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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流直流稳压电源的设计设计.精品文档.直流稳压电源的设计 摘 要 本设计系统采用PWM发生器及驱动器为核心，设计附有储存、滤波、分时导通的可调直流稳压电源系统，具有结构简单、成本低、精度高等优点。很大程度上满足了稳压电源的应用需求，稳压电源以体积小、可调控范围广、效率高、应用范围广的目的而设计的。设计一个双管正激式它激型开关稳压电源电路，使其符合测量要求，主要过程是两个开关管分别轮流导通，传送能量使变压器变压，电流通过二极管和电感L给电容C充电同时对负载Rl供电。通过导通周期的互补，电容的充放电发生变化，这样就会使输出电源电压的范围发生变化。通过
2、芯片SG3525进行反馈控制电路的占空比，输出采用滤波电路来实现设计要求。 关键词：滤波电路，稳压电源电路，SG3525，双管正激式开关电源。 AbstractThis design system using PWM generator and drive as the core, the design attached storage, filter, time-sharing conduction of adjustable dc regulated power supply system, has the advantages of simple structure, low cost
3、and high accuracy. To a large extent satisfy the application demand of regulated power supply, regulated power supply with small size, wide regulating range, high efficiency, wide application scope and the purpose of design.Design a two pipe is shock type it shock type switch stabilized voltage supp
4、ly circuit, make it conform to the requirements of the measurement, process are two main switch tube respectively conduction in turn, transmits energy transformer transformer, current through the diode and the inductance L to charging capacitance C to Rl load power supply at the same time. By conduc
5、ting periodic complementary, charge and discharge capacity changes, this will make the output voltage range change. Through the chip SG3525 feedback control circuit of the duty cycle, output filter circuit is used to achieve the design requirements. key words: filter circuit, voltage stabilizing cir
6、cuit,SG3525, the two pipe is shock type switching power supply.目 录第1章 绪 论11.1 选题目的及意义11.2 国内外研究概况21.3 本文主要设计内容3第2章 方案论证与设计52.1 DC/DC主电路拓扑52.2 控制方法及实现方案52.3 提高效率的方法和实现方案7第3章 电路设计和参数计算93.1 主回路器件的选择及参数计算93.2 控制电路设计与参数计算123.3 辅助电源电路设计与参数计算153.3.1 参数计算153.3.2 吸收回路电路的设计173.3.3 MOSFET的选择183.3.4 续流二极管的选择19第
7、4章 测试分析194.1 测试方法204.2 测试仪器204.3 测试数据204.4 测试结果分析20第5章 芯片简介225.1 主控芯片G3525简介225.2 辅助电路主控芯片UC3843简介255.3 运算放大器lm358芯片简介27结 论31致 谢32参考文献33附录A 主电路图35附录B 辅助电路图27附录C 主电路选材清单28附录D 辅助电路选材清单39附录E 实物图40ContentsChapter Introduction11.1 Purpose and significanc11.2 General research situation at home and abroad2
8、1.3 Mainly studies design conten3ChapterII Demonstration and design52.1 DC/DC main circuit topology52.2 Control methods and implementation schem52.3 Efficiency methods and implementation scheme7ChapterIII Circuit design and parameter calculation93.1 The main circuit components selection and paramete
9、r calculation93.2 Control circuit design and parameter calculation123.3 The auxiliary power circuit design and parameter calculation153.3.1 Parameters are calculated153.3.2 Absorption loop circuit design173.3.3 Choose MOSFET183.3.4 Choose stream tube very nine19ChapterIV Test analysis194.1 Test meth
10、od204.2 Test instruments204.3 Test data204.4 Test results analysis20ChapterV Chips profile225.1 Master control chip G3525 profile225.2 Introduction auxiliary circuit control UC3843 chip255.3 Operational amplifier lm358 chips profile27Conclusion31Acknowledgements32References33Appendix A main circuit
11、diagram35Appendix B auxiliary circuit diagram27Appendix C main circuit material listing28Appendix D auxiliary circuit selection in listing39Appendix E physical figure40第1章 绪 论1.1 选题目的及意义随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能
12、够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要1-3。本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。直流稳压电源作为直流能量的提供者，在各种电子设备中，有着极其重要的地位，它的性能良好与否直接影响整个电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的日益发展的电源技术也得到了很大的发展，它从过去一个不太复杂的电子线路变为今天具有较强功能的模块。实现电源稳定的方式，由传统的线性稳压发展到今天的开关式稳压，电源技术正从过去附属于其它电子设备状态，逐渐演变为一个电子学科的独立的分支4-6。现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术
13、。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用7。当今社会电子设备给人们带来了极大地便利，但是任何一 种电子设备都必须要一个稳定的电源电路来保证它的正常工作，可以说电源电路是一切电子设备的基础。而直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位8。直流稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。(1)线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的)；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声。(2)开关型直流稳压
14、电源与线性稳压电源不同的一类稳电源，它的电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹9-12。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态；开关电源因此而得名13。 可调直流稳压电源(开关型) 开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠；缺点相对于线性电源来说纹波较大（一般1%VO(P-P),好的可做到十几mV(P-P)或更小)。它的功率可自几瓦几千瓦均有产品14-16。开关型直流稳压电源可分为AC/DC电源、DC/DC电源、通行电源、电台电源、模块电源、特种电源19-22。开关电源的高频化就必然对传统的PW
15、M开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的的可靠性大大提高23-25。1.2 国内外研究概况电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自源，因此，电源越来越受到人们的重视。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。在近半个世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、
16、性能稳定等优点而逐步取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电器设备、家用领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。到21世纪小型电子设备的发展更加迅速和更加普及，但是现在很多的小型电子设备都是依靠电池来供电的，所以开发一种新型的开关电源应用于小型电子设备中就显得非常重要了1。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整
17、流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术2。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献4。1.3 本文主要设计内容 在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：输入直流电压DC41DC57V，输出电压可调，具有输出恒流限制功能，且限制电流可调。 （1）输出电压
18、Vo：DC030V可调； （2）输出恒流限制Io：03A可调； （3）输出噪声纹波电压峰-峰值Vopp1V（Udc=48V,Vo=30V,Io=3A）； （4）DC-DC变换器的效率70%（Udc=48V,Vo=30V,Io=3A）5。 图1-1 系统框图第2章 方案论证与设计2.1 DC/DC主电路拓扑 可完成此方案的DC/DC变换器的拓扑有：反激式，双管正激等。为满足效率在70%以上，且能进一步提高到85%以上，通过以前做实验实测的结果可知双管正激式开关电源可达到90%以上，另外，双管正激电路可靠性高，无直通危险，故选择双管正激作为本方案的主电路拓扑6。 图2-1 双管正激主拓扑结构 2.
19、2 控制方法及实现方案 在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率稳压电源的组成可以用图2-2表示，它是由变压器，整流，滤波，和稳压电路等四个部分组成7。 图 2-2主电路组成框图 电源变压器是将直流48V的电压变为所需要的电压值，由于此直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有正负10%左右的波动），负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。 当负载要求功率较大，效率较高时，常采用开关稳压电源8。 双管正激电路中驱
20、动MOSFET的方波占空比不能大于0.5，故可选SG3525作为控制芯片。若采用直接驱动MOSFET可能由于G极电压低于S极，而无法驱动MOSFET，因此采用变压器隔离驱动。为能达到使输出电压0-30V可调，输出电流0-3A可调的目的，需要使误差放大器的基准从零开始变化，而SG3525内部误差放大器的基准无法调到0V ，故采用外接的运放作为误差放大器使用。 若实现稳压电源，首先就要就电路进行稳压。在稳压方面可选用变压器来完成，然后要对输入的电压进行调节，在调节方面，可选用可调节三端正电压稳压器进行调节（LM358）。由于电流幅值变化很大，所以需要用电容对电流进行滤波，然后输出即可。衡量稳压器的
21、性能有许多指标，例如额定输出电压、电流和电压调节范围等，这属于特性指标；稳压系数、等效内阻、纹波电压（即交流电压分量）等属于质量指标。自动化程度，用来说明维护人员离开时，例如，是否具有自动开机、停机性能，故障检测等。经济指标，主要有效率和功率因数等9。 由于电源需要从零开始调节，所以利用主电路自身给芯片供电是不可行的，需要外加电源给芯片供电，因此设计一三路输出的反激式开关电源给主电路芯片供电。 本设计给出了SG3525控制的双管正激式开关电源进行输出电压，电流可调的基本原理和实现方案。整个系统由整流滤波电路，DC/DC变换电路，输出电压电流采样电路，控制电路，等几部分组成11。2.3 提高效率
22、的方法和实现方案1、增大高压电容容量、加强变压器制作工艺，减小漏感、增大分压取样电阻阻值、减少输入热敏电阻阻值、增大LED供电电阻值。正激式：开关管导通时传输能量，适合于200W以下的供电电路。它的高频变压器传输效率高于反激式，可使变压器体积更小、输出纹波较反激式小，需要计算滤波电感的参数，开关损耗小于反激式、噪声小于反激式、元件数目比反激式多。200W以上的电子产品在日常使用较少，正激式适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及，这也就是正激式用量多余反激式的原因。开关电源的功耗包括由半导体开关、磁性元件和布线等的寄生电阻所产生的固定损耗以及进行开关操作时的开关损耗
23、。对于固定损耗，由于它主要取决于元件自身的特性，因此需要通过元件技术的改进来予以抑制。在磁性元件方面，对于兼顾了集肤效应和邻近导线效应的低损耗绕线方法的研究由来已久。为了降低源自变压器漏感的开关浪涌所引起的开关损耗，人们开发出了具有浪涌能量再生功能的缓冲电路等新型电路技术。以下是提高开关电源效率的电路和系统方法： （1）ZVS（零电压开关）、ZCS（零电流开关）等利用谐振开关来降低开关损耗的方法。 （2）运用以有源箝位电路为代表的边缘谐振（Edge Resonance）来降低开关损耗。 （3）通过延展开关元件的导通时间以抑制峰值电流的方法来减少固定损耗。 （4）在低电压大电流的场合通过改善同步
24、整流电路的方法来减少固定损耗。 （5）利用转换器的并联结构来减少固定损耗。 其中，第一种方法对于降低开关损耗极为有效，但问题是因峰值电流和峰值电压所导致的固定损耗将会增加。2、将所有的续流二极管由快恢复二极管改成肖特基二极管，肖特基二极管具有相同的快恢复特性，另外其正向导通压降为0.3V快恢复二极管1V，因此在通态电流一样时其产生的功耗要小，将开关管采用SUM60N10 从而达到了提高效率的目的。纹波电压就是叠加在输出直流电压上的交流电压分量，通常经滤波及稳压后，它的数值在几毫伏以内，以不影响电子设备工作为准。可用一个容量较大的电容器与交流毫伏表串联进行测量，此电容是隔直流用的降低纹波电压从而
25、提高效率12。 第3章 电路设计和参数计算3.1 主回路器件的选择及参数计算(1) 在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流二极管。其实还是个二极管只不过它在这起续流作用而以。续流二极管通常是并联在线圈的两端，线圈在通过电流时，会在其两端产 生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件的反向击穿电压时，会把原件如三极管，等造成损坏。续流二极管并联在线两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护
26、了电路中的其它原件的安全。续流二极管经常和储能元件一起使用，防止电压电流突变，提供通路。电感可以经过它给负载提供持续的电流，以免负载电流突变，起到平滑电流的作用。通常应用在开关电源,继电器电路,可控硅电路,IGBT等电路中,应用非常广泛。在开关电源中，续流二极管通常和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路与变压器原边并联。当开关管关断时，续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量，防止感应电压过高，击穿开关管。本设计续流二极管：由输出最大功率为90W，设最小的效率为70%，则输入的最大功率为，128.57W，由输入为DC41V57V得到电流为2.26A。故选择额定电流为3A，耐压值为75V的MB
27、R20100。 (2)电解电容是电容的一种，介质有电解液，涂层有极性，分正负，不可接错。电容(Electriccapacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。瓷片电容陶瓷电容无极性。陶瓷电容的容量一般较小，用于信号源滤波，可用于消除高频干扰。 本设计滤波电容为保证滤波效果和耐压值选取：470uF/160V。(3
28、) MOSFET栅极电荷和导通阻抗S是选择管子的重要一部分，是因为二者都对电源的效率有直接的影响。对效率有影响的损耗主要分为两种形式传导损耗和开关损耗。栅极电荷是产生开关损耗的主要原因。栅极电荷单位为纳库仑(nc)，是MOS管栅极充电放电所需的能量。栅极电荷和导通阻抗RDS(ON) 在半导体设计和制造工艺中相互关联，一般来说，器件的栅极电荷值较低，其导通阻抗参数就稍高。开关电源中第二重要的MOS管参数包括输出电容、阈值电压、栅极阻抗和雪崩能量。某些特殊的拓扑也会改变不同MOS管参数的相关品质，例如，可以把传统的同步降压转换器与谐振转换器做比较。谐振转换器只在VDS (漏源电压)或ID (漏极电
29、流)过零时才进行MOS管开关，从而可把开关损耗降至最低。这些技术被成为软开关或零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)技术。由于开关损耗被最小化，RDS(ON) 在这类拓扑中显得更加重要。低输出电容(COSS)值对这两类转换器都大有好处。谐振转换器中的谐振电路主要由变压器的漏电感与COSS决定。此外，在两个MOS管关断的死区时间内，谐振电路必须让COSS完全放电。 本设计MOSFET：由于所承受的电压为57V，最大平均电流为3.16A。故选取最大耐压值为100V，额定电流为60A的SUM60N10。 (4) 主变压器：由AP法公式，求得AP=0.5034cm4选取EE40、PC40作为变压器
30、的铁芯，其AP=1.3824cm4；由，求得原边匝数为：8匝，副边：，求得副边匝数为14匝。由J=4.32A/mm2， 推得原边线径为0.9895mm，考虑肌肤效应采用4 股0.53 并饶。 推得副边线径为0.747mm，考虑肌肤效应采用 2股0.53mm并饶。(5)在典型的降压拓扑结构电路中，当开关管（Q1）闭合时，电流开始通过这个开关流向输出端，并以某一速率稳步增大，增加速率取决于电路电感。根据楞次定律，di=E*dt/L，流过电感的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量，再除以这个电感值。由于流过负载电阻RL的电流稳定增加，输出电压成正比增大。在达到预定的电压或电流限值时，控制集成电路
31、将开关断开，从而使电感周围的磁场衰减，并使偏置二极管D1正向导通，从而继续向输出电路供给电流，直至开关再度接通。这一循环反复进行，而开关的次数由控制集成电路来确定，并将输出电压调控在要求的电压值上。电感值对于在开关断开期间保持流向负载的电流很关键。所以必须算出保持降压变换器输出电流所必需的最小电感值，以确保在输出电压和输入电流处于最差条件下，仍能够为负载供应足够的电流。本设计滤波电感：由,ION=3A得IOC=0.3A 。得到L=496uH。 选择磁芯77439A7，相对磁导率Ur为60 Al=135 OD=4.7cm ID=2.374cm Ht=1.892cm求得匝数N=53求得线径为0.9
32、406mm 采用1mm。(6) 滤波电容纹波：由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。为了达到设计要求，使电源是一个直流稳压电源，为了使输入电源和负载等条件变化时对输出造成最小的影响，可以通过减小电源的导线电阻，滤波电路，增加容性负载能力，通过取样进行比较放大，调节输出，使输出保持稳定。 设纹波电压为0.3V 由公式 求得C=470uF11。图3-1 主回路3.2 控制电路设计与参数计算
33、双管正激电路中驱动MOSFET的方波占空比不能大于0.5，故可选择SG3525作为控制芯片。若采用直接驱动MOSFET可能由于G极电压低于S极，而无法驱动MOSFET，因此采用变压器隔离驱动。为能达到使输出电压0-30V可调，输出电流0-3A可调的目的，需要使误差放大器的基准从零开始变化，而SG3525内部误差放大器的基准无法调到0V ，故采用外接的运放作为误差放大器使用。采用外接正负电源的运放作为误差放大器，其基准由SG3525的16脚输出的5V外接电位器提供。 频率的确定：设定开关频率为71KHz 由SG3525可得其CT=102 RT=10K RD=10。采样电阻的确定，由在基准为5V时
34、输出电压为30V，并考虑功率等因素选取4.7K 和23K串联分压，如图3-2所示。图3-2 控制电路图3-3 控制电路驱动波形隔离驱动变压器如图3-4所示：若采用直接驱动MOSFET可能由于G极电压低于S极，而无法驱动MOSFET，因此采用变压器隔离驱动。为了保证MOSFET完全导通，设计变压器匝比为30:40:4019 。 图3-4 隔离驱动变压器3.3 辅助电源电路设计与参数计算3.3.1 参数计算 辅助电路采用反激式开关电源，输出为一个5V，一个是12V，一个是-12V，由UC3843控制，开关频率为82KHz，如图3-5所示。 反激变压器的计算 （1）原边匝数Np: 求得Np=22。
35、（2）原边电感量Lp： 求得Lp=116.279uF。(3) 5V输出副边匝数Ns5: 求得Ns5=6。 (4) 12V输出副边匝数Ns12： 求得Ns12=11。 同理可得-12V输出绕组：Ns-12=11。(5) 辅助绕组匝数 求得Naux=14。(6) 启动电阻 求得R=22K。(7) RT CT选取 由公式 及f=82KHz 综合考虑选取RT=10K CT=222，原边峰值电流采样电阻推出 R=0.39/1W。 图3-5 辅助电源主电路3.3.2 吸收回路电路的设计 吸收电路它由电阻Rsn、电容Csn和二极管VDs构成。电阻Rs也可以与二极管VDs并联连接。吸收电路对过电压的抑制要好于
36、吸收电路，与电路相比Vce升高的幅度更小。由于可以取大阻值的吸收电阻，在一定程度上降低了损耗。 吸收回路原理若开关断开，蓄积在寄生电感中能量通过开关的寄生电容充电，开关电压上升。其电压上升到吸收电容的电压时，吸收二极管导通，开关电压被吸收二极管所嵌位，约为1V左右。寄生电感中蓄积的能量也对吸收电容充电。开关接通期间，吸收电容通过电阻放电，如图3-6所示。 本设计吸收电阻 求得Rsn=6.8K/2W。 吸收电容 求得Csn=103/1KW。图3-6 吸收回路3.3.3 MOSFET的选择 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极
37、之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。功率MOSFET的内部结构，其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET。本设计由于MOSFET所承受的电压为200V选择IRF640。3.3.4 续流二极管的选择 续流二极管都是并联在线圈的两端，线圈在通过电流时，会在其两端产 生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件
38、的反向击穿电压时，会把原件如三极管，等造成损坏。续流二极管并联在线 两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护了电路中的其它原件的安全。 在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流二极管。其实还是个二极管只不过它在这起续流作用而以，经常和储能元件一起使用，防止电压电流突变，提供通路。电感可以经过它给负载提供持续的电流，以免负载电流突变，起到平滑电流的作用！在开关电源中，就能见到一个由二极管和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路与变压器
39、原边并联。当开关管关断时，续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量，防止感应电压过高，击穿开关管。 本设计为考虑提高效率，使用MBR2010010。第4章 测试分析4.1 测试方法 采用外接滑动变阻器作为负载测试输出电流，带负载能力，记录并计算效率，采用示波器测量输出纹波电压，输出波形，改变采样电路反馈环节中的滑动变阻102阻值从而改变输出电压、电流的变化。4.2 测试仪器 万用表 、示波器、滑动变阻器、直流稳压源、电流表、电压表。4.3 测试数据 输出电压 ：030V、输出电流 ：03A、电压纹波噪声：400mV、效率70%。4.4 测试结果分析 这次设计制作的可变电压电源是成功的，在输出端
40、可以输出3-10V的电压并且是稳定的各点的参数也符合要求。但是这个过程中出现了一个错误因为没有齐纳二极管所以买了一个发光二极管来代替器材，买完之后就开始焊接没有去深入探讨。所以一直是根据设计的图来焊接的最后焊接完成之后测试却不能达到效果调节电位器电压的变化范围，只有零点伏而且总在4V左右变化。没有得到结果只好深入电路图，最后发现买的发光二极管反接的，因为书上的齐纳二极管是反接的，但没有去想这二者是不一样的，发光二极管只有在导通是的压降才会等于2V左右，但齐纳二极管是反相时稳定2V左右的电压这里便是一个很关键的地方，只好把发光二极管拆下来重新正相焊接上去。再经过测试输出电压可以在3-10V之间变
41、化也是稳定输出的， 通过这次的设计制作我又得到了一个教训。当给定的器材不一样时要适当地进行探讨原理图是否还可以照用还是要经过变化才可以用的，不能照着书上的一路走下去，要学会思考变化之后的影响，对每一个细节都要进行深入的探讨，这样才不容易犯错。基本完成设计要求，仍有改进空间。第5章 芯片简介5.1 主控芯片G3525简介随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用。为此，美国硅通用半导体公司推出了SG3525，以用于驱动N沟道功率MOSFET。SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动
42、能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。其性能特点如下： 1)工作电压范围宽： 835V。 2)内置51 V10的基准电压源。 3)芯片内振荡器工作频率宽100Hz400 kHz。 4)具有振荡器外部同步功能。 5)死区时间可调。为了适应驱动快速场效应管的需要，末级采用推拉式工作电路，使开关速度更陕，末级输出或吸入电流最大值可达400mA。 6)内设欠压锁定电路。当输入电压小于8V时芯片内部锁定，停止工作(基准源及必要电路除外)，使消耗电流降至小于2mA。 7)有软启动电路。比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8，可外接软
43、启动电容。该电容器内部的基准电压Uref由恒流源供电，达到2.5V的时间为t=(2.5V50A)C，占空比由小到大(50)变化。 8)内置PWM(脉宽调制)。锁存器将比较器送来的所有的跳动和振荡信号消除。只有在下一个时钟周期才能重新置位，系统的可靠性高。 SG3525是定频PWM电路，采用原理16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图5-1所示，内部原理框图如图5-1所示18。图5-1 SG3525内部原理框图 图5-2 引脚功能说明1、Inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。2、Noni
44、nv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。3、Sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。4、OSC.Output(引脚4)：振荡器输出端。5、CT(引脚5)：振荡器定时电容接入端。6、RT（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。7、Discharge(引脚7)：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。8、Soft-Start(引脚8)：软启动电容接入端。该端通常接一只5的软
45、启动电容。9、Compensation(引脚9)：PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。10、Shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。11、OutputA（引脚11）：输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。12、Ground(引脚12)：信号地。13、Vc(引脚13)：输出级偏置电压接入端。14、OutputB（引脚14）：输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。15、Vcc（引脚15）：偏置电源接入端。16、Vref(引脚16
46、)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。 直流电源Vs从脚15接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的元器件作为电源。振荡器脚5须外接电容CT，脚6须外接电阻RT。振荡器频率厂由外接电阻RT和电容CT决定，振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出，误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器的两个输出互补，交替输出高低电平，将PWM脉冲送至三极管VT1及VT2的基极，锯齿波的作用是加入死区时间，保证VT1及VT2不同时导通。最后，VTl及VT2分别输出相位相差为180的PWM波。 采用SG3525集成PWM控制器作为控制芯片，它的外围电路简单。电路中的锯齿波生成电路由RT、CT和内部电路组成，本设计取CT=102，RT=10k，RD=100，经计算振荡器输出频率f=700Hz18。5.2 辅助电路主控芯片UC3843简介 UC3843 是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流至直流变换器应用而设计，为设计人员