電源的輕、小、薄。合理設(shè)計(jì)開關(guān)電源電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬并保證開關(guān)電源的高效率 ； （ 4）安全可靠。開關(guān)電源的功率開關(guān)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗小，效率高，一般在 80%～ 90%，高的可達(dá) 90%以上 ； (2) 重量輕。反饋回路檢測其輸出電壓，并與基準(zhǔn)電壓比較，其誤差通過誤差 放大器進(jìn)行放大，控制脈寬調(diào)制電路，再經(jīng)過驅(qū)動電路控制半導(dǎo)體開關(guān)的通斷時(shí)間，從而調(diào)整輸出電壓。在各種開關(guān)電源中，以上三種脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式均有應(yīng)用 。由于 PWM 式的開關(guān)頻率固定，輸出濾波電路比較容易設(shè)計(jì)，易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，因此 PWM 式開關(guān)電源用得 較多。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波后就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓Uo。 Switching power supply。 單片機(jī)控制部分使用 80C51 單片機(jī)進(jìn)行控制，對反饋的電壓值進(jìn)行顯示，可以通過鍵盤對輸出電壓值進(jìn)行設(shè)定實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 安徽工程大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 題 目： 基于單片機(jī)的開關(guān)電源 設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 ： 導(dǎo)師及職稱 ： 導(dǎo)師所在單位： 2020 年 6 月 13 日 汪強(qiáng)：基于單片機(jī)的開關(guān)電源設(shè)計(jì) II 摘 要 本次設(shè)計(jì)的主要目的是實(shí)現(xiàn)一個(gè)開關(guān)電源，開關(guān)電源在日常生活中應(yīng)用非常廣泛，比如 電視機(jī)、電腦、冰箱以及其他常用的電子產(chǎn)品都需要開關(guān)電源，如今是數(shù)字化時(shí)代，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品十分方便，所以在這次設(shè)計(jì)中使用了單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)將設(shè)定值傳輸給 PW