直流稳压电源的设计报告(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 直流稳压电源的设计报告 作者： 指导老师： 摘要本设计由三个模块电路构成：交直流转换电路，DCDC变换电路，线性稳压电路。稳压电路采用两级稳压电路，前级为DCDC开关电源，后级为线性稳压电路，为了进一步提高效率，两级间采用了恒压差控制技术。DCDC变换器采用单端反激开关电源，具有效率高，输出电压范围宽，输出电流大的特点。二、设计任务及要求设计并制作交流变换为直流的稳压电源，其基本要求如下：稳压电源。在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%-20%条件下： 输出电压可调范围：+9+12V 最大输出电流：1.5A 负载调整率1%（最低输入电压下，空载到满载）纹波电压（峰-峰值）5mV(最低输入电压下，满载)效率40%（输入电压9V、输入电压220V下，满载） 具有过流及短路保护功能。三.方案论证与比较 在本设计中，采用模块化设计思想。对整个电路以模块为单位，进行分析、比较和论证。 1稳压电路 方案一：采用单级开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出。但此方案所产生的直流电压纹波大，在以后的几级电路很难加以抑制，很有可能造成设计的失败和技术参数的超标。 方案二：从滤波电路输出后，直接进入线性稳压电路（如图1所示）。线性稳压电路输出值可调，为912V直流电压输出。这种方案的优点是:电路简单，容易调试，但效率上难以保证。线性稳压电路的是输入端一般为15V左右的电压，而其输出端只为912V，两端压降太大，功率损耗严重，使得总电路效率指标难以达成。 方案三：以方案二为基础，在线性稳压电路前加入DCDC变换器，采用脉宽调制（PWM）技术，并采用恒压差控制技术，如图2所示。 在这种情况下，由DCDC变换器来完成从不稳定的直流电压到稳定的直流电压的转变，由于采用脉宽调制技术和恒压差控制技术，使得线性稳压电路两端压差减少，电路消耗大幅度下降，解决了方案二中的效率低的难题。其次，由于使用脉宽调治技术，很容易进行过流、过热、自保恢复。此外，还可在DCDC变换器中加入软启动电路，以抑制开关机时的“过冲”。我们采用这一方案。 2DCDC变化器 方案一：Boost型DCDC升压器。很容易实现，但输入输出电压电压比太大，占空比大，输出电压范围小，难以达到较高的指标。 方案二：带变压器的开关电源，可做到输出电压范围宽，开关管占空比合适。 本设计采用方案二。 3线性稳压电路 本电路的目的是在第一步稳压的基础上实现线形高精度的稳压，降低纹波，提高电压调整率和负载调整率，最终达到题目的指标要求。原理图如图A-1-6所示。 此电路继承了DC-DC变换器的输出电压，接到由运放组成的比较电路的正端输出脚。输出电压经过电阻分压之后反馈至运放的负输出端。运放的输出电压控制达林顿管的发射级电压，得到所需的高度稳定的直流电压。参数计算：UO=UREF*（RX+R5+R6）/（R5+R6）四.电路设计及参数计算 1.稳压电源（第一模块） （1）交直流转换电路。本电路的目的在于从50Hz、220V的交流电压中得到直流电压。电路如图3所示。 当输入为220V交流电压时，首先通过变压器降至17V左右交流电压。整流部分选用了全波桥式整流电路，输出为22V直流电压。 （2）DCDC转换电路 使用此电路的目的在于最大限度地降低模块的功耗，同时，为下一级提供一个稳定的直流电压。它的电路图如图4所示。 DCDC电路为由核心芯片TL494作控制的单端PWM降压型开关稳压电路。图中R10与C5 决定开关电源的开关频率。电阻R8作为限流保护电阻用。其片内误差放大器(EA1)的同相输入端（脚2）通过5.1k电阻（R7）接入反馈信号，从后级线性稳压电路得到分压。开关管采用PNP型大功率晶体管。 工作原理:在恒定频率PWM通断中，控制开关通断状态的控制信号是通过一个控制电压Ucon与锯齿波相比较而产生的。控制电压则是通过偏差（即实际输出电压与其整定值之间的差值）获得的。锯齿波的峰值固定不变，其重复频率就是开关 的通断频率。在PWM控制中，这一频率保持不变，频率范围为几千赫到几百千赫。当放大的偏差信号电平高于锯齿波的电平时，比较器输出高电平，这一高电平的控制信号导致开关导通，否则开关处于关断状态。当后级反馈高于TL494的基准电压5V时，片内误差放大器EA1输出电压增加，将导致外接晶体管T和TL494内部T1、T2管的导通时间变短，使输出电压下降到与基准电压基本相等，从而维持输出电压稳定，反之亦然。 参数计算: 由R10=39k，C5=0.001F ，得振荡频率fosc=28.2kHz。为保证电流连续，电感取值不能太小，但也不能太大。计算如下： Lmin=(UI-UO)/(2*IO)TON=(35-10)/(2*1.5)*0.000 02 =0.000 167H=167H C>U0*TOFF/(8*L*f*UO) =15*10*0.000 001/(8*0.001*30*1 000*0.1) =0.000 00625F=6.25F IOP=ILP=(UI-UO)/(2*L)* TON+IO =(35-10)/(2*0.001)*0.000 02+1.5 =0.25+1.5=1.75A（2）线性稳压电路 本电路的目的是在第一级稳压的基础上实现线性高精度稳压，降低纹波，提高电压调整率和负载调整率，最终达到题目的指标要求。原理如图5所示。此电路继承了DCDC变换器的输出电压。在本电路中，首先输入电压在精密稳压电源上产生一个稳定的参考电压，接到由运放组成的比较电路的正端输入脚。输出电压经过电阻分压之后反馈至运放的负输入端。运放的输出电压控制达林顿管的发射极电压，得到所需的高度稳定的直流电压。 参数计算： UO=UREF*(RX+R5+R6)/(R5+R6)取RX=3k，R5=1K，UREF=6V，则当R6=0.67K时 UO=（2.5*6）/（1+0.67）=9V当R6=0.25K时 UO=（2.5*6）/（1+0.25）=12V 恒压差控制 DC-DC转换电路和线性稳压电路间采用恒压差控制，即：通过反馈，使DC-DC变换电路输出电压与线性稳压器输出电压差值恒定，这样，既可保证线性稳压电路所需的电压差，又降底了线性稳压电路低压输出时的损耗，提高稳压模块的整体效率。而且，在整个模块输入电压发生较大幅度变化时也能够进行高精度稳压，纹波也会因此降低。在这一模块电路中，还接有软启动电路。在开关机时，对生过现象有相当大程度上的抑制。同时，同过控制DC-DC变换器的脉宽，可实现过热，过流保护。五 数据分析及性能指标 （1）稳压电源在规定范围内输入电压，调节输出电压，用万用表测输出端电压范围：1.25V10.63V。测的的最大输出电流可达：接入负载，改变负载大小，用数字电压表测负载电压， ( 2 ) 计算负载调整率为：用示波器观察输出电压，得纹波电压（峰-峰值）<10.3mv。在输入端接入交流功率表，输出端接入直流电压表和直流电压表，测得：Pin= 14.28 W ，Uo= 7.74 V，Io= 0.83 A。计算效率为：= 44.99 % 。 专心-专注-专业