開關(guān)電源設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　開關(guān)電源(Switching Mode Power Supply，英文縮寫為SMPS)又稱為開關(guān)穩(wěn)壓電源，問世后在很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源。隨著全球?qū)δ茉磫栴}的越來越重視，電子產(chǎn)品的耗能問題將愈來愈突出，如何降低其待機(jī)功耗，提高供電效率成為一個(gè)急待解決的問題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可

2、靠，但它存在著效率低(只有40%～50%)、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點(diǎn)。為了提高效率，人們研究出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達(dá)85%以上，穩(wěn)壓范圍寬；除此之外，還具有穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。正因?yàn)槿绱?，開關(guān)電源被譽(yù)為高效、節(jié)能型電源，代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，并已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中[1]。</p>

3、<p>　　1.1 開關(guān)電源的特點(diǎn)</p><p>　　1.1.1 開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　(1) 功耗小，效率高。晶體管V在激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)下，它交替地工作在導(dǎo)通—截止和截止—導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度很快，頻率一般為50kHz左右，在一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開關(guān)晶體管V的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達(dá)到80

4、%。</p><p>　　(2) 體積小，重量輕。采用高頻技術(shù)，省掉了體積笨重的工頻變壓器。由于調(diào)整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因，所以開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積小，重量輕。</p><p>　　(3) 穩(wěn)壓范圍寬。從開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由激勵(lì)信號(hào)的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號(hào)電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能夠

5、保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。此外，改變占空比的方法有脈寬調(diào)制型和頻率調(diào)制型兩種。開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，靈活地選用各種類型的開關(guān)穩(wěn)壓電源。</p><p>　　(4) 濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz，是線性穩(wěn)壓電源的1000倍，這使

6、整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍；即使采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了500倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開關(guān)穩(wěn)壓電源時(shí)，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/500～1/1000。電路形式靈活多樣，有自激式和他激式，有調(diào)寬型和調(diào)頻型，有單端式和雙端式等等，設(shè)計(jì)者可以發(fā)揮各種類型電路的特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)出能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的開關(guān)穩(wěn)壓電源。</p><p>　　1.1.2 開關(guān)電源的缺點(diǎn)</p

7、><p>　　電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率指標(biāo)較差，對(duì)負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，輸出紋波電壓和噪聲電壓較高，不適合制作精密穩(wěn)壓電源。一種改進(jìn)方案是把它當(dāng)做前級(jí)穩(wěn)壓器來使用，而把開關(guān)式穩(wěn)壓器或低壓差穩(wěn)壓器作為后級(jí)穩(wěn)壓器，構(gòu)成兩級(jí)穩(wěn)壓的高效、精密穩(wěn)壓電源。</p><p>　　1.2 開關(guān)電源的基本工作原理</p><p>　　1.2.1 開關(guān)電源的組成部分</p&g

8、t;<p>　　開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。其電路比較復(fù)雜，基本構(gòu)成如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 開關(guān)電源的基本構(gòu)成</p><p>　　主要由以下5部分構(gòu)成：①輸入整流濾波器：包括從交流電到輸入整流濾波器的電路。②功率功率管(VT)及高頻變壓器(T)。③控制電路(PWM調(diào)制器)，含振

9、蕩器、基準(zhǔn)電壓源(UREF)、誤差放大器和PWM比較器，控制電驢能產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，其占空比受反饋電路的控制。④輸出整流濾波器。⑤反饋電路。除此之外，還需增加偏置電路、保護(hù)電路等。其中，PWM調(diào)制器為開關(guān)電源的核心。</p><p>　　1.2.2 開關(guān)電源的工作過程</p><p>　　交流電網(wǎng)電壓進(jìn)入輸入電路后，經(jīng)輸入電路中的線路濾波器、浪涌電流控制電路以及整流電路，變換成直流電壓。

10、其中線路濾波器及浪涌電流控制電路的主要作用是削弱由電網(wǎng)電源線進(jìn)入的外來噪聲以及抑制浪涌電流，整流電路則完成交流到直流的變換，可分為電容輸入型和扼流圈輸入型兩大類，開關(guān)電源中通常采用電容輸入型。功率變換電路是整個(gè)開關(guān)電源的核心器件，它將直流電壓變換成高頻矩形脈沖電壓，其電路主要由開關(guān)電路和變壓器組成。開關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)方式分為自激式和他激式兩大類；開關(guān)變壓器因是高頻工作，其鐵芯通常采用鐵氧體磁芯或非晶合金磁芯；開關(guān)晶體管通常采用開關(guān)速度高，導(dǎo)

11、通和關(guān)斷時(shí)間短的晶體管，最典型的有功率晶體管(GTR)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等三種。輸出電路是將高頻變壓器次級(jí)方波電壓經(jīng)過高頻整流濾波電路整流成單向脈動(dòng)直流，并將其平滑成設(shè)計(jì)要求的低紋波直流電壓，供給負(fù)載使用。 </p><p>　　1.3 開關(guān)電源的工作方式</p><p>　　開關(guān)電源按控制原理來分類，有以下4種工作方式：</p>

12、;<p>　　(1) 脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡(jiǎn)稱PWM，即脈寬調(diào)制)式：其特點(diǎn)是開關(guān)周期為恒定值，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度來改變占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。其核心是脈寬調(diào)制器。</p><p>　　(2) 脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation，簡(jiǎn)稱PFM，即脈頻調(diào)制)式：其特點(diǎn)是脈沖寬度為恒定值，通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率來改變占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。其

13、核心是脈頻調(diào)制器。</p><p>　　(3) 脈沖密度調(diào)制(Pulse Density Modulation，簡(jiǎn)稱PDM，即脈密調(diào)制)式：其特點(diǎn)是脈沖寬度為恒定值，通過調(diào)節(jié)脈沖數(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。它采用零電壓技術(shù)，能顯著降低功率電壓管的損耗。</p><p>　　(4) 混合調(diào)制式：它是(1)、(2)兩種方式的組合。開關(guān)周期和脈沖寬度都不固定，均可調(diào)節(jié)。它包含了脈寬調(diào)制器和脈頻調(diào)制器。&

14、lt;/p><p>　　以上4種統(tǒng)“稱時(shí)間比率控制”方式，其中以脈寬調(diào)制器應(yīng)用最廣。</p><p>　　1.4 脈寬調(diào)制器的基本原理</p><p>　　脈寬調(diào)制式開關(guān)電源的工作原理如圖1.2所示。220V交流電u首先經(jīng)過整流濾波電路變成直流電壓UI，再由功率開關(guān)管VT斬波、高頻變壓器T降壓，得到高頻矩形波電壓，最后通過整流濾波后后的所需要的直流輸出電壓UO。脈寬調(diào)

15、制器能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制功率開關(guān)管的通、斷狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，達(dá)到穩(wěn)壓目的。鋸齒波發(fā)生器用于提供始終信號(hào)。利用取樣電阻。誤差放大器和PWM比較器形成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。輸出電壓UO經(jīng)R1、R2取樣后，送至誤差放大器的反相輸入端，與加在同相輸入端的基準(zhǔn)電壓UREF進(jìn)行比較，得到誤差電壓Ur，再用Ur的幅度去控制PWM比較器輸出的脈沖寬度，最后經(jīng)過功率放大和降壓式輸出電路使UO保持不變。UJ為鋸齒波發(fā)生器的輸出信

16、號(hào)。[2]</p><p>　　圖1.2 脈寬調(diào)制式開關(guān)電源的工作原理</p><p>　　2 開關(guān)電源控制的選擇</p><p>　　開關(guān)電源有兩種控制類型，一種是電壓控制(Voltage Mode Control)；另一種是電流控制(Current Mode Control)。</p><p>　　2.1 電流控制型開關(guān)電源<

17、/p><p>　　電流控制型正是針對(duì)電壓控制型的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的，電流控制型開關(guān)電源在電壓控制環(huán)的基礎(chǔ)上又增加了電流控制環(huán)，形成雙環(huán)控制系統(tǒng)，使得開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有所提高，是較為理想的工作方式。其基本原理如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 電流控制型開關(guān)電源</p><p>　　電流控制型的工作原理是采用恒頻時(shí)鐘脈沖置位鎖存

18、器，輸出脈沖驅(qū)動(dòng)功率管導(dǎo)通，電源回路中的電流脈沖逐漸增大。當(dāng)電流檢測(cè)電阻RS上的壓降達(dá)到并超過US時(shí)，電流檢測(cè)比較器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，鎖存器復(fù)位，驅(qū)動(dòng)撤除，功率管截止，直到下一個(gè)始終脈沖使PWM鎖存器置位，這樣逐個(gè)檢測(cè)和調(diào)節(jié)電流脈沖，就可達(dá)到控制電源輸出的目的。</p><p>　　2.2 與電壓型控制相比,電流型控制的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　(1) 對(duì)輸入電壓變化的響應(yīng)快。電網(wǎng)電壓的變化，

19、必然會(huì)引起電流的變化，假設(shè)電壓升高，那么電流增長(zhǎng)變快，反之則變慢。當(dāng)電流脈沖達(dá)到預(yù)定的幅度，電流控制動(dòng)作就會(huì)開始，控制脈寬發(fā)生變化來進(jìn)行穩(wěn)壓。對(duì)于電壓型控制，檢測(cè)電路對(duì)輸入電壓的變化沒有直接的反應(yīng)，要等到電壓發(fā)生較大的變化后,才會(huì)進(jìn)行處理，所以響應(yīng)速度慢。</p><p>　　(2) 過流保護(hù)。由于采用了直接的電感電流峰值技術(shù)，它可以及時(shí)，準(zhǔn)確的檢測(cè)輸出和開關(guān)管電流，自然形成了諸葛電流脈沖檢測(cè)電路，通過給定一個(gè)

20、參考電流，就可以準(zhǔn)確的限制流過開關(guān)管的最大電流，當(dāng)輸出超載或短路時(shí)，自動(dòng)的保護(hù)電路，同時(shí)也可防止電網(wǎng)浪涌所產(chǎn)生的尖峰電流損壞電路器件，這樣設(shè)計(jì)電路時(shí)就不需要考慮留什么余量，能省一些成本。</p><p>　　(3) 回路穩(wěn)定性好，負(fù)載響應(yīng)快。</p><p>　　電流控制是一個(gè)輸出電壓控制的電流源，電流源的大小反映了輸出電流的大小。因?yàn)殡姼兄须娏髅}沖的幅值與負(fù)載電流的平均值是成比例的，這

21、樣電感的相位延遲就不存在了[3]。</p><p>　　3 單相橋式整流電路</p><p>　　單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路。</p><p><b>　　3.1 工作原理</b></p><p>　　T為變壓器；D1、D2、D3、D4為四個(gè)整流二極管，RL為負(fù)載電阻。整流電路中的二極管是作為開

22、關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦浴蜗鄻蚴秸麟娐啡鐖D3.1所示。</p><p>　　圖3.1 單相橋式整流電路</p><p>　　當(dāng)u2正半周時(shí)，二極管D1、D3正向?qū)ǎ珼2、D4反偏截止，在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。u2正半周時(shí)，電流流向圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 u2正半周時(shí)</p><p>　　u2

23、負(fù)半周時(shí)，二極管D1、D3反偏截止，D2、D4正向?qū)?，電流?jīng)過負(fù)載時(shí)，產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負(fù)。u2負(fù)半周時(shí)，電流流向圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 u2負(fù)半周時(shí)</p><p>　　單相橋式整流電路的波形圖如3.4所示。</p><p>　　圖3.4 單相橋式整流電路波形</p><p><b>　　3.

24、2 參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓，通常它的平均值與直流電壓等效。</p><p><b>　　輸出平均電壓：</b></p><p>　　流過負(fù)載的平均電流：</p><p>　　流過二極管的平均電流：</p><p>　　二極管所承受的最大反向電壓[

25、4]：</p><p>　　3.3 電容濾波電路</p><p>　　整流電路將交流電變成脈動(dòng)直流電，但其中含有大量的交流成分(稱為紋波電壓)。應(yīng)在整流電路的后面加濾波電路，濾去交流成分。</p><p>　　3.3.1 濾波的基本概念</p><p>　　濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻

26、抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。</p><p>　　3.3.2 電容濾波的組成及工作原理</p><p>　　在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個(gè)濾波電容C，如圖3.5所示。二極管導(dǎo)通時(shí)，一方面給負(fù)載RL供電，一方面對(duì)電容

27、C充電。在忽略二極管正向壓降后，充電時(shí)，充電時(shí)間常數(shù)，其中RD為二極管的正向?qū)娮瑁渲捣浅Ｐ?，充電電壓UC與上升的正弦電壓U2一致，，當(dāng)UC充到U2的最大值時(shí)，U2開始下降，且下降速率逐漸加快。當(dāng)時(shí)，四個(gè)二級(jí)管均截止，電容C經(jīng)負(fù)載RL放電，放電時(shí)間常數(shù)為,故放電較慢，直到負(fù)半周。</p><p>　　圖3.5 電容濾波電路</p><p>　　在負(fù)半周，當(dāng)時(shí)，另外兩個(gè)二極管(VD2、

28、VD4)導(dǎo)通，再次給電容C充電，當(dāng)UC充到U2的最大值時(shí)，U2開始下降，且下降速率逐漸加快。當(dāng)時(shí)，四個(gè)二極管再次截止，電容C經(jīng)負(fù)載RL放電，重復(fù)上述過程。</p><p>　　3.3.3 負(fù)載上電壓的計(jì)算</p><p>　　電容放電時(shí)間常數(shù)，即輸出電壓的大小和脈動(dòng)程度及負(fù)載電阻直接相關(guān)。若RL開路，即輸出電流為零，電容C無放電通路，一直保持最大充電電壓；若RL很小，放電時(shí)間常數(shù)很小，輸

29、出電壓幾乎與沒有濾波時(shí)一樣。</p><p>　　全波直流電壓平均值：</p><p>　　U2為變壓器次級(jí)電壓有效值。</p><p>　　流過的平均電流[5]：</p><p>　　4 電磁干擾濾波器</p><p>　　開關(guān)電源電磁干擾濾波器是無源網(wǎng)絡(luò)，它具有雙向抑制性能。將它插入在交流電網(wǎng)中與電源之間，相當(dāng)于

30、這二者的EMI噪聲之間加上一個(gè)阻斷屏障，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的無源濾波器起到了雙向抑制噪聲的作用，從而在各種電子設(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　開關(guān)電源由于功耗小效率高，體積小，重量輕，穩(wěn)壓范圍廣，電路形式靈活等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信等各類電子設(shè)備。但是隨著開關(guān)電源的小型化，開關(guān)就要高頻化，這種高頻化，其基波本身也就構(gòu)成了一個(gè)干擾源，發(fā)出一種更強(qiáng)的傳導(dǎo)干擾波，此外通過改進(jìn)元器件達(dá)到高頻化的同時(shí)，也會(huì)

31、因輻射干擾波而導(dǎo)致一種超標(biāo)準(zhǔn)值的雜散的信號(hào)。這些信號(hào)構(gòu)成了電磁干擾(EMI)，被干擾對(duì)象是無線電通信。為使無線電波不受電磁干擾的影響，就要采取措施限定這種電磁干擾，使之符合有關(guān)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，這已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者越來越關(guān)注的問題。 </p><p>　　4.1 開關(guān)電源電磁干擾（EMI）的特點(diǎn)</p><p>　　開關(guān)電源功率變換器中的功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率通常較高，

32、功率開關(guān)器件在高頻下的通、斷過程中不可避免地要產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁干擾。與數(shù)字電路相比，開關(guān)電源EMI呈現(xiàn)出鮮明的特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 開關(guān)電源EMI干擾源的位置比較清楚，主要集中在功率開關(guān)器件、二極管以及與之相連的散熱器和高頻變壓器上。</p><p>　　(2) 作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，其產(chǎn)生的EMI噪聲信號(hào)既具有很寬的頻率范圍，又

33、有一定的強(qiáng)度。</p><p>　　(3) 印制電路板布線不當(dāng)也是引起電磁干擾的主要原因。這些干擾經(jīng)傳導(dǎo)和輻射對(duì)其他電子設(shè)備造成干擾。 </p><p>　　任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模信號(hào)來表示。在一般情況下，差模干擾幅度小，頻率低，所造成的干擾較小；共模干擾幅度大，頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號(hào)控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

34、定的極限電平以下，最有效的方法就是在開關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾濾波器。</p><p>　　4.2 電磁干擾濾波器的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 電磁干擾濾波器設(shè)計(jì)原則</p><p>　　電磁干擾濾波器的設(shè)計(jì)與選擇，應(yīng)根據(jù)干擾源的特性、頻率范圍、電壓、阻抗等參數(shù)及負(fù)載特性的要求綜合考慮，通常要考慮以下幾方面的問題： </p>&

35、lt;p>　　(1) 要求電磁干擾濾波器在相應(yīng)工作頻段范圍內(nèi)，能滿足負(fù)載要求的衰減特性，若一種濾波器衰減量不能滿足要求的時(shí)候，則可采用多級(jí)聯(lián)，可以獲得比單級(jí)更高的衰減，不同的濾波器級(jí)聯(lián)，可以獲得在寬頻帶內(nèi)良好的衰減特性。 </p><p>　　(2) 要滿足負(fù)載電路工作頻率和需抑制頻率的要求，如果遇到要抑制的頻率和有用信號(hào)頻率非常接近，則需要頻率特性非常陡峭的EMI濾波器。 </p>&l

36、t;p>　　(3) 在所要求的頻率上，濾波器的阻抗必須與它連接的干擾源阻抗和負(fù)載阻抗相匹配，如果負(fù)載是高阻抗，則EMI濾波器的輸出阻抗應(yīng)為低阻；如果電源或干擾源阻抗是低阻抗，則EMI濾波器的輸出阻抗應(yīng)為高阻；如果電源阻抗或干擾源阻抗是未知的或者是在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化，很難得到穩(wěn)定的濾波特性，為了使EMI濾波器獲得良好的濾波特性，應(yīng)在其輸入和輸出端，同時(shí)并接一個(gè)固定電阻。 </p><p>　　(4)

37、電磁干擾濾波器必須具有一定耐壓能力，要根據(jù)電源和干擾源的額定電壓來選擇濾波器，使它具有足夠高的額定電壓，以保證在所有預(yù)期工作的條件下都能可靠地工作，能夠經(jīng)受輸入瞬時(shí)高壓的沖擊。 </p><p>　　(5) 濾波器允許通過的電流應(yīng)與電路中連續(xù)運(yùn)行的額定電流一致。電流定高了，會(huì)加大濾波器的體積和重量；電流定低了，又會(huì)降低濾波器的可靠性。 </p><p>　　(6) 濾波器應(yīng)具有足夠的機(jī)

38、械強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小，安裝方便，安全可靠。 </p><p>　　4.2.2 電磁干擾濾波器的電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　開關(guān)電源EMI濾波器的電路如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 電磁干擾濾波器基本電路</p><p>　　該五端器件有兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端和一個(gè)接地端，使用時(shí)外殼應(yīng)接通大地。電路中包括共模扼

39、流圈(亦稱共模電感)L、濾波電容C1~C4。L對(duì)串模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時(shí)，由于兩個(gè)線圈的磁通方向相同，經(jīng)過精合后總電感量迅速增大，因此對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個(gè)線圈分別繞在低損耗、高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁環(huán)上。當(dāng)有共模電流通過時(shí)，兩個(gè)線圈上產(chǎn)生的磁場(chǎng)就會(huì)互相加強(qiáng)。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)，見表4.1。當(dāng)額定電流較大時(shí)，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。此外，

40、適當(dāng)增加電感量，可改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容器，容量范圍大致是0．0lμF~0．47μF，主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端，并將電容器的重點(diǎn)接通大地，能有效地抑制共模干擾。C3和C4的容量范圍是2200pF~0.1μF。為減少漏電流，電容器量不宜超過0.1μF。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。[6]</p><p>　　表4.1 電感量范圍與額定電流的關(guān)系</p

41、><p><b>　　5 推挽變換器</b></p><p>　　推挽變換器是一種相當(dāng)于兩個(gè)正激變換器的組合。兩個(gè)變換器輪流互補(bǔ)工作。變壓器一次側(cè)帶中心抽頭的兩個(gè)繞組隨各自連接的磁芯工作在磁化曲線的第一象限和第三象限，完成磁化和去磁功能。它同半橋、全橋變換器一樣，都屬于雙極性變換器。</p><p><b>　　5.1 電路結(jié)構(gòu)<

42、;/b></p><p>　　推挽式變換器可分電流型、電壓型兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它們的主要區(qū)別是電流型的輸入級(jí)需要增加一個(gè)大電感L，但不需要輸出濾波電感；而電壓型的輸入級(jí)沒有大電感，但輸出級(jí)必須接濾波電感L。其典型電路結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1 推挽變換器的電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　開關(guān)管VT1、VT2、變壓器T1組成推挽逆變電路，將直

43、流輸入變換成高頻方波脈沖。脈沖的頻率由PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率決定。并聯(lián)于開關(guān)管兩端的二極管僅流過磁芯復(fù)位時(shí)的磁化電流。二次側(cè)輸出的高頻正負(fù)脈沖電壓經(jīng)二級(jí)管VD1、VD2整流成二倍于開關(guān)頻率的正向脈沖，再經(jīng)L、CO租成的濾波電路平滑高頻，輸出負(fù)載RL上產(chǎn)生具有2fs紋波的直流輸出電壓。采用推挽式變換器時(shí)，通過設(shè)計(jì)更多的二次繞組，能產(chǎn)生多路輸出電壓(含負(fù)壓輸出)。</p><p><b>　　5.2 工作原理

44、</b></p><p>　　推挽變換器在一個(gè)周期TS內(nèi)，開關(guān)管VT1、VT2各交替輪流導(dǎo)通一次，設(shè)每管的導(dǎo)通時(shí)間為TON，占空比即，。在這里D、TON、TOFF的含義發(fā)生了變化，是在半周期內(nèi)開關(guān)管導(dǎo)通、關(guān)斷一次，不像單端變換器那樣，開關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通和關(guān)斷一次。</p><p>　　6 PWM控制芯片SG3524</p><p>　　SG3524

45、為雙端輸出式PWM控制器，其屬于雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，由電壓控制環(huán)河電流控制環(huán)組成，屬于數(shù)字、模擬混合型集成電路。該芯片由頻率可在較寬范圍內(nèi)預(yù)調(diào)的固定頻率振蕩器、占空比可在0~100%之間調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制器、死區(qū)時(shí)間校準(zhǔn)器、雙路功率輸出的三極管電路、誤差放大器、精密參考電壓源一節(jié)禁止、緩啟動(dòng)、過流和過壓保護(hù)電路等組成。</p><p>　　6.1 SG3524的特點(diǎn)及性能</p><p>　　6

46、.1.1 特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 完整的PWM功率控制功能。</p><p>　　(2) 工作頻率大于100KHz。</p><p>　　(3) 集電極、發(fā)射極均為開路輸出，最大輸出電流達(dá)100mA。</p><p>　　(4) 負(fù)載調(diào)整率典型值為0.2％。</p><p>　　(5) 內(nèi)部基準(zhǔn)

47、電壓變化最大為1％。</p><p>　　(6) 工作電壓范圍為8V～40V。</p><p>　　(7) 工作溫度為-10℃～+85℃。</p><p>　　6.1.2 主要性能</p><p>　　電壓控制脈寬調(diào)制技術(shù)，數(shù)字、模擬混合集成電路，片內(nèi)含有精確的參考電壓源和誤差放大器，具有過流和短路保護(hù)功能，PWM占空比可任意調(diào)節(jié)，輸入

48、與TTL和CMOS電平兼容，雙通道脈寬調(diào)制輸出、易與微機(jī)接口，電源電壓(8V~40V)，電源電流(20mA)，占空比(0~49%)，輸出電流(2×100 mA)，震蕩頻率(400kHz)。</p><p>　　6.2 SG3524的原理</p><p>　　6.2.1 SG3524引腳簡(jiǎn)介</p><p>　　SG3524采用DIP-16封裝，引腳排列

49、如圖6.1所示。各引腳功能如下：第1、2腳分別為誤差放大器的反相輸入端與同相輸入端。第3腳是振蕩器輸出端。第4、5腳依次是限流比較器檢測(cè)端。第6、7腳分別接定時(shí)電阻(RT)和定時(shí)電容(CT)。第8腳為接地端。第9腳為誤差放大器的頻率補(bǔ)償端。第l0腳為關(guān)斷電路控制端．改變此腳電位就可控制PWM的通斷。第11、14腳為輸出管EA、EB的發(fā)射極。第l2、l3腳為輸出管的集電極；第l5腳為電源輸入端，接+5V～+30V。第l6腳為+5V基準(zhǔn)電壓

50、引出端。SG3524芯片引腳功能說明見表6.1。[7]</p><p>　　圖6.1 SG3524的引腳排列圖</p><p>　　表6.1 SG3524引腳功能說明</p><p>　　6.2.2 工作描述</p><p>　　SG3524的內(nèi)部框圖如圖6.2所示。主要包含9個(gè)部分：+5v穩(wěn)壓器和基準(zhǔn)電源；振蕩器；誤差放大器：PWM比

51、較器；限流比較器；二分頻觸發(fā)器；或非門(A、B)；推挽式驅(qū)動(dòng)管（VTA、VTB）；關(guān)斷電路。</p><p>　　圖6.2 SG3524內(nèi)部組成原理</p><p>　　穩(wěn)壓器與基準(zhǔn)電壓源實(shí)質(zhì)上是一個(gè)小功率串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器，輸出電壓為+5V， 向芯片內(nèi)各單元供電，也對(duì)外提供基準(zhǔn)電壓，最大輸出電流為20mA。振蕩器一方面產(chǎn)生幅度為0.6～3.6V的連續(xù)鋸齒波電壓U1、直接輸入到脈寬調(diào)制器的

52、同相輸入端，另一方面又向觸發(fā)器和或非門提供一個(gè)同步方波U2并從3腳輸出。振蕩頻率f，由下式?jīng)Q定：</p><p>　　RT的阻值范圍是1.8 kΩ~100kΩ，CT=0.001μF~0.1μF，最高震蕩頻率為300kHz。</p><p>　　取樣電壓和基準(zhǔn)電壓分別接入管腳l和2，經(jīng)誤差放大器放大后，輸出控制電壓U3，接入PWM調(diào)制器反相輸入端，與其同相輸入端的鋸齒波電壓進(jìn)行比較，輸出一個(gè)

53、寬度受控制電壓U3調(diào)制的方波脈沖U4，送至兩個(gè)或非門的輸入端，同時(shí)來自振蕩器的同步方波脈沖U2經(jīng)二分頻觸發(fā)器輸出兩路相位互差180。的方波脈沖也送至兩或非門的輸入端。因觸發(fā)器有二分頻作用，故開關(guān)頻率f’=f/2 ?；蚍情T為三路輸入信號(hào)，它們分別是觸發(fā)器、振蕩器和PWM比較器的輸出信號(hào)，其特點(diǎn)是：只有三路輸入信號(hào)均為低電平時(shí)，輸出才為高電平，工作波形如圖6.3所示。由波形圖可見，觸發(fā)器的兩路輸出脈沖互補(bǔ)，但在兩路輸入脈沖問至少存在有寬度為

54、0.5μs～5μs的同步方波脈沖U2，從而保證兩個(gè)或非門輸出脈沖錯(cuò)開一定角度，不會(huì)造成輸出管“類同導(dǎo)通”現(xiàn)象，雙端輸出時(shí)每路占空比的調(diào)節(jié)范圍是0～45%。當(dāng)電源出現(xiàn)異?；虺鲇谀撤N需要，在第10腳加大于0.7V的電壓，就能使關(guān)斷電路中的晶體管飽和，所拉成低電平使PWM輸出高電平，VA、VB因沒有輸入脈沖而截止。第10腳為低電平時(shí)，PWM恢復(fù)正常工作。</p><p>　　圖6.3 SG3524的工作波形</

55、p><p><b>　　6.3 技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　6.3.1 極限參數(shù)</p><p>　　電源電壓(VCC) ：+40V</p><p>　　邏輯輸入：-0.3V~+5.5V</p><p>　　模擬輸入：-0.3V~VCC</p><p>　　輸出電

56、流（源電流或吸電流）：±500mA（峰值）</p><p>　　參考輸出電流：50mA</p><p>　　振蕩器充電電流：5mA</p><p><b>　　功耗：1W</b></p><p><b>　　結(jié)溫：+150℃</b></p><p>　　儲(chǔ)存溫度：-

57、65℃~+150℃</p><p>　　引線焊接溫度：+300℃</p><p><b>　　推薦工作狀態(tài)</b></p><p>　　推薦工作狀態(tài)如表6.2所示。</p><p>　　表6.2推薦工作狀態(tài)</p><p>　　7 SG3524芯片開關(guān)電源設(shè)計(jì)</p><p&

58、gt;　　控制方式不限，輸入電壓AC180~250V，輸出電壓DC±5V、±12V，輸出功率35W，輸出電壓波紋系數(shù)<2%，要有輸出短路保護(hù)。</p><p>　　7.1 開關(guān)電源設(shè)計(jì)整體思路</p><p>　　結(jié)合設(shè)計(jì)要求，整理出的大致設(shè)計(jì)思路如圖7.1所示。</p><p>　　圖7.1 設(shè)計(jì)思路</p><p

59、>　　220V交流市電，經(jīng)整流濾波后得到一個(gè)直流高壓。再通過電阻、穩(wěn)壓管等器件的作用，得到輸入電壓，為SG3524控制芯片供電。</p><p>　　7.2 開關(guān)電源輸入部分設(shè)計(jì)</p><p>　　7.2.1 EMI濾波</p><p>　　綜合體積、成本等方面的考慮，本設(shè)計(jì)中選用圖4.1所示的濾波器。</p><p>　　7.

60、2.2 輸入整流橋的選擇</p><p>　　整流橋的反向擊穿電壓UBR應(yīng)滿足：</p><p>　　交流輸入電壓范圍是180~250V，，，計(jì)算出UBR=442V。</p><p><b>　　輸入有效電流：</b></p><p>　　其中，PO=35W，，設(shè)電源效率，取開關(guān)的功率因數(shù)，則。整流橋額定的有效值電流為

61、IBR,應(yīng)使,取IBR=0.8。</p><p>　　由上，可選用1N4005(1A/600V)整流橋。</p><p><b>　　開關(guān)電源輸入部分</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的開關(guān)電源輸入部分如圖7.2所示。輸入信號(hào)來自220V交流市電，經(jīng)整流濾波后，得到+300V輸出直流高壓，經(jīng)R2降壓后，接入100Ω電阻，起到過流保護(hù)的作用。再

62、接入28V穩(wěn)壓管，使輸入電壓穩(wěn)定在28V。</p><p>　　圖7.2 開關(guān)電源輸入部分</p><p>　　7.3 高頻變壓器設(shè)計(jì)</p><p>　　7.3.1 變壓器選擇</p><p>　　(1) 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)</p><p>　　該電路是變電路最基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，后續(xù)所有的變壓電路都是從該電路演化過來的

63、。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，外圍所需的元件少，效率可以做到很高。</p><p>　　缺點(diǎn)：電路功能單一，輸出功率比較大時(shí)開關(guān)管需要承受很大的脈沖電流。</p><p>　　(2) 單端正激式</p><p>　　該電路與方案一唯一區(qū)別是使用了變壓器，可以做隔離式升壓電路。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：電路

64、相對(duì)簡(jiǎn)單（與后面敘述的方案相比），外圍元件少。</p><p>　　缺點(diǎn)：開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器容易磁飽和，需要加上磁通復(fù)位電路。</p><p>　　(3) 單端反激式,</p><p>　　從原理圖上看與正激電路很相象，但工作原理不同，脈沖變壓器的原/付邊相位剛好相反。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：電路相對(duì)簡(jiǎn)單（與后面敘述的方案相比），外圍

65、元件少。</p><p>　　缺點(diǎn)：由于變壓器存在漏感，將在原邊形成很大電壓尖峰，可能擊穿開關(guān)器件。需要設(shè)鉗位電路予以保護(hù)。</p><p>　　(4) 推挽（變壓器中心抽頭）</p><p>　　這種電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，脈沖變壓器原邊是兩個(gè)對(duì)稱線圈，兩只開關(guān)管接成對(duì)稱關(guān)系，輪流通斷。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：高頻變壓器磁芯利用

66、率高（與單端電路相比）、電源電壓利用率高（與后面要敘述的半橋電路相比）、輸出功率大、兩管基極均為低電平，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。</p><p>　　缺點(diǎn)：如果電流不平衡，變壓器有飽和的危險(xiǎn)、變壓器繞組利用率低、對(duì)開關(guān)管的耐壓要求比較高（至少是電源電壓的兩倍）。</p><p><b>　　(5) 全橋式</b></p><p>　　這種電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

67、是：由四只相同的開關(guān)管接成電橋結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器原邊。</p><p>　　主要優(yōu)點(diǎn)：與推挽結(jié)構(gòu)相比，原邊繞組減少了一半，開關(guān)管耐壓降低一半。</p><p>　　主要缺點(diǎn)：使用的開關(guān)管數(shù)量多，且要求參數(shù)一致性好，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)同步比較困難。這種電路結(jié)構(gòu)通常使用在1kW以上超大功率開關(guān)電源電路中。</p><p>　　結(jié)合題目對(duì)電源功率、穩(wěn)定度、紋波、效率、數(shù)字

68、控制等功能的要求與上述各方案的比較，也出于對(duì)時(shí)間、電路復(fù)雜程度的考慮，選擇了推挽結(jié)構(gòu)做DC/DC變壓器。</p><p>　　采用推挽式變換器，其缺點(diǎn)是存在直流偏磁現(xiàn)象，導(dǎo)致壓降、驅(qū)動(dòng)開關(guān)時(shí)間不同等，可能導(dǎo)致磁芯飽和。為避免此現(xiàn)象發(fā)生，開關(guān)管應(yīng)選擇特性參數(shù)一致，驅(qū)動(dòng)電路要求對(duì)稱，延長(zhǎng)消偏磁時(shí)間。SG3524屬于電流型PWM控制芯片，能有效限制過流發(fā)生。</p><p>　　7.3.2 變

69、壓器設(shè)計(jì)參數(shù)選擇</p><p>　　設(shè)工作頻率為17.5kHz。變壓器的輸入電壓為+28V，輸出功率為35W，輸出電壓為±5V，±12V。效率。輸入功率。</p><p>　　(1) 鐵芯的選擇</p><p>　　根據(jù)工作頻率為25kHz和Pi=50W，參照推挽式工作磁芯選擇圖7.3，可選擇EC35/17。</p><p

70、><b>　　f(kHz)</b></p><p>　　圖7.3 推挽式工作磁芯選擇</p><p>　　查表7.1可知，磁芯有效截面積Ae為84.3mm2?？紤]低壓輸入/輸出、變壓器真空浸漬以及有較好的傳熱特點(diǎn)，熱阻值范圍為17.4~20℃/W，選取低值Rth=18℃/W。變壓器內(nèi)部耗散總功率：</p><p>　　△T取50℃，則，

71、Pid≈2.8W</p><p><b>　　其中，鐵損：</b></p><p><b>　　銅損：</b></p><p>　　表7.1 3C8磁性材料的磁芯特性表</p><p>　　(2) 計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度增量</p><p>　　由PFe=1.57W，f=25kH

72、z，查磁芯磁滯-渦流損耗與磁通的函數(shù)關(guān)系圖7.4，可確定：，Ae=84.3mm2。</p><p><b>　　磁通峰—峰值</b></p><p><b>　　峰值磁通</b></p><p>　　圖7.4 磁芯磁滯-渦流損耗與磁通的函數(shù)關(guān)系</p><p><b>　　磁感應(yīng)強(qiáng)度增量

73、：</b></p><p>　　7.3.3 ±5V輸出</p><p>　　首先要確定次級(jí)電壓V’S，V’S由三部分組成，對(duì)于大電流、低電壓輸出的變換器，考慮電壓VS降低時(shí)仍然有正常的電壓VO輸出，因此輸出電壓應(yīng)定為1.1VO。輸出電壓VO是經(jīng)整流二極管、導(dǎo)線、變壓器次級(jí)繞組得到的，這兩種電壓降設(shè)為VL。由于變壓器次級(jí)漏感的原因，有效導(dǎo)通時(shí)間不可能達(dá)到50%工作周期

74、，即在每半周次級(jí)電流從建立到滿值都要經(jīng)過延時(shí)，占空比要小于0.5，一般設(shè)為0.46，兩管為0.92。</p><p>　　設(shè)定工作頻率為17.5kHz，占空比D=0.5，則，</p><p><b>　　導(dǎo)通時(shí)間：</b></p><p><b>　　每伏最佳匝數(shù)：</b></p><p><

75、b>　　次級(jí)電壓：</b></p><p><b>　　次級(jí)匝數(shù)：</b></p><p><b>　　最低輸入電壓：</b></p><p><b>　　初級(jí)繞組匝數(shù)：</b></p><p>　　7.3.4 ±12V輸出</p>

76、<p>　　采用推挽式變換器時(shí)，通過設(shè)計(jì)更多的二次繞組，能產(chǎn)生多路輸出電壓。</p><p><b>　　初級(jí)繞組匝數(shù)：</b></p><p><b>　　輸出電壓：</b></p><p>　　由±5V輸出電路，可得UI=20V。</p><p>　　當(dāng)輸出為±12

77、V時(shí)，。</p><p>　　7.3.5 推挽變換器中開關(guān)管的參數(shù)選擇</p><p>　　開關(guān)管VT1、VT2截止時(shí)承受的電力應(yīng)力為：。</p><p>　　由工作頻率25kHz，求得，。即，推挽變換器的周期。</p><p>　　7.3.6 輸出整流二級(jí)管的選取</p><p>　　雙極性變換器的輸出整流電路采

78、用橋式整流電路結(jié)構(gòu)。</p><p>　　(1) ±5V輸出</p><p>　　二極管反向額定電壓：</p><p>　　在雙極性輸出電路中，可得，。均采用肖特基二極管(BYW51)。</p><p>　　(2) ±12V輸出</p><p>　　根據(jù)公式7.13，同理，±12V輸出

79、可選取肖特基二極管(BYW51)。</p><p>　　對(duì)推挽變換器而言，流過二級(jí)管的電流有效值：</p><p>　　±5V輸出時(shí)，IDRms=3.54A。</p><p>　　±12V輸出時(shí)，IDRms≈2.06A。</p><p>　　肖特基二極管(BYW51)均滿足要求。</p><p>　

80、　7.3.7 開關(guān)電源變壓器部分</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的開關(guān)電源變壓器部分如圖7.5所示。二次側(cè)采用更多繞組，從而實(shí)現(xiàn)多路輸出，應(yīng)設(shè)計(jì)要求±5V和±12V輸出。</p><p>　　圖7.5 變壓器部分</p><p>　　7.4 輸出濾波設(shè)計(jì)</p><p>　　電流型控制DC/DC變換器的紋波抑制雖然比電

81、壓型稍有提高，但其輸出端的低頻交流紋波仍較大。若要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求中的的低紋波輸出，則必須對(duì)低頻電源紋波采取濾波措施。結(jié)合推挽變壓器及PWM控制器(電流型)，本設(shè)計(jì)可選用LC濾波電路。</p><p>　　7.4.1 L、C的選取</p><p>　　(1) ±5V輸出</p><p>　　對(duì)推挽變換器而言，將CO視為理想電容器：</p>&

82、lt;p>　　△UO=(1%~2%)UO，取△UO =2%UO=0.1V。求得，C>175μF。保險(xiǎn)起見，可取200μF。</p><p>　　當(dāng)K=0時(shí)，求得臨界連續(xù)條件下的臨界電感LG，其中fs為工作開關(guān)頻率，為25kHz，可求得，保證電感電流連續(xù)的最小電感量為1.79μH。</p><p>　　其中，△UO=(1%~2%)UO，取△UO=2%UO=0.1V，將C=200μ

83、F帶入，可得，Lf=6.25 μH>1.79μH，滿足要求。</p><p>　　(2) ±12V輸出</p><p>　　，根據(jù)公式7.15求得C>29.2μF。保險(xiǎn)起見，可取50μF。</p><p>　　當(dāng)K=0時(shí)，根據(jù)公式7.16求得臨界連續(xù)條件下的臨界電感LG=10.3 μH。</p><p>　　△UO =

84、2%UO= 0.24V，根據(jù)公式7.17將C=50μF帶入，可得，Lf= 50μH>10.3μH，滿足要求。</p><p>　　7.4.2 濾波電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的開關(guān)電源濾波器部分如圖7.6所示。其中C起到濾除高頻開關(guān)電流紋波，降低輸出紋波電壓的作用。L起到抑制紋波和平滑直流的作用。這樣組成的低通濾波器，能濾除整流后的波動(dòng)，同時(shí)能較好的消除高頻紋波，使輸出平滑，

85、接近直流</p><p><b>　　圖7.6 濾波器</b></p><p>　　7.5 開關(guān)電源分析</p><p>　　由SG3524構(gòu)成±5V、±12V，輸出功率35W開關(guān)電源總電路見附錄A。以+5V輸出為例：管腳6和管腳7對(duì)地分別接有R8(2KΩ)和C7(0.02μf) ，由式6.1可計(jì)算出其振蕩頻率約為30k

86、Hz。R4(5kΩ)和R5(5kΩ)構(gòu)成反饋回路，＋5V輸出電壓經(jīng)取樣分壓后，獲得＋2.5V的取樣電壓，送至誤差放大器反相輸入端；＋5V基準(zhǔn)電壓由采樣電阻器R6(5kΩ)、R7(5kΩ)分壓成＋2.5V電壓，接同相輸入端。當(dāng)VO上升時(shí)，SG3524內(nèi)部誤差電壓Vr將上升，VB的脈沖寬度將變窄，經(jīng)輸出電路迫使Vo下降，從而達(dá)到穩(wěn)壓目的。R11(1kΩ)、R12(1kΩ)是內(nèi)部VTA、VTB的負(fù)載電阻器，推挽式功率輸出電路由VT1、VT2組

87、成。T為高頻變壓器，一次側(cè)的匝數(shù)為20，在+5V輸出電路中，二次側(cè)的匝數(shù)為5。過流檢測(cè)電阻器R10(0.1Ω)經(jīng)管腳4、管腳5引入過流保護(hù)電路，當(dāng)三極管的電流過大時(shí)，電阻R10上的壓降增加到使限流運(yùn)算放大器的輸出為低，使T1、T2關(guān)斷。其中R10的大小決定著輸出電流的極限值。推挽變換器整流輸出電路中D1、D2均采用肖特基二極管(BYW51)組成橋式整流器。L1(</p><p>　　開關(guān)電源PCB圖如圖7.7所示

88、。各元件封裝選擇如下，無極性電容RAD0.2，有極性電容RB.2/.4，電阻AXIAL0.4，二極管DIODE0.4，整流橋D-44。</p><p>　　圖7.7 開關(guān)電源PCB圖</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　電源技術(shù)經(jīng)過了迅速而又長(zhǎng)足的發(fā)展。電源變換技術(shù)，也由開始采用的線性變換發(fā)展到開關(guān)電源、高頻開關(guān)電

89、源。開關(guān)電源所具有的效率高、體積小、重量輕等顯著特點(diǎn)為其自身的發(fā)展提供了廣闊的空間。目前，世界各國(guó)正在加緊研制新型開關(guān)電源，包括新的理論、新的電路方案和新的功率器件。本文所設(shè)計(jì)的SG3524的應(yīng)用只是構(gòu)成開關(guān)電源的一個(gè)特例，目前新型開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展迅速，如單片開關(guān)電源及采用了表面安裝技術(shù)（SMT）和表面安裝元器件（SMD）的開關(guān)電源模塊，電源的性能和可靠性均得到了很大的提高，為儀器儀表、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)和家電產(chǎn)品的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

90、 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先感謝我的導(dǎo)師蘇磊老師，本課題是在蘇老師的諄諄教導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，蘇老師傳授了許多的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和方法，特別是protel繪圖階段給予了大量的富于啟發(fā)性與建設(shè)性的建議。蘇老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心、崇高的品格、淵博的知識(shí)以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都使我受益匪淺。在此，謹(jǐn)向蘇老師致以最

91、誠摯的謝意。</p><p>　　同時(shí)，感謝夏翔教授在學(xué)習(xí)和生活中給予極大的幫助、指導(dǎo)與支持。感謝李宇老師和牛綠原老師在設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)。</p><p>　　感謝宿舍同學(xué)在學(xué)習(xí)生活中的熱心幫助，以及其他所有兄弟姐妹，是他們令我置身于一個(gè)互相友愛、互相幫助的集體中。</p><p>　　感謝我的父母對(duì)我的養(yǎng)育之恩及所有家人無私的支持與鼓勵(lì)，是他們給了我強(qiáng)大的精神動(dòng)力與物