CDCD開關(guān)電源設(shè)計,cdcd,開關(guān)電源,設(shè)計 1DC/DC 直流開關(guān)電源設(shè)計與實現(xiàn)XXX 姓名摘 要：本文主要介紹了 DC/DC 直流開關(guān)電源設(shè)計,在主回路中整流電路采用單相橋式、功率轉(zhuǎn)換電路采用單端正激功率轉(zhuǎn)換電路、采用增加副邊繞組的方法實現(xiàn)多路輸出；控制電路采用 PWM 控制，控制器采用開關(guān)電源集成控制器 GW1524、設(shè)計了過壓保護電路、電壓檢測電路和電流檢測電路?！娟P(guān)鍵詞】DC/DC 變換器、PWM 控制、整流、濾波。1 背景分析電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進入 80 年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入 90 年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。2、開關(guān)電源的基本原理開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比調(diào)整輸出電壓，開關(guān)電源的基本構(gòu)成如圖所示，DC-DC 變換器是進行功率變換的器件，是開關(guān)電源的核心部件，此外還有啟動電路、過流與過壓保護電路、噪聲濾波器等組成部分。反饋回路檢測其輸出電壓，并與基準電壓比較，其誤差通過誤差放大器進行放大，控制脈寬調(diào)制電路，再經(jīng)過驅(qū)動電路控制半導(dǎo)體開關(guān)的通斷時間，從而調(diào)整輸出電壓。其結(jié)構(gòu)圖如圖所示。V1 V0DC/DC 變換器驅(qū)動器 PWM比較放大取樣參考電壓23、整流電路的設(shè)計整流是將交流電變成脈動直流電的過程。電源變壓器輸出的交流電經(jīng)整流電路得到一個大小變化但方向不變的脈動直流電。整流電路是由具有單向?qū)щ娦缘脑缍O管、晶間管等整流元件組成的。整流電路的選擇如下：單相整流電路有兩種：電容輸入型電路和扼流圈輸入型電路電容輸入型的基本電路如圖 2-1：（a）為半波整流電路（b）為中間抽頭的全波整流電路（c）橋式整流電路（d）倍壓整流電路。1234BRIDGE11234BRIDGE11234BRIDGE11234BRIDGE1RRRC CCCSSCRRH(a) (b)(c) (d)4、 DC/DC 變換器的設(shè)計 DC/DC 變換器進行功率變換，是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓，將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波，它是開關(guān)電源的核心部分，開關(guān)電源 DC/DC 變換器有多種電路方式，常有的有工作波形為方波的脈寬調(diào)制（PWM）變換器以及工作波形為正弦波的諧振變換器?；竟ぷ髟砣鐖D所示。它是一種控制開關(guān) S 通/ 斷時間的比例，用電抗器與電容器蓄積能量的元件。3對續(xù)流的波形進行平滑處理，從而更有效地調(diào)整功率流的電路。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 TS 不變，改變 ton（通用） ，二是頻率調(diào)制方式，t on 不變，改變 TS（易產(chǎn)生干擾） 。DC/ DC 變換器按輸入輸出的隔離方式分有隔離方式與非隔離方式；按開關(guān)的控制方式分有自勵式和它勵式，以及脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制與幅度調(diào)制等多種方式。5、單端正激變換器的設(shè)計單端正激變換器主回路如圖所示。它是在 Buck 電路的開關(guān) S 與續(xù)流二極管 D 之間加入單端變壓隔離器而得到的。CD2D1D3T1TRANS1P1RLP2TTIGBT由于正激式變換器的隔離元件 T1 純粹是個變壓器，因此在輸出端需附加一個電感器 L 作為能量的儲藏及傳送元件。電路中必有一個續(xù)流二極管，同時也要注意到變壓器原邊和副邊線圈具有相同的同銘端。由于是正激工作方式，副邊有電感器，折算至原邊電感量較大。一般電感量越大越好，使得 IP 較小。變壓器 T1 的另一個繞組 P2 與二極管 Dl 串聯(lián)后接至 Vs。這個繞組主要起去磁復(fù)位的作用。6、 控制電路的設(shè)計PWM 開關(guān)穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源基本工作原理就是在輸入電壓變化、內(nèi)部參數(shù)變化、外接負載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準信號的差值進行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件的導(dǎo)通脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流等被控制信號穩(wěn)定。PWM 的開關(guān)頻率一般為恒定，控制取樣信號有：輸出電壓、輸入電壓、輸出電流、輸出電感電壓、開關(guān)器件峰值電流。由這些信號可以構(gòu)成單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流及恒定功率的目的，同時可以實現(xiàn)一些附帶的過流保護、抗偏磁、均流等功能。對于定頻調(diào)寬的 PWM 閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，主要有五4種 PWM 反饋控制模式。分別是電壓模式控制 、平均電流模式控制、峰值電流模式控制、相加模式控制、滯環(huán)電流模式控制。7、 開關(guān)電源集成控制器開關(guān)電源主要由主回路和控制回路兩大部分組成，主回路是將交流電網(wǎng)的電能傳遞給負載的回路，控制回路是按輸入輸出條件控制主回路的工作狀態(tài)的回路，將控制回路集成化即稱為開關(guān)電源集成控制器。開關(guān)電源集成控制器多為脈寬調(diào)制型(PWM),早期 PWM 多為電壓型，缺點是瞬念響應(yīng)不好。電流控制型 PWM 的性能和功能均優(yōu)于電壓控制型，國外新生產(chǎn)的電流 PWM 控制器品種和數(shù)量最多，有完全取代電壓控制型的趨勢。本設(shè)計采用 GWl524 作為系統(tǒng)的控制器。8、 保護電路的設(shè)計開關(guān)電源電路擔(dān)負著向整個電子設(shè)備各單元電路提供電壓和功率的任務(wù)，因此，開關(guān)電源電路一旦發(fā)生故障，整個電子設(shè)備就不能正常工作，嚴重時還會引起一系列的燒壞元器件典故，其后果極其嚴重。在開關(guān)穩(wěn)壓電路中，功率開關(guān)管工作在高電壓、大電流狀態(tài)之下，其故障率比小信號電路要高得多，這不僅要求功率開關(guān)管及其電源電路的可靠性高，而且還要設(shè)置一些必要的保護電路，使其在一旦出現(xiàn)故障或故障先兆時迅速切斷電源．以免故隙蔓延，損壞更多的無器件。開關(guān)電源的保護電路主要是過電流保護、過電壓保護。由于集成控制芯片可以實現(xiàn)過流保護，這里只設(shè)計過壓保護電路。 過電壓保護電路采用使開關(guān)電源停止工作的方式，可使用晶閘管等保持使其電源停止工作的信號，切斷輸入側(cè)的反饋繞組。圖為過壓保護電路。如果有任何一路輸出端電壓超過其極限值，5總結(jié)：本文通過查閱有關(guān)開關(guān)電源的資料，將開關(guān)電源和線性電源進行了對比，對開關(guān)電源的原理有一定了解，設(shè)計采用整體—局部—整體的方式，首先對開關(guān)電源的整體結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃，然后對各個部分進行設(shè)計，對各個部分的電路的參數(shù)進行計算、對元器件選型，最后進行系統(tǒng)的整合。在設(shè)計過程中參考了不少相關(guān)的電路，在理解的基礎(chǔ)上進行修改。參考文獻[1]何希才.新型開關(guān)電源及其應(yīng)用.北京：人民郵電出版，1996 年[2]周志敏、周紀海等.開關(guān)電源實用技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2003 [3]葉慧貞、楊興洲等.新穎開關(guān)穩(wěn)壓電源.北京：國防工業(yè)出版社，1999[4]王英劍.新型開關(guān)電源實用技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，1999 年[5]孫燕、劉愛民.Protel 99 設(shè)計與實例.北京：機械工業(yè)出版社，2000 [6]王力、張偉.電路設(shè)計與制板.北京：人民郵電出版社，2003 年R1100 R2100R3100R4100D15VD212VD315VCNPN5V15V12V5VR5PNPR65V接接接接