【正文】 Voltage and current show schematic design 從 DCDC 變換電路輸出端口處的取樣電阻得到電壓算出電流值，再由電位器取出電壓值，由此，使它們相成得到功率，送到雙路 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC2543 進行轉(zhuǎn)換，再送給單片機處理，控制 LCD 輸出顯示。 US 變化范圍為 30V~36V。 證明如下： DDusuHLVVDLiTUUTUUiLSOdSOdL990,33,220,30,502?????????％）～為可調(diào)的占空比（ Ii aL?? ＝ 1A+= IRFP 功率場效應(yīng) 管能夠承受，因此被選用。電源恢復(fù)正常工作。而且利用單片機的控制，輸出端還具備了電壓步進功能。同時也可以計算出開關(guān)電流峰值，電感電流有效值及導(dǎo)通比等，作為變壓器優(yōu)化設(shè)計模型，得到變壓器的最小重量及最優(yōu)設(shè)計參數(shù)，并可計算出變壓器的功耗 Pt. 電源軟件設(shè)計 本電源的采用了 stc80c51 單片機對輸出電壓、輸出電流進行采集并將其顯示于液晶屏，可以直觀的觀察到電源的工作狀態(tài)。當(dāng)求解電路的優(yōu)化模型時，可先假設(shè)變壓器損耗 Pt=0。當(dāng)控制信號增大，輸出脈沖的寬度將減小。功率輸出管 Q1 和 Q2 受控于或非門。我們采用的是 TL494 芯片。 三、檢測電路： 除了提供保護電路中正 在運行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表資料。 輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。 整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。 該電路還采用了 TIP147 功率達林頓三極管，這個管子的特性較好，它的電流大約10A，而且管飽和壓降小，為提高效率起到關(guān)鍵作用。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時，此時輸入電壓 Vin 通過電感 L向負(fù)載 傳遞能量， iL 增加，電感儲能增加。因為肖特基二極管較低的起始正向壓降也有利于改善低電壓功率變流器的工作頻率。它的控制電路也很簡單。 提高效率的方案及實現(xiàn)方案 DCDC 變換器是由 Buck 電路實現(xiàn)的。 經(jīng)過仔細(xì)分析和論證，決定電源各部分所實現(xiàn)功能如下： （ 1） 整流與濾波：根據(jù) BR1008 整流橋和電容將輸入有效值 18V 的交流電轉(zhuǎn)換為直（ 2） DCDC變換器： TL494 芯片為核心進行控制； （ 3） 控制方式：采用 51單片機和液晶屏幕顯示，輸出電壓可進行鍵盤輸入控制和步 進控制 。通過分壓器、比較放大器，形 成電壓負(fù)反饋環(huán)節(jié)，是輸出電壓穩(wěn)定。開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制 IC 和 MOSFET 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 １０ 構(gòu)成。 可調(diào)整死區(qū)時間。 內(nèi)置誤差 放大器。 TL494主要特征： 集成了全部的脈寬調(diào)制電路。死區(qū)時間控制比較器具有 120mV 有效輸入補償電壓，它限制最小輸出死區(qū)時間近似等于鋸齒波周期時間的 4％。因此，控制信號幅度的增大，將相應(yīng)地使輸出脈沖的寬度線性減小。 ② 工作方式 輸出脈沖的寬度調(diào)制，是通過電容器 C上的正極性鋸齒波電壓與其他兩個控制信號電壓進行比較來實現(xiàn)的。 1 12為電源端， 7腳為地， 14腳為參考電平，正常工作時，輸出標(biāo)準(zhǔn)的＋ 5V 電壓。 TL494 芯片 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ９ 圖 TL494內(nèi)部功能方框圖與基本單元電路 TL494 internal functional block diagram with the basic unit circuit ①引腳說明 2和 1 15腳分別為兩個誤差放大器的同相向和反相輸入端，兩個誤差放大器可構(gòu)成電壓反饋 調(diào)節(jié)器和電流反饋調(diào)節(jié)器，分別控制輸出電壓的穩(wěn)定和輸出過流的保護。同時從DCDC 電路輸出端用電位器取出電壓信號，從電流取樣電阻取出電流信號，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換，送給 MCU1 處理，由液晶顯示電壓、電流、和功率出來。因此 ,本系統(tǒng)采用方案三。肖特基二極管導(dǎo)通速度快，壓降小，反向恢復(fù)時間短 方案一使用的是硬開關(guān) ,開關(guān)損耗大 ,效率低，方案二的設(shè)計使用軟開關(guān) , 但經(jīng)過實驗證明，該電路電流峰值大，電壓控制特性差，其控制電路復(fù)雜，效率難以達到指標(biāo)要求。這里理想的開關(guān)采用的是 TIP147 功率達林頓三極管 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ７ 和肖特基二極管。同時，變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復(fù)電流造成的尖峰，也是潛在的強干擾源 。首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l，最后再經(jīng)整流濾波電路輸出，得到穩(wěn)定的直流電壓。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。 AC/DC 變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。 AC/DC 變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流”，功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變”。 方案二 :半橋諧振變換器 圖 半橋諧振變換器 原理圖 Schematic halfbridge resonant converter 本方案采用半橋諧振變換電路，由兩個場效應(yīng)管構(gòu)成半橋， LC 組成諧振電 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ６ 路。 當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得 DC/DC 發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國 VICOR 公司設(shè)計制造的多種ECI 軟開關(guān) DC/DC 變換器，其最大輸出功率有 300W、 600W、 800W 等，相應(yīng)的功率密度為 (、 17)W/cm3，效率為（ 80～ 90）％。 （ 3） Buck－ Boost 電路 —— 降壓或升壓斬波器，其 輸出平均電壓 U0大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電感傳輸。其具體的電路由以下幾類： （ 1） Buck 電路 —— 降壓斬波器，其輸出平均電壓 U0小于輸入電壓 Ui，極性相同。 DC/DC 變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ４ 圖 2 系統(tǒng)圖 Fig System 為實現(xiàn)各模塊的功能，設(shè)計了幾種不同的方案并進行了論證。 2 方案比較與論證 整個系統(tǒng)可劃分為控制模塊， D/A 轉(zhuǎn)換模塊 ,A/D 采集模塊，隔離變壓器模塊，整流濾波模塊 ,DCDC 變換模塊，鍵盤設(shè)定電壓升降，液晶顯示模塊。 電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。 模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計成 N＋ 1冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展。目前對這種開關(guān)電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開 關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。不過，對 1mhz 以上的高頻，要采用諧振電路，以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開關(guān)損耗，同時也可控制浪涌的發(fā)生。這樣，不僅會影響周圍電子設(shè)備，還會大大降低電源本身的可靠性。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。 目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的 PWM 開關(guān)技術(shù)進行創(chuàng)新，實現(xiàn) ZVS、 ZCS 的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源的工 作效率。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（ MnZn)材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（ Bs)下獲得高的磁性能， 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ３ 而電容器的小型化也是一項關(guān)鍵技術(shù)。 輸出電流的選擇 因開關(guān)電源工作效率高，一般可達到 80％以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)準(zhǔn)確測量或計算用電設(shè)備的 最大吸收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價格比，通常輸出計算公式為： Is=KIf 式中： Is— 開關(guān)電源的額定輸出電流； If— 用電設(shè)備的最大吸收電流； K— 裕量系數(shù)，一般取 ～ ； 保護電路 開關(guān)電源在設(shè)計中必須具有過流、過熱、短路等保護功能，故在設(shè)計時應(yīng)首選保護功能齊備的開關(guān)電源模塊，并且其保護電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配，以避免損壞用電設(shè)備或開關(guān)電源。 三、混合調(diào)制導(dǎo)通脈沖寬度和開關(guān)工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。按 trc控制原理，有三種方式： 一、脈沖寬度調(diào)制（ pulse width modulation,縮寫為 pwm）開關(guān)周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。由式可知，改變開關(guān)接通時間 和工作周期的比例， ab 間電壓的 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 ２ 平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動調(diào)整 ton 和 t的比例便能使輸出電壓 v0 維持不變。電感 l 用以儲存能量，在開關(guān)斷開時，儲存在電感 l中的能量通過二極管 d釋放給負(fù)載，使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量，因二極管 d 使負(fù)載電流連續(xù)不斷，所以稱為續(xù)流二極管?？梢姡斎腚娫聪蜇?fù)載提供能量是斷續(xù)的，為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供 ，開關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲能裝置，在開關(guān)接通時將一部份能量儲存起來，在開關(guān)斷開時，向負(fù)載釋放。以下分別對兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。 開關(guān)穩(wěn)壓電源的分類 人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進推動著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。 開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向 ，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。 關(guān)鍵詞 :重復(fù)控制 數(shù)字 PID 控制 變頻電源 Switching Power Supply Name： Chang Yunjia Major： Electronic Information Science and Technology Tutor： Gong he Abstract :The system is designed with a highprecision, highefficiency lownoise characteristics for the switching power supply by 12 highprecision A / D conversion and the classic hardswitching technology in order to improve control accuracy and efficiency of transformation. The isolation transformer, rectifier with times of pressure, more of Buck circuit buck to achieve DCDC converter and used three ponents MCU control circuit, have PWM pulse modulation signals. With its signal to the feedback input terminal Buck circuit, control switching powe