1、設(shè)計(jì)案例分析,降壓型(BUCK型)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì),技術(shù)指標(biāo),電源容量 輸入：1524Vac（或1828.8Vdc）。 輸出：電源電壓+12V(不可調(diào))，紋波小于150mVP-P，最大輸出電流2.0A(限流型保護(hù))。 工作頻率 開(kāi)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TL494。,課題的意義,具有實(shí)用性：幾乎所有的電子設(shè)備都涉及電源設(shè)計(jì)，容量較大時(shí)多采用開(kāi)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(xiàng)共性技術(shù)，應(yīng)用面廣，各種電源設(shè)計(jì)、恒溫控制、電機(jī)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PWM控制電路，有

2、一定代表性。 易于建立工程設(shè)計(jì)概念：課題涉及多個(gè)典型的工程要素，如：功率器件的最大電流、耐壓、開(kāi)關(guān)速度，磁性材料的選擇、功率電感的設(shè)計(jì)與繞制等。 較典型的設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法和負(fù)載實(shí)驗(yàn)。,三、BUCK型DCDC變換器（CCM工作模式）,導(dǎo)通狀態(tài) 截止?fàn)顟B(tài) 輸入輸出關(guān)系 D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,TL494的時(shí)序 當(dāng)鋸齒波電平死區(qū)時(shí)間控制電平時(shí)，死區(qū)時(shí)間比較器輸出高電平。 當(dāng)鋸齒波電平反饋/PWM輸入電平時(shí)，PWM比較器輸出高電平。 死區(qū)時(shí)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(shí)鐘寬度。,TL494的時(shí)序(續(xù)) 當(dāng)輸出控制電

3、壓=H時(shí)， Q和時(shí)鐘信號(hào)均為0時(shí)，Q1基極高電平導(dǎo)通， /Q和時(shí)鐘信號(hào)均為0時(shí)， Q2基極高電平導(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(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為0時(shí)， Q1和Q2基極獲高電平導(dǎo)通，兩管同時(shí)導(dǎo)通，稱為單端工作方式。,功能描述 含有控制開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間由“死區(qū)時(shí)間控制”和“反饋/PWM比較器輸入”兩個(gè)信號(hào)中電平較高的一個(gè)控制，控制信號(hào)電平與電容器CT 上的鋸齒波進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的調(diào)整。 控制信號(hào)電平線性增加時(shí)，Q1 和Q2 的導(dǎo)通時(shí)間線性減少。 “輸出控制”=5V

4、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%。,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。 若某因致輸出電壓過(guò)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(shí)間減少，占空比減少，輸出電壓減少。負(fù)反饋使輸出電壓保持穩(wěn)定，R17和R16中點(diǎn)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。C3和R6、C4、C5和R13補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，提高靜、動(dòng)態(tài)性能。,閉環(huán)輸出電壓調(diào)整系數(shù),六、原理圖,過(guò)載保護(hù)過(guò)載時(shí)，降低輸出電壓使負(fù)載電流保持在保護(hù)值。 不論開(kāi)關(guān)管T2是否導(dǎo)通，流過(guò)負(fù)載的電流都經(jīng)過(guò)R9(

5、由上向下)，R9的下端電位為負(fù)，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)一定值時(shí)，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(dòng)上電時(shí)輸出電壓由低到高建立，需要一定時(shí)間。 上電時(shí)，C6充電需要一定時(shí)間，死區(qū)電壓由高逐漸變低，Q1管的導(dǎo)通時(shí)間逐漸增大，輸出電壓逐漸升高。,七、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，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=UoIo(V2IN/RL)*, =0.9， RL12，T=10mS

6、，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(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（Vsta1.2V）。,七、參數(shù)選擇,開(kāi)關(guān)管： 開(kāi)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，需帶散熱器。,七、參數(shù)選擇,輸出電壓：VO=5V*(1+R17/R16)12.1V 保

7、護(hù)電流： Imax = (Vref /R7)*R8/ R92.0A 電感量：L270H（I0.4A，VIN28.8V）。,七、參數(shù)選擇,輸出電容： CO=C7=220uF 一個(gè)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(chǎn)生紋波的兩個(gè)因素：1.輸出電容容量有限；2.開(kāi)關(guān)過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)沖，這部分較難濾除。,七、參數(shù)選擇,續(xù)流二極管：FR307 快恢復(fù)二極管 反向偏壓(VIN)max-VSTA 峰值電流 (IO)maxI FR3073A/1kV滿足要求。 軟啟時(shí)間：100mS。,八、電感計(jì)算方法,八、電感計(jì)算

8、方法,九、設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)驗(yàn)證,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行理論設(shè)計(jì) 繪制原理圖 器件參數(shù)選擇 設(shè)計(jì)PCB 元件檢查、焊裝 設(shè)計(jì)驗(yàn)證 通電前外觀檢查 空載通電試驗(yàn) 觀察有否異常溫升 觀測(cè)輸出電壓、鋸齒波 觀測(cè)續(xù)流管陰極波形，脈沖過(guò)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(shí)驗(yàn) 半滿負(fù)載，觀察溫升情況 中等輸入電壓/滿載，觀測(cè)溫升和續(xù)流情況 最高輸入電壓/滿載，觀測(cè)溫升和續(xù)流情況，判斷電感量是否充足；觀測(cè)開(kāi)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(kāi)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(cè)溫升和續(xù)流情況 過(guò)載實(shí)驗(yàn) 輸入電壓分別為最小、中等、最大三種情況，超負(fù)載10%，觀測(cè)過(guò)載保護(hù)是否工作，保護(hù)時(shí)的工作波形 工作穩(wěn)定性 長(zhǎng)時(shí)間工作情況（30min）,十、設(shè)計(jì)報(bào)告（A4紙打?。?設(shè)計(jì)題目（2黑/居中） 設(shè)計(jì)人姓名（4宋/居中） 指導(dǎo)老師姓名（5宋/居中） 設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要（5宋/縮進(jìn)2字符） 關(guān)鍵詞（5宋/縮進(jìn)2字符） 報(bào)告正文（標(biāo)題4黑/左對(duì)齊，正文5宋/單倍行距） 設(shè)計(jì)指標(biāo) 設(shè)計(jì)方案、方案論證 工作原理分析 參