tl494開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與制作_畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-11-04 16:36本頁(yè)面
【正文】 ，輸出穩(wěn)定的低壓直流電。 這樣就可以大大減小變壓器，使電源減輕重量和體積。這樣就節(jié)省了能源， 在能源日益匱乏的當(dāng)代越來(lái)越 受到人們的青睞。 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第 2 章 開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介 開(kāi)關(guān)電源 概述 開(kāi)關(guān)電源的工作原理 開(kāi)關(guān)電源的工作原理圖如圖 21 所示；圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓 Ui經(jīng)開(kāi)關(guān) S 加至輸出端， S 為受控開(kāi)關(guān)，是一個(gè)受開(kāi)關(guān)脈沖控制的開(kāi)關(guān)調(diào)整管。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓 U0。 開(kāi)關(guān)電源直流輸出電壓 Uo與輸入電壓 Ui之間有如下關(guān)系： Uo=Ui*D (22) 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 由式 (21)和式 (22)可以看出，若開(kāi)關(guān)周期 T一定，改變開(kāi)關(guān) S 的導(dǎo)通時(shí)間TON，即可改變脈沖占空比 D，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。 由于 PWM式的開(kāi)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(kāi)關(guān)電源用得較多。由于該方式的開(kāi)關(guān)頻率不固定，因此輸出濾波電路的設(shè)計(jì)不易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。在各種開(kāi)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。 輸入濾波器：其作用是過(guò)濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。 逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分。 一方面從輸出端取樣，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。 實(shí)現(xiàn)電源的軟件（遠(yuǎn)程）啟動(dòng)，為保護(hù)電路和控制電路（ PWM 等芯片）工作供電。其中 DC/DC 變換器用以進(jìn)行功率變換，它是開(kāi)關(guān)電源的核心部分；驅(qū)動(dòng)器是開(kāi)關(guān)信號(hào)的放大部分，對(duì)來(lái)自信號(hào)源的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行放大和整形，以適應(yīng)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)要求；信號(hào)源產(chǎn)生控制信號(hào)，該信號(hào)由它激或自激電路產(chǎn)生，可以是 PWM 信號(hào)、 PFM信號(hào)或其他信號(hào)；比較放大器對(duì)給定信號(hào)和輸出反饋信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，控制開(kāi)關(guān)信號(hào)的幅值、頻率、波形等，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制開(kāi)關(guān)器件的占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓值的目的。 反饋回路檢測(cè)其輸出電壓，并與 基準(zhǔn)電壓比較，其誤差通過(guò)誤差放大器進(jìn)行放大，控制脈寬調(diào)制電路，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的通斷時(shí)間，從而調(diào)整輸出電壓。 開(kāi)關(guān)電源與線性電源相比，其輸入的瞬態(tài)變換比較多地表現(xiàn)在輸出端，在提高開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí)，由于比較放大器的頻率特性得到改善，開(kāi)關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)也能得到改善。 開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn) ：開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)調(diào)整管工作在開(kāi)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。 ：開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓在 90～ 270V 范圍變化時(shí)，輸出電壓的變化在177。合理設(shè)計(jì)電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬，并保證開(kāi)關(guān) 電源的高效率。 ：由于功率開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周圍元件不致因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞，所以采用開(kāi)關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。 ，開(kāi)關(guān)電源可分為脈沖寬度調(diào)制 (PWM)式、 脈沖頻率調(diào)制 (PFM)式和脈沖調(diào)頻調(diào)寬式三種。在顯示設(shè)備的 PWM 式開(kāi)關(guān)電源中，自激振蕩頻率同步于行頻脈沖，即使在行掃描電路發(fā)生故障時(shí)，電源電路仍能維持自激振蕩而有直流輸出電壓。 開(kāi)關(guān)器件的分析 電力二極管 電力二極管可分為普通二極管 , 快恢復(fù)二極管 ,肖特基二極管三種。其反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在 5s 以上，這在開(kāi)關(guān)頻率不高時(shí)并不重要。 快恢復(fù)二極管是恢復(fù)過(guò)程很短，特別是反向恢復(fù)過(guò)程很短的二極管，簡(jiǎn)稱為快速二極管。采用外延型 PIN 結(jié)構(gòu)的快恢復(fù)外延二極管 (Fast Recovery Epitaxial Diodes， FRED)，其反向恢復(fù)時(shí)間更短 (可低于 50 ns)，正向壓降也很低 ( V 左右 )，但其反向耐壓多在 400V 以下。 以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢(shì)壘二極管，簡(jiǎn)稱為肖特基二極管。肖特基二極管的 不足之處是：當(dāng)反向耐壓提高時(shí)，其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求，因此多用于 200V 以下；反向漏電流較大且對(duì)溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度。其特點(diǎn)安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 是：用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性好，電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW 的電源電子裝置。其中 G 為柵極， S 為源極， D為漏極。 P 基區(qū)與 N 漂移區(qū)之間形成的 PN結(jié)反偏，漏源極之間無(wú)電流流過(guò)；在導(dǎo)電狀態(tài)，在柵源極間加正電壓 UGS，柵極是絕緣的，所以不會(huì)有柵極電流流過(guò)，但柵極的正電壓會(huì)將其下面 P 區(qū)中的空穴推開(kāi)，而將 P 區(qū)中的電子吸引到柵極下面的 P區(qū)表面。交流濾波電路由熔斷絲 FU熱敏電阻 RT、壓敏電阻 u和保護(hù)電容、電感組成。熱敏電阻RT是負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)電阻減小，電流增大。電容 C C4 是濾除交流電中的高頻諧波。 圖 3 1交流濾波電路 整流橋電路 如圖 32所示為半橋式整流電路。半橋式整流電路的作用就是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。半橋式整流電路常會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題是直流磁偏，產(chǎn)生直流磁通的原因在下面的電路進(jìn)行闡述。相關(guān)知識(shí)的介紹：在此相關(guān)開(kāi)關(guān)電源中存在ACDCACDC的轉(zhuǎn)換，其中 DCAC 的轉(zhuǎn)換是高頻轉(zhuǎn)換。 安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 33 半橋開(kāi)關(guān)電路 原理圖分析：當(dāng)前驅(qū)電路經(jīng)過(guò)濾波后在經(jīng)過(guò)橋式整流，然后電流入半橋開(kāi)關(guān)電路，當(dāng) V1 導(dǎo)通時(shí)， T1（ V1的導(dǎo)通時(shí)間）的一次磁通增大，增大的磁通為 A1。整個(gè)電路中的磁通為 N（ A1 A2），當(dāng) A2=0 時(shí)此時(shí)達(dá)到直流磁通。此電路中 VD7 和 VD8 分別提供維持 V1 和 V2 三極管的發(fā)射極電流 Ib。 驅(qū)動(dòng)變壓電路 如圖 34所示為驅(qū)動(dòng)變壓電路。 主控電路如圖 35 所示：它是基于 TL494 設(shè)計(jì)的， 1 腳的電壓為： URRR RU OVR VR 312930 301 1 1 ??? ?? 4 腳的作用是調(diào)整占空 比。當(dāng)V5導(dǎo)通時(shí)，意味著 Ube 則 UO 通過(guò)
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