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1、精选优质文档-倾情为你奉上 直流稳压电源的设计报告 作者: 指导老师: 摘要本设计由三个模块电路构成:交直流转换电路,DCDC变换电路,线性稳压电路。稳压电路采用两级稳压电路,前级为DCDC开关电源,后级为线性稳压电路,为了进一步提高效率,两级间采用了恒压差控制技术。DCDC变换器采用单端反激开关电源,具有效率高,输出电压范围宽,输出电流大的特点。二、设计任务及要求设计并制作交流变换为直流的稳压电源,其基本要求如下:稳压电源。在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%-20%条件下: 输出电压可调范围:+9+12V 最大输出电流:1.5A 负载调整率1%(最低输入电压下,空载到满载)纹
2、波电压(峰-峰值)5mV(最低输入电压下,满载)效率40%(输入电压9V、输入电压220V下,满载) 具有过流及短路保护功能。三.方案论证与比较 在本设计中,采用模块化设计思想。对整个电路以模块为单位,进行分析、比较和论证。 1稳压电路 方案一:采用单级开关电源,由220V交流整流后,经开关电源稳压输出。但此方案所产生的直流电压纹波大,在以后的几级电路很难加以抑制,很有可能造成设计的失败和技术参数的超标。 方案二:从滤波电路输出后,直接进入线性稳压电路(如图1所示)。线性稳压电路输出值可调,为912V直流电压输出。这种方案的优点是:电路简单,容易调试,但效率上难以保证。线性稳压电路的是输入端一
3、般为15V左右的电压,而其输出端只为912V,两端压降太大,功率损耗严重,使得总电路效率指标难以达成。 方案三:以方案二为基础,在线性稳压电路前加入DCDC变换器,采用脉宽调制(PWM)技术,并采用恒压差控制技术,如图2所示。 在这种情况下,由DCDC变换器来完成从不稳定的直流电压到稳定的直流电压的转变,由于采用脉宽调制技术和恒压差控制技术,使得线性稳压电路两端压差减少,电路消耗大幅度下降,解决了方案二中的效率低的难题。其次,由于使用脉宽调治技术,很容易进行过流、过热、自保恢复。此外,还可在DCDC变换器中加入软启动电路,以抑制开关机时的“过冲”。我们采用这一方案。 2DCDC变化器 方案一:
4、Boost型DCDC升压器。很容易实现,但输入输出电压电压比太大,占空比大,输出电压范围小,难以达到较高的指标。 方案二:带变压器的开关电源,可做到输出电压范围宽,开关管占空比合适。 本设计采用方案二。 3线性稳压电路 本电路的目的是在第一步稳压的基础上实现线形高精度的稳压,降低纹波,提高电压调整率和负载调整率,最终达到题目的指标要求。原理图如图A-1-6所示。 此电路继承了DC-DC变换器的输出电压,接到由运放组成的比较电路的正端输出脚。输出电压经过电阻分压之后反馈至运放的负输出端。运放的输出电压控制达林顿管的发射级电压,得到所需的高度稳定的直流电压。参数计算:UO=UREF*(RX+R5+
5、R6)/(R5+R6)四.电路设计及参数计算 1.稳压电源(第一模块) (1)交直流转换电路。本电路的目的在于从50Hz、220V的交流电压中得到直流电压。电路如图3所示。 当输入为220V交流电压时,首先通过变压器降至17V左右交流电压。整流部分选用了全波桥式整流电路,输出为22V直流电压。 (2)DCDC转换电路 使用此电路的目的在于最大限度地降低模块的功耗,同时,为下一级提供一个稳定的直流电压。它的电路图如图4所示。 DCDC电路为由核心芯片TL494作控制的单端PWM降压型开关稳压电路。图中R10与C5 决定开关电源的开关频率。电阻R8作为限流保护电阻用。其片内误差放大器(EA1)的同
6、相输入端(脚2)通过5.1k电阻(R7)接入反馈信号,从后级线性稳压电路得到分压。开关管采用PNP型大功率晶体管。 工作原理:在恒定频率PWM通断中,控制开关通断状态的控制信号是通过一个控制电压Ucon与锯齿波相比较而产生的。控制电压则是通过偏差(即实际输出电压与其整定值之间的差值)获得的。锯齿波的峰值固定不变,其重复频率就是开关 的通断频率。在PWM控制中,这一频率保持不变,频率范围为几千赫到几百千赫。当放大的偏差信号电平高于锯齿波的电平时,比较器输出高电平,这一高电平的控制信号导致开关导通,否则开关处于关断状态。当后级反馈高于TL494的基准电压5V时,片内误差放大器EA1输出电压增加,将
7、导致外接晶体管T和TL494内部T1、T2管的导通时间变短,使输出电压下降到与基准电压基本相等,从而维持输出电压稳定,反之亦然。 参数计算: 由R10=39k,C5=0.001F,得振荡频率fosc=28.2kHz。为保证电流连续,电感取值不能太小,但也不能太大。计算如下: Lmin=(UI-UO)/(2*IO)TON=(35-10)/(2*1.5)*0.000 02 =0.000 167H=167H CU0*TOFF/(8*L*f*UO) =15*10*0.000 001/(8*0.001*30*1 000*0.1) =0.000 00625F=6.25F IOP=ILP=(UI-UO)/(
8、2*L)* TON+IO =(35-10)/(2*0.001)*0.000 02+1.5 =0.25+1.5=1.75A(2)线性稳压电路 本电路的目的是在第一级稳压的基础上实现线性高精度稳压,降低纹波,提高电压调整率和负载调整率,最终达到题目的指标要求。原理如图5所示。此电路继承了DCDC变换器的输出电压。在本电路中,首先输入电压在精密稳压电源上产生一个稳定的参考电压,接到由运放组成的比较电路的正端输入脚。输出电压经过电阻分压之后反馈至运放的负输入端。运放的输出电压控制达林顿管的发射极电压,得到所需的高度稳定的直流电压。 参数计算: UO=UREF*(RX+R5+R6)/(R5+R6)取RX
9、=3k,R5=1K,UREF=6V,则当R6=0.67K时 UO=(2.5*6)/(1+0.67)=9V当R6=0.25K时 UO=(2.5*6)/(1+0.25)=12V 恒压差控制 DC-DC转换电路和线性稳压电路间采用恒压差控制,即:通过反馈,使DC-DC变换电路输出电压与线性稳压器输出电压差值恒定,这样,既可保证线性稳压电路所需的电压差,又降底了线性稳压电路低压输出时的损耗,提高稳压模块的整体效率。而且,在整个模块输入电压发生较大幅度变化时也能够进行高精度稳压,纹波也会因此降低。在这一模块电路中,还接有软启动电路。在开关机时,对生过现象有相当大程度上的抑制。同时,同过控制DC-DC变换器的脉宽,可实现过热,过流保护。五 数据分析及性能指标 (1)稳压电源在规定范围内输入电压,调节输出电压,用万用表测输出端电压范围:1.25V10.63V。测的的最大输出电流可达:接入负载,改变负载大小,用数字电压表测负载电压, ( 2 ) 计算负载调整率为:用示波器观察输出电压,得纹波电压(峰-峰值)10.3mv。在输入端接入交流功率表,输出端接入直流电压表和直流电压表,测得:Pin= 14.28 W ,Uo= 7.74 V,Io= 0.83 A。计算效率为:= 44.99 % 。 专心-专注-专业