1、2011沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)XX上傳摘褥子隨著開關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信、航空、儀表和家用電器中的廣泛使用，對(duì)需求的需求增加，對(duì)電源的效率、體積、重量和可靠性的要求也越來(lái)越高。開關(guān)電源具有高效、小型、輕量等優(yōu)點(diǎn)，在很多方面逐漸取代了效率低下、遲鈍、較重的線性電源。電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是高功率設(shè)備IGBT和MOSFET的迅速發(fā)展，將開關(guān)電源的工作頻率提高到了相當(dāng)高的水平，具有高可靠性和高性價(jià)比等特點(diǎn)。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)提供服務(wù)。信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)電力技術(shù)提出了另一個(gè)高要求，促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。開關(guān)電源的高頻轉(zhuǎn)換電路有很大的多樣性，常用的轉(zhuǎn)換電路有推拉、全橋、半橋、單前向和單端反激

2、形式。其中，在半橋變換器電路中，變壓器在一個(gè)周期內(nèi)通過電流充分利用核心。本文介紹了基于PWM技術(shù)的半橋開關(guān)電源。提出了高頻變壓器、PWM控制和驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了輸出電壓自由調(diào)節(jié)的開關(guān)電源。關(guān)鍵字：PWM；半橋電路；打開電源ABSTRACTwith the switch power source extensive use in the field of computer，communicate by letter，aerons and astrons，Instrument appearance，people increases by gradually to whose

3、need amounts，Have brought forward higher request to aspect such as power source efficiency，bulkthe electric power electronic technology development，Specally high efficiency component IGBT and the MOSFET rapid development，EnhancecesThe information technology development also set a higher request to T

4、he power source technology，Thus promoted The switching power supply technologythe detailed design method of high frequency transformer，Pwm control and drive electric circuit and design way of thinking were providedKeywords: PWMHalf bridge circuitSwitch power source目錄1簡(jiǎn)介11.1背景和含義11.2開關(guān)電源狀態(tài)和趨勢(shì)11.3主題研究

5、的意義32脈寬調(diào)制電路設(shè)計(jì)42.1設(shè)計(jì)基本理念42.2主電路設(shè)計(jì)52.2.1輸入過濾電路62.2.2整流器和過濾電路62.2.3逆變電路62.2.4輸出過濾電路62.2.5控制驅(qū)動(dòng)電路63脈寬調(diào)制芯片TL49483.1 TL494針腳附圖83.2 TL494內(nèi)部電路簡(jiǎn)介83.3 TL494針腳功能和參數(shù)93.4 TL494脈寬電壓調(diào)節(jié)原理114脈寬調(diào)制硬件設(shè)計(jì)134.1高壓濾波電路設(shè)計(jì)134.2 PWM控制電路設(shè)計(jì)144.3啟動(dòng)電路部分設(shè)計(jì)164.4輸出電路設(shè)計(jì)194.5主電路設(shè)計(jì)和分析215 PCB設(shè)計(jì)生產(chǎn)和電路調(diào)試245.1原理圖設(shè)計(jì)階段245.2放置特殊元件265.3布線處理275.4調(diào)

6、試計(jì)劃29結(jié)論31審計(jì)32參考文獻(xiàn)33附件33附錄a英文原版33附錄b中文翻譯33附錄c實(shí)物圖33引言11.1背景和意義電源作為電子設(shè)備的心臟部分，質(zhì)量好壞直接影響電子設(shè)備的可靠性，電子設(shè)備60%的缺陷發(fā)生在電源上，因此電源的重要性越來(lái)越大。開關(guān)電源的調(diào)節(jié)在開關(guān)狀態(tài)下工作，轉(zhuǎn)換效率為70%-95%是主要優(yōu)點(diǎn)。因此，現(xiàn)在空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信、雷達(dá)、電視和家用電器的電源逐漸被開關(guān)電源所取代。開關(guān)電源的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在功耗小、電壓調(diào)節(jié)范圍大、尺寸小、重量輕。傳統(tǒng)的線性電源具有穩(wěn)壓器性能、低輸出紋波電壓、穩(wěn)定使用等優(yōu)點(diǎn)，但工頻變壓器往往體積大，管子工作在線放大，功耗大，效率低，散熱大。開關(guān)電源使用電

7、源管作為開關(guān)設(shè)備在開關(guān)狀態(tài)下工作，因此損耗小。由于數(shù)十到數(shù)千赫茲的工作頻率，濾波電容和電感的數(shù)值也很小。因此，開關(guān)電源具有功耗低、尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。另外，功耗低，機(jī)器內(nèi)溫度上升低，提高了整個(gè)機(jī)器的穩(wěn)定性和可靠性。此外，開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性強(qiáng)，一般線性電源允許電網(wǎng)有220v(110%)的波動(dòng)范圍，而開關(guān)電源在電網(wǎng)電壓100260V范圍內(nèi)變化時(shí)，可以獲得穩(wěn)定的輸出電壓。開關(guān)電源具有上述優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是，開關(guān)電源由于理論復(fù)雜性，設(shè)計(jì)過程需要更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的許多主要問題往往是通過經(jīng)驗(yàn)豐富的電源工程師豐富的經(jīng)驗(yàn)解決的。一些核心鏈路設(shè)計(jì)傾向于確定一個(gè)電源是否能穩(wěn)定可

8、靠地工作，但這些鏈路理論往往不系統(tǒng)化或與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，導(dǎo)致開關(guān)電源的設(shè)計(jì)成為一個(gè)大問題，并成為高級(jí)電源工程師的“專利”。為此，將更好的理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，開發(fā)更好的性能，開發(fā)更有效的東西尤為重要。1.2開關(guān)電源的現(xiàn)狀和趨勢(shì)目前常用的直流電源和開關(guān)電源兩大類別。開關(guān)電源本身消耗的能源較少，電源效率比普通線性電源提高了一倍，廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、通信、家電等各種行業(yè)。交換機(jī)模式電源(SMPS)被稱為高效節(jié)能電源，代表了正常電源的發(fā)展方向，目前已成為電源的主流。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，開關(guān)電源大體上經(jīng)歷了四個(gè)開發(fā)階段。早期的開關(guān)電源都是由單獨(dú)的組件組成的，不僅開關(guān)頻率低、效率高，而且電路復(fù)雜，不容易調(diào)試。20

9、世紀(jì)70年代開發(fā)的脈寬調(diào)制器集成電路只集成到開關(guān)電源種類的控制電路中1。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的單片開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器本質(zhì)上屬于交流/直流電源轉(zhuǎn)換器。隨著多種類型的單片開關(guān)電源集成電路的出現(xiàn)。AC/DC電源轉(zhuǎn)換器的集成成為現(xiàn)實(shí)。隨著全球?qū)δ茉磫栴}的關(guān)注，電子產(chǎn)品的能源消耗問題越來(lái)越突出，減少大氣能耗、提高電源效率成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。傳統(tǒng)線性電源的缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，但效率低、體積大、銅鐵消耗量大、工作溫度高、調(diào)節(jié)范圍小。開關(guān)電源的效率比線性電源高得多。因?yàn)檫@樣可以節(jié)省能源，所以人們更喜歡。但是也有復(fù)雜的電路修復(fù)困難，電路污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)。電源噪聲大，不適用于某些低噪聲電路。開關(guān)電源的技術(shù)

10、追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下四個(gè)方面：小型化、小型化、輕量化、高頻。開關(guān)電源的體積、重量主要由能源存儲(chǔ)設(shè)備(磁性組件和電容)決定，因此開關(guān)電源的小型化本質(zhì)上可以減少能源存儲(chǔ)設(shè)備的體積。可以在一定范圍內(nèi)完成，節(jié)約能源，受到人們的關(guān)注。但是也有電路復(fù)雜，難以修理，對(duì)電路的污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)。電源噪聲大，不適用于某些低噪聲電路。開關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下四個(gè)方面：1)小型化、修身化、輕量化、高頻化。開關(guān)電源的體積、重量主要由能源存儲(chǔ)設(shè)備(磁性組件和電容)決定，因此開關(guān)電源的小型化本質(zhì)上是將能源存儲(chǔ)設(shè)備的體積降至最低。在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率的增加不僅可以有效地減小電容器、電感和變壓器的大小

11、，還可以抑制干擾，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，故高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。2)高可靠性。開關(guān)電源的可靠性比連續(xù)工作電源使用的大部分組件的10倍低。從壽命角度來(lái)看，電解電容器、光電耦合器和風(fēng)扇等設(shè)備的壽命決定了電源的壽命。因此，將重點(diǎn)放在使用盡可能少的設(shè)備、提高集中度、使用模塊化技術(shù)滿足分布式電源系統(tǒng)要求，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)上。3)低噪音。開關(guān)電源的缺點(diǎn)之一是噪音大，單純追求高頻化，噪音也會(huì)變大。使用部分諧振轉(zhuǎn)換環(huán)路技術(shù)，原則上可以提高頻率，降低噪音，因此將噪聲的影響降到最低是開關(guān)電源的另一個(gè)發(fā)展方向。4)使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和控制。在電路中引入微機(jī)檢測(cè)和控制，可以配置實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄和自動(dòng)報(bào)警

12、等多功能監(jiān)控系統(tǒng)。5)低輸出電壓技術(shù)。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，微處理器和便攜式電子設(shè)備的操作越來(lái)越低，未來(lái)的DC-DC轉(zhuǎn)換器必須能夠提供低輸出電壓，以滿足微處理器和便攜式電子設(shè)備的電力要求。開關(guān)電源的開發(fā)總是與半導(dǎo)體器件和磁性元件等的開發(fā)有關(guān)，高頻的實(shí)施需要相應(yīng)的高速半導(dǎo)體器件和性能優(yōu)良的高頻電磁元件。開發(fā)電力M O S F E T、I G B T等新型高速裝置，開發(fā)高周波用低損耗磁性材料，改進(jìn)磁性元件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，改善濾波電容的介電常數(shù)，減少等效串聯(lián)電阻的工作，對(duì)開關(guān)電源的小型化總是起到很大的推動(dòng)作用?？傊?，人們?cè)陂_關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域開發(fā)低損耗電路技術(shù)的同時(shí)，開發(fā)了新的組件，這兩者都以每年

13、兩位數(shù)以上的市場(chǎng)增長(zhǎng)率向小、薄、高頻、低噪音、高可靠性方向發(fā)展。1.3主題研究的意義在開關(guān)電源電路中，由于開關(guān)電源管在開關(guān)狀態(tài)下工作而產(chǎn)生的高頻交流電壓和電流通過電路的其他組件產(chǎn)生最高干擾和諧振噪音。這種干擾和噪音可能嚴(yán)重影響整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行，除非對(duì)抑制、消除和屏蔽采取某些措施。此外，開關(guān)電源電路中的振蕩器沒有工頻降壓變壓器隔離，因此，這些干擾和噪音將通過工頻電網(wǎng)進(jìn)行通道，從而對(duì)附近的其他電子設(shè)備、設(shè)備和家電造成嚴(yán)重干擾。此外，這種高頻干擾通過開關(guān)電源電路的磁性元件(例如電感和開關(guān)變壓器)輻射到空間中，因此周圍的其他電子設(shè)備、設(shè)備和家電也會(huì)受到同樣嚴(yán)重的干擾。沒有工頻變壓器的開關(guān)電源電路的高壓、高溫電解電容器、高反壓、高電流電源開關(guān)管、高頻開關(guān)變壓器的磁性材料、高反壓、高電流、快速恢復(fù)肖特基二極管等設(shè)備在我國(guó)也尚處于研究、開發(fā)和試制階段。在一些技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，開關(guān)電源有所發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在一些非常令人滿意的問題。由此可見開關(guān)電源的另一個(gè)缺點(diǎn)，即電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維修麻煩。對(duì)此，