直流稳压电源的设计毕业设计.doc
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1、 摘 要 本设计系统采用PWM发生器及驱动器为核心,设计附有储存、滤波、分时导通的可调直流稳压电源系统,具有结构简单、成本低、精度高等优点。很大程度上满足了稳压电源的应用需求,稳压电源以体积小、可调控范围广、效率高、应用范围广的目的而设计的。设计一个双管正激式它激型开关稳压电源电路,使其符合测量要求,主要过程是两个开关管分别轮流导通,传送能量使变压器变压,电流通过二极管和电感L给电容C充电同时对负载Rl供电。通过导通周期的互补,电容的充放电发生变化,这样就会使输出电源电压的范围发生变化。通过芯片SG3525进行反馈控制电路的占空比,输出采用滤波电路来实现设计要求。 关键词:滤波电路,稳压电源电
2、路,SG3525,双管正激式开关电源。 AbstractThis design system using PWM generator and drive as the core, the design attached storage, filter, time-sharing conduction of adjustable dc regulated power supply system, has the advantages of simple structure, low cost and high accuracy. To a large extent satisfy the app
3、lication demand of regulated power supply, regulated power supply with small size, wide regulating range, high efficiency, wide application scope and the purpose of design.Design a two pipe is shock type it shock type switch stabilized voltage supply circuit, make it conform to the requirements of t
4、he measurement, process are two main switch tube respectively conduction in turn, transmits energy transformer transformer, current through the diode and the inductance L to charging capacitance C to Rl load power supply at the same time. By conducting periodic complementary, charge and discharge ca
5、pacity changes, this will make the output voltage range change. Through the chip SG3525 feedback control circuit of the duty cycle, output filter circuit is used to achieve the design requirements. key words: filter circuit, voltage stabilizing circuit,SG3525, the two pipe is shock type switching po
6、wer supply.目 录第1章 绪 论11.1 选题目的及意义11.2 国内外研究概况21.3 本文主要设计内容3第2章 方案论证与设计52.1 DC/DC主电路拓扑52.2 控制方法及实现方案52.3 提高效率的方法和实现方案7第3章 电路设计和参数计算93.1 主回路器件的选择及参数计算93.2 控制电路设计与参数计算123.3 辅助电源电路设计与参数计算153.3.1 参数计算153.3.2 吸收回路电路的设计173.3.3 MOSFET的选择183.3.4 续流二极管的选择19第4章 测试分析194.1 测试方法204.2 测试仪器204.3 测试数据204.4 测试结果分析20第
7、5章 芯片简介225.1 主控芯片G3525简介225.2 辅助电路主控芯片UC3843简介255.3 运算放大器lm358芯片简介27结 论31致 谢32参考文献33附录A 主电路图35附录B 辅助电路图27附录C 主电路选材清单28附录D 辅助电路选材清单39附录E 实物图40ContentsChapter Introduction11.1 Purpose and significanc11.2 General research situation at home and abroad21.3 Mainly studies design conten3ChapterII Demonstra
8、tion and design52.1 DC/DC main circuit topology52.2 Control methods and implementation schem52.3 Efficiency methods and implementation scheme7ChapterIII Circuit design and parameter calculation93.1 The main circuit components selection and parameter calculation93.2 Control circuit design and paramet
9、er calculation123.3 The auxiliary power circuit design and parameter calculation153.3.1 Parameters are calculated153.3.2 Absorption loop circuit design173.3.3 Choose MOSFET183.3.4 Choose stream tube very nine19ChapterIV Test analysis194.1 Test method204.2 Test instruments204.3 Test data204.4 Test re
10、sults analysis20ChapterV Chips profile225.1 Master control chip G3525 profile225.2 Introduction auxiliary circuit control UC3843 chip255.3 Operational amplifier lm358 chips profile27Conclusion31Acknowledgements32References33Appendix A main circuit diagram35Appendix B auxiliary circuit diagram27Appen
11、dix C main circuit material listing28Appendix D auxiliary circuit selection in listing39Appendix E physical figure40第1章 绪 论1.1 选题目的及意义随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛,也要求能够提供稳定的电源,以满足小型电子设备的用电需要1-3。本文基于这个思想,设计和制作了符合指标要求的开关稳
12、压电源。直流稳压电源作为直流能量的提供者,在各种电子设备中,有着极其重要的地位,它的性能良好与否直接影响整个电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的日益发展的电源技术也得到了很大的发展,它从过去一个不太复杂的电子线路变为今天具有较强功能的模块。实现电源稳定的方式,由传统的线性稳压发展到今天的开关式稳压,电源技术正从过去附属于其它电子设备状态,逐渐演变为一个电子学科的独立的分支4-6。现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用7。当今社会电子设备给人们
13、带来了极大地便利,但是任何一 种电子设备都必须要一个稳定的电源电路来保证它的正常工作,可以说电源电路是一切电子设备的基础。而直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位8。直流稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。(1)线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声。(2)开关型直流稳压电源与线性稳压电源不同的一类稳电源,它的电路型式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它
14、和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹9-12。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态;开关电源因此而得名13。 可调直流稳压电源(开关型) 开关电源的优点是体积小,重量轻,稳定可靠;缺点相对于线性电源来说纹波较大(一般1%VO(P-P),好的可做到十几mV(P-P)或更小)。它的功率可自几瓦几千瓦均有产品14-16。开关型直流稳压电源可分为AC/DC电源、DC/DC电源、通行电源、电台电源、模块电源、特种电源19-22。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术,并大幅提高了开关电源工作效率
15、。对于高可靠性指标,美国的开关电源生产商通过降低运行电流,降低结温等措施以减少器件的应力,使得产品的的可靠性大大提高23-25。1.2 国内外研究概况电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性,而且电子设备的故障60%来自源,因此,电源越来越受到人们的重视。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。20世纪50年代,美国宇航局以小型化、重量轻为目标,为搭载火箭开发了开关电源。在近半个世纪的发展过程中,开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐步取代传统技术制造的连续工作电源,并广泛应用于电子整机与设备中。20世纪80年代,计算
16、机全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代,开关电源在电子、电器设备、家用领域得到了广泛的应用,开关电源技术进入快速发展期。到21世纪小型电子设备的发展更加迅速和更加普及,但是现在很多的小型电子设备都是依靠电池来供电的,所以开发一种新型的开关电源应用于小型电子设备中就显得非常重要了1。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得
17、高的磁性能,而电容器的小型化也是一项关键技术2。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。电力电子技术的不断创新,使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度,就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献4。1.3 本文主要设计内容 在电阻负载条件下,使电源满足下述要求:输入直流电压DC41DC57V,输出电压可调,具有输出恒流限制功能,且限制电流可调。 (1)输出电压Vo:DC030V可调; (2)输出恒流限制Io:03A可调; (3)输出噪声纹波电压峰-峰值Vopp1
18、V(Udc=48V,Vo=30V,Io=3A); (4)DC-DC变换器的效率70%(Udc=48V,Vo=30V,Io=3A)5。 图1-1 系统框图第2章 方案论证与设计2.1 DC/DC主电路拓扑 可完成此方案的DC/DC变换器的拓扑有:反激式,双管正激等。为满足效率在70%以上,且能进一步提高到85%以上,通过以前做实验实测的结果可知双管正激式开关电源可达到90%以上,另外,双管正激电路可靠性高,无直通危险,故选择双管正激作为本方案的主电路拓扑6。 图2-1 双管正激主拓扑结构 2.2 控制方法及实现方案 在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率稳压电源的组成可以用图2-
19、2表示,它是由变压器,整流,滤波,和稳压电路等四个部分组成7。 图 2-2主电路组成框图 电源变压器是将直流48V的电压变为所需要的电压值,由于此直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤除,从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动(一般有正负10%左右的波动),负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后,还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时,维持输出直流电压的稳定。 当负载要求功率较大,效率较高时,常采用开关稳压电源8。 双管正激电路中驱动MOSFET的方波占空比不能大于0.5,故可选SG3525作为控制芯片。若采用直接驱动MOSFET可能
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