开关稳压电源支娜总结.ppt

* */20 开关稳压电源 * */20 开关稳压电源 题目分析 1 方案选择 2 参数计算与器件选择 3 控制方案 4 其他 5 开关电源是具有最高功率密度的电源，按变换方式可分为下列四大类： （1）第一大类：AC/DC开关电源； （2）第二大类：DC/DC开关电源； （3）第三大类：DC/AC开关电源； （4）第四大类：AC/AC开关电源。 但目前只将前两类称为开关电源，而将后两类分别称为逆变器和变频器。 一、任务 设计并制作如图所示的开关稳压电源。 二、要求 在电阻负载条件下，使电源满足下述要求： 1．基本要求 输出电压UO可调范围：30V～36V； 最大输出电流IOmax：2A； U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%(UO=36V,IO=2A) IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%(U2=18V) 输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（Po/Pin） 具有过流保护功能，动作电流IO=2.5±0.2A U2在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率 IO在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率 2．发挥部分 进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）； 进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）； 进一步提高效率，使≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A） 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态； 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。 三、说明 DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。 U2可通过交流调压器改变U1来调整。DC-DC变换器（含控制电路）只能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。 本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP。 　 项 目 应包括的主要内容或考核要点 满 分 设计 报告 方案论证 DC-DC主回路拓扑；控制方法及实现方案；提高效率的方法及实现方案 8 电路设计与参数计算 主回路器件的选择及参数计算；控制电路设计与参数计算；效率的分析及计算；保护电路设计与参数计算；数字设定及显示电路的设计 20 测试方法与数据 测试方法；测试仪器；测试数据(着重考查方法和仪器选择的正确性以及数据是否全面、准确) 10 测试结果分析 与设计指标进行比较，分析产生偏差的原因，并提出改进方法 5 电路图及设计文件 重点考查完整性、规范性 7 总分 50 基本要求 实际制作完成情况 50 题目要求: 输出电压UO可调范围：30V～36V； 最大输出电流IOmax：2A； 保护功能 U2=15~21V UIN=(1.2)U2=18-26V 输出电压范围30-36V，升压1.15~2倍 Boost升压电路 Boost升压斩波电路拓扑结构 开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。 理想情况 实际情况 1、变压器选择 估算变压器容量 2、整流滤波电路 整流电路通常采用桥式整流，二极管的选择需考虑最大整流电流和最大 反向电压。整流二极管最常用的型号：1N4001~4007。也可使用整流桥堆。 滤波电容在选择时，电容越小输出纹波越大，电容越大二极管冲击电流过大， 综合考虑这两个因素来选择滤波电容（一般为几十到几百uF左右），通常需要 并联一个容量较小的电容。优点:简单易行，输出电压平均值高。 缺点:会减小整流二极管的导通角，造成功率因数降低，要用较大容量的整流二极管 为了降低纹波，采用LC低通滤波器，取截止频率fL=200 Hz，电容470μF 代入得L=215.80 μH，取220μH 2、Boost变换器 占空比D的计算 本文选择导通电阻小的IRF540作为开关管 其导通电阻为77mΩ（VGS=10V, ID=17A）。 IRF540击穿电压VDSS为55V ， 漏极电流最大值为28A（VGS =10 V， 25°C）， 允许最大管耗PCM可达50W 电力晶体管（GTR）耐压高、工作频率较低、开关损耗大；电力场效应管（Power MOSFET）开关损耗小、工作频率较高。从工作频率和降低损耗的角度考虑，选择