1、設(shè)計案例分析,單端正激式開關(guān)穩(wěn)壓電源 或降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計,技術(shù)指標(biāo),電源容量 輸入：交流1524Vac。 輸出：電源電壓+12V(不可調(diào))，紋波小于150mVP-P，最大輸出電流0.5A(限流型保護)。 工作頻率 開關(guān)電源的工作頻率為3040kHz。 控制電路 采用脈沖寬度調(diào)制控制集成電路。,課題的意義,具有實用性：幾乎所有的電子設(shè)備都涉及電源設(shè)計，容量較大時多采用開關(guān)電源。 掌握一種共性技術(shù)：脈沖寬度調(diào)制技術(shù)PWM是一項共性技術(shù)，應(yīng)用面廣，如硅整流弧焊電源控制、逆變電源設(shè)計、恒溫控制、直流電機調(diào)速等。 學(xué)習(xí)集成電路應(yīng)用方法：TL494、SG3525A是常用的、典型的固定頻率的脈沖寬度調(diào)

2、制控制電路，應(yīng)用方法有一定代表性。 易于建立工程設(shè)計概念：課題涉及多個典型的工程要素，如：功率器件的最大電流、耐壓、開關(guān)速度，磁性材料的選擇、功率電感的設(shè)計與繞制等。 較典型的設(shè)計驗證方法和負(fù)載實驗。,三、單端正激式開關(guān)電源的工作原理,導(dǎo)通狀態(tài) 截止?fàn)顟B(tài) 輸入輸出關(guān)系 稱為占空比,四、TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能,結(jié)構(gòu),四、TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能,結(jié)構(gòu),TL494的時序 當(dāng)鋸齒波電平死區(qū)時間控制電平時，死區(qū)時間比較器輸出高電平。 當(dāng)鋸齒波電平反饋/PWM輸入電平時，PWM比較器輸出高電平。 死區(qū)時間控制電壓和反饋/PWM輸入電壓，二者中較高的電平控制觸發(fā)器時鐘寬度。,TL494的時序(續(xù))

3、當(dāng)輸出控制電壓=H時， Q和時鐘信號均為0時，Q1基極獲高電平導(dǎo)通， /Q和時鐘信號均為0時， Q2基極獲高電平導(dǎo)通，兩管輪流導(dǎo)通，稱為推挽工作方式。 當(dāng)輸出控制電壓=L時，時鐘信號為0時， Q1和Q2基極獲高電平導(dǎo)通，兩管同時導(dǎo)通，稱為單端工作方式。,功能描述 含有控制開關(guān)式電源所需的主要功能塊。 線性鋸齒波振蕩器(3V)，頻率用兩個外部元件RT 和CT 設(shè)置，近似 osc = 1.1/ (RT* CT ) 輸出脈沖寬度由“死區(qū)時間控制”和“反饋/PWM比較器輸入”兩個信號中電平較高的一個控制，控制信號電平與電容器CT 上的鋸齒波進行比較，實現(xiàn)脈沖寬度的調(diào)整。 控制信號電平線性增加輸出晶體管

4、Q1 和Q2 的導(dǎo)通時間線性減少。 “輸出控制”=5V為推挽輸出，最小死區(qū)時間為48%；=0為單端輸出，最小死區(qū)時間為96%。,五、TL494的工作條件,工作條件,六、原理圖,穩(wěn)壓原理輸出電壓負(fù)反饋。L1 100uH 0.5A C8 220uF 25V 若某種原因?qū)е螺敵鲭妷哼^高，則誤差放大器1同向端電位升高，反饋/PWM端電位上升，Q1管導(dǎo)通時間減少，占空比減少，結(jié)果輸出電壓減少。最終使輸出電壓保持穩(wěn)定，R17和R16中點電壓為5V。R12/R10為誤差放大器1的靜態(tài)放大倍數(shù)，影響控制精度。C6和R13影響誤差放大器1的動態(tài)放大倍數(shù)，抑制瞬變。,六、原理圖,過載保護過載時，降低輸出電壓使負(fù)載

5、電流保持在保護值。 不論開關(guān)管T2是否導(dǎo)通，流過負(fù)載的電流都經(jīng)過R9(由上向下)，R9的下端電位為負(fù)，當(dāng)負(fù)載電流達一定值時，誤差放大器2的反相端電位為負(fù)，誤差放大器2的輸出（即反饋/PWM端）為正，Q1管不導(dǎo)通，輸出電壓降低。,六、原理圖,軟啟動上電時輸出電壓由低到高建立，需要一定時間。 上電時，C7充電需要一定時間，死區(qū)電壓由高逐漸變低，Q1管的導(dǎo)通時間逐漸增大，輸出電壓逐漸升高。,七、0參數(shù)選擇,整流管：橋式整流，整流管工作電流=0.5負(fù)載電流，大反向電壓=輸入交流電壓峰值，IN4007(1A/1kV)可以滿足要求。 濾波電容：RLC=(35)T，整流濾波后電壓VIN=1828.8V,RL

6、18V/0.5A=36，T10mS，1000uF/35V電解電容可滿足要求。最常用電解電容：1.0、2.2、3.3、4.7、6.8及相應(yīng)十百千uF，耐壓有6、16、25、35、50、63、100、120、250、400V。 工作頻率：音頻上限20kHz，F(xiàn)osc33kHz，TOSC=30uS，tON=TOSCVO/(VIN-Vsta)=13.021.4uS。,七、參數(shù)選擇,開關(guān)管： 開關(guān)速度2(VIN)max， 電流2(IO)max TIP127(100V/5A,Darl-L,hFE1000,tr和td1uS)滿足要求，內(nèi)帶保護二極管可不帶RC吸收回路，需帶散熱器。,七、參數(shù)選擇,輸出電壓：V

7、O=5V*(1+R17/R16)12.1V 保護電流： Imax = (Vref /R7)*R8/ R90.5A 電感量： L100H。 續(xù)流二極管：快恢復(fù)二極管，反向偏壓(VIN)max-VSTA-VO，峰值電流2(IO)max，F(xiàn)R1031A/300V或FR1071A/1kV 滿足要求。,七、參數(shù)選擇,輸出電容：一個工作周期共向輸出電容充電荷Q0.5(IO)max(0.5TOSC) 紋波0.5VP-P= Q/CO， CO=(35)(IO)maxTOSC/2 VP-P CO=C8=220uF能滿足要求 注產(chǎn)生紋波的兩個因素：1.輸出電容容量有限；2.開關(guān)過程產(chǎn)生的過沖，這部分較難濾除。 軟啟

8、時間：100mS。,八、電感的繞制,鐵氧體磁芯或磁罐(高頻磁性材料、居里溫度230）。 漆包線線徑：考慮趨膚效應(yīng)和機械強度， 趨膚效應(yīng)：調(diào)頻電流只分布在導(dǎo)體表面，30kHz時，穿透濃度0.2mm， 電流密度可按5A/mm2計算。 漆包線直徑：0.4mm以上可滿足要求。 磁線截面：LS*S，截面小必匝數(shù)多，匝數(shù)過多引起飽和，飽和導(dǎo)致功率管、電感線圈與磁芯發(fā)熱，應(yīng)避免。 匝數(shù)：LN2，設(shè)計時先用柒包線繞若干匝，用電感表測量電感量，按平方正比關(guān)系計算，確定匝數(shù)，再繞。線端刮柒、引至線架、搪錫，用電感表驗證電感量。 國產(chǎn)MnZn鐵氧體（低、中頻）磁性材料，磁導(dǎo)率:50007000，飽和磁通密度BS:4

9、00530mT,九、設(shè)計步驟與設(shè)計驗證,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)進行理論設(shè)計 繪制原理圖 器件參數(shù)選擇 設(shè)計PCB 元件檢查、焊裝 設(shè)計驗證 通電前外觀檢查 空載通電試驗 觀察有否異常溫升 觀測輸出電壓、鋸齒波 觀測續(xù)流管陰極波形，脈沖過沖是否穩(wěn)態(tài)值 改變輸入電壓，看波形占空比變化,加載實驗 半滿負(fù)載，觀察溫升情況 中等輸入電壓/滿載，觀測溫升和續(xù)流情況 最高輸入電壓/滿載，觀測溫升和續(xù)流情況，判斷電感量是否充足；觀測開關(guān)管EC極電壓，判斷其是否工作在飽和與截止兩狀態(tài)，開關(guān)速度是否滿足要求；輸出電壓紋波是否滿足要求 最小輸入電壓/滿載，觀測溫升和續(xù)流情況 過載實驗 輸入電壓分別為最小、中等、最大三種情況，超負(fù)載10%，觀測過載保護是否工作，保護時的工作波形 工作穩(wěn)定性 長時間工作情況（30min）,十、設(shè)計報告（A4紙打?。?設(shè)計題目（2黑/居中） 設(shè)計人姓名（4宋/居中） 指導(dǎo)老師姓名（5宋/居中） 設(shè)計內(nèi)容摘要（5宋/縮進2字符） 關(guān)鍵詞（5宋/縮進2字符） 報告正文（標(biāo)題4黑/左對齊，正文5宋/單倍行距） 設(shè)計指標(biāo) 設(shè)計方