电源开关课程设计.doc

开关稳压电源设计 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人的工作、生活的关系日益密切，电力电子设备都离不开可靠的电源。开关电源和线性电源相比，二者都随着输出率关上，反而高于开关电源，这一点称为本钱反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，本钱反转点日益向低翰出电力端移动，这为开关电源提供了广阔发展空间。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小犁化，拜使开关电源进进更广泛的应用领域。特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用，在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 图1-1 开关稳压电源基本原理框图 整流滤波电路 图2-1 输入整流滤波电路 电子设备的电源线是电磁干扰（EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成。IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。 交流输入220V时，整流采用桥式整流电路。如果将JTI跳线短连时，则适用于110V交流输入电压。由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。所以在整流桥前加入由电阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。电路如图2-1所示： 反激式变换器 根据电路的结构形式的不同，脉宽式变换器可分为：正激式、反激式、半桥式、全桥式、推挽式和阻塞式。 所谓反激式是指变压器的初级极性与次级极性相反。反激式变换效率较高，线路简单，能多路输出。 当开关管VT截止时，变压器初级所积蓄的电能向次级传送，这时变压器的次级绕组下端为负，上端为正，二极管VD正向导通，导通电压经过电容C滤波后向负载RL供给电能。当变压器的初级储存的电能释放到一定程度后，电源电压Vin通过变压器的初级绕组N1向三极管VT的集电极充电，N1又开始储能。V1上升到一定程度后，三极管VT截止，又开始新一轮放电。在充电周期，变换器的输出电压为Vo=Vin *D*（N1/N2）。变换器电路如图2-2所示。 图2-2 变换器电路 TL431 图2-3 TL431基本原理图 TL431相当于一只可调节的齐纳稳压二极管，输出电压由外部的R1,R2来设定，Vo=VKA=(1+R1/R2)*VREF 。R3是限流电阻，VREF是常态下的基准稳压端。 图 所示是TL431的等效电路，它主要由误差放大器A 、外接电阻分压器上所得到的取样电压、2.5V基准稳压源Vref 、NPN型晶体管VT（用以调节负载电流）和保护二极管VD（防止A、K极性相反）组成。 当输出电压Vo上升时，取样电压VREF也随之上升，使取样电压大于基准电压Vref 致使晶体管VT导通，其集电极电位下降，即输出电压Vo下降。TL431的基本原理图分别如图2-3所示： MC33374 MC33374采用8引脚双列直插式封装（DIP-8）或五脚TO-220式封装管脚排列。内部结构主要包括九个部分：振荡器、并联调整器\误差放大器、脉宽调制比较器与脉宽调制触发器、电流极限比较器及功率开关管、启动电路、欠压锁定电路、过热保护电路和状态控制器。MC33374内部结构如图2-5所示，其各管脚功能说明如下： 管脚1（VCC）：工作电源电压输入端。在启动芯片时，必须通过管脚5（D）给该管脚供给10V以下的工作电压。当VCC8.5V（工作阀值电压）时，启动电路中的MOS场效应管立即关断，而功率开关管开始工作，从高频变压器次级线圈上即可获得正常输出电压，此时改由反馈给芯片供电。一旦电源发生过载或短路故障，致使VCC7.5V(欠压阀值电压)，功率开关管就关断，而共启动用的MOS场效应管则工作，芯片进入自启动工作模式。 管脚2（FB）：反馈输入端。该端经内部15Ω电阻接误差放大器的反向输入端，能周期性的控制功率开关管的通断。反馈的上下阀值电压分别为8.5V 7.5V，有1V的滞后电压。此端通常与VCC端连通，并且接反馈线圈的输出电压。显然，反馈电压值就就反映了开关电源输出电压的高低。反馈线圈的输出电压，经高频整流滤波后形成反馈输出电压，再通过光耦合器中的光敏三极管接反馈端。光耦合器的发射管接在取样电路中。反馈端经过R3，C5接地。C5具有三个作用：（1）启动电路定时电容；（2）兼做补偿电容，与R3 一起对反馈环路进行频率补偿；（3）作为工作电压VCC的