开关电源实习报告.doc

1 - 第十届TI杯电子设计竞赛培训 实 习 报 告 2012年7月8日 开关稳压电源 1.1工频变压器 工频变压器作为本电源降低电压的核心。它把有效值为220V的交流市电降低为20V的交流电压。为后级稳压环节输入一个低的直流电压做了准备。 1.2整流滤波 本电源整流采用4安的集成整流桥堆。前级滤波采用三个电容进行。如图1示，分别为C12，C14，C15。C14是一个1000uF的铝电解电容，它可以很好地滤除低频脉动成分，使整流输出波形变得很平滑。电容的高频小信号模型为电感、电容、电阻的串联。铝电解电容，由于其内部结构决定了它的高频等效电感比较大。再加之铝电解电容的容值比较大，这就导致它的自身谐振频率比较低。这样它可以很好地滤除低频杂波成分，但是对于高频杂波成分，它的滤除效果不是很好。这就需要给他并联一个0.1uF的瓷片电容C15，这样滤波器的带宽就会大大提高，可以滤除掉更多的杂波成分。C12是作为LM2576的输入滤波的，以保证输入LM2576的交流杂波成分更小。 1.3稳压 本电源稳压环节采用LM2576开关降压（Buck）型集成稳压芯片。其内部集成了52KHz的振荡器，功率管，PWM调制器和反馈环路。LM2576输出最大电流可以保证3A，输入最大电压40V。D4是一个肖特基二极管，型号为MBR20200。它是作为Buck电路的续流二极管使用的。电感L2是一个用铁粉磁环绕制的100uH的大功率电感，它是Buck电路的储能电感。L2和C13共同组成了一个LC滤波器。R12，R10是一个电阻串联分压网络。LM2576的4脚在分压网络分压点采集电压反馈给其内部误差放大器，控制PWM调制器改变PWM波的脉宽，从而控制功率管使输出电压稳定。调节R12的阻值可以实现电压从1.5V--21V线性可调。 图1. 开关型稳压电源原理图 1.4 电源测试指标 1.4.1测试工具和仪器 1 40MHz带宽示波器一台 2 3位半数字万用表3块 3 200Ω，100W负载1个 1.4.2各部分电压测试 序号 位置 电压/V 1 变压器输入交流电压 223 2 变压器输出交流电压 19.6 3 滤波器输出直流电压 25.3 4 稳压器输出直流电压 1.5--21V 1.4.3负载调整率 负载调整率指的是输出电流在额定范围变化时输出电压的变化率。（单位/V） 序号 轻载输出电压V1（200Ω） 半载输出电压V2（电流1.5A） 满载输出电压V3（电流3A） 负载调整率/% 内阻/Ω 1 5.0 4.5 4.1 20% 0.267 2 10.0 9.6 9.3 7.3% 0.2 3 15.0 14.4 12.4 18% 1.333 4 20.0 16.5 9.9 61.2% 4.4 平均负载调整率：26.7% 平均内阻：1.55Ω 1.4.4纹波电压测试 测试条件：电源满载，即输出电流3A。 序号 输出直流电压/V 纹波电压/mV 1 5V 150 2 10V 170 3 15V 600 4 20V 1250 1.4.5效率测试 本次测试的效率是从变压器输出到稳压输出的效率。 序号 输入电压/V 输入电流/A 输出电压/V 输出电流/V 效率 1 19.2 0.37 4.7 1.04 68.8% 2 18.4 0.68 9.8 1.03 80.7% 3 17.7 1.04 14.7 1.04 78.2% 4 17.5 1.21 18.0 0.99 84.2% RC文氏电桥振荡电路 图2. RC文氏电桥振荡电路原理图 图3. RC文氏电桥振荡Pspice仿真输出波形 2.1测试指标 振荡频率（f0=10.64kHz） 序号 频率/kHz 频偏/kHz 输出电压/V(有效值) 反馈系数Fv 1 9.615 0.385 0.77 0.337 2 9.724 0.276 2.0V 0.337 3 9.673 0.327 4.0V 0.337 4 9.553 0.447 6.6V 0.337 波形失真:失真较小。 3.实验总结 通过本次实验，我们对开关稳压电源和文氏电桥有了更深入的认识。本次电源是用开关型集成稳压芯片做的。开关电源高效，功率密度大等诸多优点使它成为电源发展的必然趋势。通过制作这个开关电源让我们也更好地理解了开关电源的工作原理，也认识到开关电源噪声大的缺点。RC文氏电桥电路，我们是用Pspice做了严格仿真的，仿真波形完美无缺。