【正文】 11所示；圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓 Ui經(jīng)開關(guān) S加至輸出端， S 為受控開關(guān)，是一個(gè)受開關(guān)脈沖控制的開關(guān)調(diào)整管。 開關(guān)電源的高頻變換電路形式很多 , 常用的變換電路有推挽 、 全橋 、 半橋 、 單端正激和單端反激等形式。該電路具有體積小， 控 制方便靈活，輸出特性好、紋波小、負(fù)載調(diào)整率高等特點(diǎn) 。安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告書 設(shè)計(jì)題目： 基于 TL494的開關(guān)電源制作 系 部： 電子信息系 專 業(yè)： 新能源應(yīng)用技術(shù) 班 級(jí)： 能源 1001 姓 名： 學(xué) 號(hào)： G 成 績(jī)： 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 TL494 的 12V 開關(guān)電源制作 摘要 隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展 ,電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛 ,電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切。近年來 ,隨著功率電子器件 (如 GTR、 MOSFET)、PWM技術(shù) 以及電源理論發(fā) 展 ,新一代的電源開始逐步取代傳統(tǒng)的電源電路。開關(guān)電源中的功率調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，具有功耗小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬、溫升低、體積小等突出優(yōu)點(diǎn)，在通信設(shè)備、數(shù)控裝置、儀器儀表、視頻音響、家用電器等電子電路中得到廣泛應(yīng)用。 本論文是基于 TL494的 12V 開關(guān)電源設(shè)計(jì) ，利用 MOSFET 管作為開關(guān)管，可以提高電源變壓器的工作效率，有利于抑制脈沖干擾，同時(shí)還可以減小電源變壓器的體積。使開關(guān) S 按要求改變導(dǎo)通或斷開時(shí)間，就能把輸入的直流電壓 Ui變成矩形脈沖電壓。 U iSU i0T O N U 0t0t0( b )V( a )U 0 圖 11 開關(guān)電源的工作原理 (a)為原理性電路圖， (b)為波形圖 為方便分析 開關(guān)電路，定義脈沖占空比如下： TTD ON? (11) 式中 T 表示開關(guān) S的開關(guān)重復(fù)周期； TON表示開關(guān) S在一個(gè)開關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間。 T不變，只改變 TON來實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的方式叫做脈沖寬度調(diào)制 (PWM)。若保持 TON不變，利用改變開關(guān)頻率 f=1/T實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓 U0穩(wěn)壓的方法，稱做脈沖頻率調(diào)制 (PFM)方式開關(guān)電源。既改安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 變 TON，又改變 T，實(shí)現(xiàn)脈沖占空比的調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。 開關(guān)電源的組成 開關(guān)電源由以下四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，見圖 12 所示。除此之外，開關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動(dòng)電路 、過流過壓保護(hù)、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等。 開關(guān)電源與線性電源相比，輸入的瞬態(tài)變換比較多地表現(xiàn)在輸出端，在提高開關(guān)頻率的同時(shí)，由于反饋放大器的頻率特性得到改善，開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)也能得到改善。所以可以通過提高開關(guān)頻率、降低輸出濾波器 LC的方法改善瞬態(tài)響應(yīng)態(tài)。 ：由于開關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，電源的重量只有同容量線性電源的 1/5，體積也大大縮小。 2%以下。 ：在開關(guān)電源中，由于可以方便的設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，所以當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保護(hù)功能可靠 。 關(guān)電源典型結(jié)構(gòu) 串聯(lián)開關(guān)電源結(jié)構(gòu) 串聯(lián)開關(guān)電源工作原理的方框圖如圖 13 所示；功率開關(guān)晶體管 VT 串聯(lián)在輸入與輸出之間。輸入不穩(wěn)定的直流電壓通過功率開關(guān)晶體管 VT 后輸出為周期性脈沖電壓，再經(jīng) 濾波后，就可得到平滑直流輸出電壓 U0。 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 13 串聯(lián)開關(guān)電源原理圖 輸入交流電壓或負(fù)載電流的變化，會(huì)引起輸出直流電壓的變化，通過輸出取樣電路將取樣電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，誤差電壓通過誤差放大器放大，控制脈沖調(diào)寬電路的脈沖占空比 D，達(dá)到穩(wěn)定直流輸出電壓 U0的目的。 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 14 并聯(lián)開關(guān)電源原理圖 變壓器耦合并聯(lián)開關(guān)電源工作框圖如圖 15 所示；功率開關(guān)晶體管 VT 與開關(guān)變壓器初級(jí)線圈相串聯(lián)接在電源供電輸入端，功率開關(guān)晶體管 VT 在開關(guān)脈沖信號(hào)的控制下，周期性地導(dǎo)通與截止，集電極輸出的脈沖電壓通過變壓器耦合在次級(jí)得到脈沖電壓，這個(gè)脈沖電壓經(jīng)整流濾波后得到直流輸出電壓 U0。由于采用變壓器耦合，所以變壓器的初、次級(jí)側(cè)可以相互隔離，從而使初級(jí)側(cè)電路地與次級(jí)側(cè)電路地分開，做到次級(jí)側(cè)電路地不帶電，使用安全。 圖 15 變壓器耦合并聯(lián)開關(guān)電源原理圖 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 開關(guān)電源主控元件 功率晶體管（ GTR） 功率晶體管的結(jié) 構(gòu) 達(dá)林頓 NPN 功率晶體管就是將幾只單個(gè)晶體管在元件內(nèi)部做成射極跟隨器，晶體管模塊是指將幾級(jí)達(dá)林頓晶體管集成在一起，對(duì)外構(gòu)成一定電路形式的一個(gè)組合單元，目前功率晶體管模塊的電流 /電壓已達(dá) 1000V/1200V。對(duì)于共射極電路，基極注入一定的基極電流 IB，器件進(jìn)入“開通”的飽和狀態(tài)，集電極電流 IC 產(chǎn)生，集電極和發(fā)射極之間的壓降 UCES 就很低；基極電流 IB消失或者注入一定的反向電流，器件立刻進(jìn)入“關(guān)斷”的截止?fàn)顟B(tài)，集電極電流IC為零，集電極和發(fā)射極之間能承受較高的電壓 UCEO。一般來說，集電極電流IC越小，電流放大倍數(shù)β就大；集電極電流 IC越大，電流放大倍數(shù)β就小。因此功率晶體管在一定要求的基極脈沖電流 IB的作用下，就能夠在開通過程、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過程、截止?fàn)顟B(tài)四種不同階段中轉(zhuǎn)換，完成功率晶體管開關(guān)的動(dòng)作。 功率晶體管共射極電路輸出特性 ICUCE如圖 23 所示，有截止區(qū)、線性區(qū)、準(zhǔn)飽和區(qū)、深飽和區(qū)組成，分別對(duì)應(yīng)不同的基極驅(qū)動(dòng)電流 IB。飽和度越深，飽和壓降 UCES 越小，導(dǎo)通損耗越小，但是導(dǎo)致關(guān)斷過程中退出飽和的時(shí)間延長(zhǎng)。 、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過 程、截止?fàn)顟B(tài)四個(gè)階段中動(dòng)作的快慢特點(diǎn)和時(shí)間參數(shù)。為了加快功率晶體管的開關(guān)過程，必須優(yōu)化基極驅(qū)動(dòng)電流脈沖。 UCEO是基極開路、集電極 發(fā)射 極間的擊穿電壓： UCBO是發(fā)射極開路、集電極 基極間的擊穿電壓； UEBO是集電極開路、發(fā)射極 基極間的擊穿電壓。 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ MOSFET） 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管特點(diǎn) 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管簡(jiǎn)稱電力 Power Mosfet。但是電流容量小，耐壓低，一般適用于功率不超過 10kW 的電源電子裝置。電力 MOSFET 的工作原理是：在截止?fàn)顟B(tài)，漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。在導(dǎo)電狀態(tài)，即當(dāng) UGS大于開啟電壓或閾值電壓 UT時(shí)，柵極下 P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，使 P型半導(dǎo)體反型成 N型而成為反型層，該反型層形成 N溝道而使 PN 結(jié)消失，漏極和源極導(dǎo)電。由于是