1、設計案例分析,降壓型(BUCK型)開關穩(wěn)壓電源設計,1,技術指標,電源容量 輸入：1524Vac（或1828.8Vdc）。 輸出：電源電壓+12V(不可調)，紋波小于150mVP-P，最大輸出電流2.0A(限流型保護)。 工作頻率 開關電源的工作頻率為3040kHz。 控制電路 采用脈沖寬度調制控制集成電路TL494。,2,課題的意義,具有實用性：幾乎所有的電子設備都涉及電源設計，容量較大時多采用開關電源。 掌握一種共性技術：脈沖寬度調制技術PWM是一項共性技術，應用面廣，各種電源設計、恒溫控制、電機調速等。 學習集成電路應用方法：TL494、SG3525A是常用的、典型的固定頻率的PWM控制

2、電路，有一定代表性。 易于建立工程設計概念：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、開關速度，磁性材料的選擇、功率電感的設計與繞制等。 較典型的設計驗證方法和負載實驗。,3,三、BUCK型DCDC變換器（CCM工作模式）,導通狀態(tài) 截止狀態(tài) 輸入輸出關系 D稱為占空比,4,四、TL494的內部結構與功能,結構,5,四、TL494的內部結構與功能,TL494的時序 當鋸齒波電平死區(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。,6,TL494的

3、時序(續(xù)) 當輸出控制電壓=H時， Q和時鐘信號均為0時，Q1基極高電平導通， /Q和時鐘信號均為0時， Q2基極高電平導通，兩管輪流導通，稱為推挽工作方式。 當輸出控制電壓=L時，時鐘信號為0時， Q1和Q2基極獲高電平導通，兩管同時導通，稱為單端工作方式。,7,功能描述 含有控制開關式電源所需的主要功能塊。 線性鋸齒波振蕩器(3V)，頻率Fosc = 1.1/ (RT* CT ) 輸出開關管導通時間由“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，實現脈沖寬度的調整。 控制信號電平線性增加時，Q1 和Q2 的導通時間線

4、性減少。 “輸出控制”=5V為推挽輸出，最小死區(qū)2%，最大占空比48%； “輸出控制” =0為單端輸出，最小死區(qū)4%。,8,五、TL494的工作條件,工作條件,9,六、原理圖,穩(wěn)壓原理輸出電壓負反饋。 若某因致輸出電壓過高，則誤差放大器1同向端電位升高，反饋/PWM端電位上升，Q1管導通時間減少，占空比減少，輸出電壓減少。負反饋使輸出電壓保持穩(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，影響控制精度。C3和R6、C4、C5和R13補償網絡，提高靜、動態(tài)性能。,10,閉環(huán)輸出電壓調整系數,11,六、原理圖,過載保護過載時，降低輸出電壓使負載電流保持在保護值。 不

5、論開關管T2是否導通，流過負載的電流都經過R9(由上向下)，R9的下端電位為負，當負載電流達一定值時，誤差放大器2的反相端電位為負，誤差放大器2的輸出（即反饋/PWM端）為正，Q1管不導通，輸出電壓降低。,12,六、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，C6充電需要一定時間，死區(qū)電壓由高逐漸變低，Q1管的導通時間逐漸增大，輸出電壓逐漸升高。,13,七、參數選擇,整流管：橋式整流，整流管工作電流=0.5負載電流，大反向電壓=輸入交流電壓峰值，IN5399(1.5A/1kV)可以滿足要求。 濾波電容：RLC=(35)T。 整流濾波后電壓VIN=1828.8V，P=UoI

6、o(V2IN/RL)*, =0.9， RL12，T=10mS，3300uF/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，Fosc33kHz，TOSC=30uS，tON=TOSCVO/(VIN-Vsta)=13.021.4uS（Vsta1.2V）。,14,七、參數選擇,開關管： 開關速度2(VIN)max， 電流2(IO)max TIP127（100V/5A，Darl-L，hFE1000，tr和td1uS）滿足要求，需帶散熱器。,15,

7、七、參數選擇,輸出電壓：VO=5V*(1+R17/R16)12.1V 保護電流： Imax = (Vref /R7)*R8/ R92.0A 電感量：L270H（I0.4A，VIN28.8V）。,16,七、參數選擇,輸出電容： CO=C7=220uF 一個工作周期共向輸出電容充電荷Q0.5*(I)*(0.5T) 紋波0.5 VP-P= Q/CO， CO=(35)(I) T/(2VP-P) 產生紋波的兩個因素：1.輸出電容容量有限；2.開關過程產生的過沖，這部分較難濾除。,17,七、參數選擇,續(xù)流二極管：FR307 快恢復二極管 反向偏壓(VIN)max-VSTA 峰值電流 (IO)maxI FR

8、3073A/1kV滿足要求。 軟啟時間：100mS。,18,八、電感計算方法,19,八、電感計算方法,20,九、設計步驟與設計驗證,根據技術指標進行理論設計 繪制原理圖 器件參數選擇 設計PCB 元件檢查、焊裝 設計驗證 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；觀測開關管EC極電壓，判斷其是否工作在飽和與截止兩狀態(tài)，開關速度是否滿足要求；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）,21,十、設計報告（A4紙打?。?設計題目（2黑/居中） 設計人姓名（4宋/居中） 指導老師姓名（5宋/居中） 設計內容摘要（5宋/縮進2字符） 關鍵詞（5宋/縮進2字符） 報告正文（標題4黑/左對齊，正文5宋/單倍行距） 設計指標 設計方案、方案論證 工作原理分析 參