tl494开关电源的设计与制作_毕业论文(编辑修改稿)

tl494开关电源的设计与制作_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

5 应特性。 开关电源的特点 ：开关电源的功率开关调整管工作在开关状态，所以调整管的功耗小，效率高，一般在 80%～ 90%，高的可达 90%以上。 ：由于开关电源省掉了笨重的电源变压器，节省了大量的漆包线和硅钢片，电源的重量只有同容量线性电源的 1/5，体积也大大缩小。 ：开关电源的交流输入电压在 90～ 270V 范围变化时，输出电压的变化在177。 2%以下。 合理设计电路，还可使稳压范围更宽，并保证开关 电源的高效率。 ：在开关电源中，由于可以方便的设置各种形式的保护电路，所以当电源负载出现故障时，能自动切断电源，保护功能可靠。 ：由于功率开关管工作在开关状态，损耗小，不需要采用大面积散热器，电源温升低，周围元件不致因长期工作在高温环境而损坏，所以采用开关电源可以提高整机的可靠性和稳定性。 开关电源的分类 开关电源的分类方法有很多，下面介绍几种常见的分类方法。 ，开关电源可分为脉冲宽度调制 (PWM)式、 脉冲频率调制 (PFM)式和脉冲调频调宽式三种。 ,可分为自激式开关电源，自激式开关电源利用电源电路中的开关晶体管和高频脉冲变压器构成正反馈环路，来完成自激振荡，使开关电源输出直流电压。 在显示设备的 PWM 式开关电源中，自激振荡频率同步于行频脉冲，即使在行扫描电路发生故障时，电源电路仍能维持自激振荡而有直流输出电压。 安徽财贸职业学院电子信息系新能源应用专业毕业设计 6 ，可分为直接输出取样开关电源，间接输出取样开关电源。 开关器件的分析 电力二极管 电力二极管可分为普通二极管 , 快恢复二极管 ,肖特基二极管三种。 普通二极管又称为整流二 极管，多用于开关频率不高的整流电路中。 其反向恢复时间较长，一般在 5s 以上，这在开关频率不高时并不重要。 其正向电流定额值和反向电压定额值可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上。 快恢复二极管是恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短的二极管，简称为快速二极管。 快速二极管在工艺上多采用了掺金措施，有的采用 PNP 结型结构，有的采用改进的 PIN 结构。 采用外延型 PIN 结构的快恢复外延二极管 (Fast Recovery Epitaxial Diodes， FRED)，其反向恢复时间更短 (可低于 50 ns)，正向压降也很低 ( V 左右 )，但其反向耐压多在 400V 以下。 快速二极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级，前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在 100ns以下，有的甚至达到 20~30ns。 以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管，简称为肖特基二极管。 肖特基二极管的优点很多，主要是：反向恢复时间很短 (10～40ns)，正向恢复过程中不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管；其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高。 肖特基二极管的 不足之处是：当反向耐压提高时，其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于 200V 以下；反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度。 电力场效应晶体管 MOSFET 电力场效应晶体管主要指绝缘栅型中的 MOS 型，简称电力 MOSFET。 其特点安徽财贸职业学院电子信息系新能源应用专业毕业设计 7 是：用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性好，电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW 的电源电子装置。 电力 MOSFET 的种类按导电沟道可分为 P沟道和 N 沟道，如图 23所示。 其中 G 为栅极， S 为源极， D为漏极。 电力 MOSFET 的工作原理是：在截止状态，漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。 P 基区与 N 漂移区之间形成的 PN结反偏，漏源极之间无电流流过；在导电状态，在栅源极间加正电压 UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过，但栅极的正电压会将其下面 P 区中的空穴推开，而将 P 区中的电子吸引到栅极下面的 P区表面。 图 2 3电力 MOSFET的结构和电气图形符号 安徽财贸职业学院电子信息系新能源应用专业毕业设计 8 第 3 章 主要电路模块分析 交流滤波电路 图 31为交流滤波 电路的示意图。 交流滤波电路由熔断丝 FU热敏电阻 RT、压敏电阻 u和保护电容、电感组成。 熔断丝 FU1在电路中起短路保护。 热敏电阻RT是负温度系数，当温度升高时电阻减小，电流增大。 压敏电阻 u（脉冲电压峰值）在电路起瞬间瞬间过电压保护作用，及是防雷击。 电容 C C4 是滤除交流电中的高频谐波。 电容 C C3 是消除差模滤波，电感 L1 是消除共模滤波。 图 3 1交流滤波电路 整流桥电路 如图 32所示为半桥式整流电路。 安徽财贸职业学院电子信息系新能源应用专业毕业设计 9 图 3 2 半桥整流电路 此半 桥式整流电路具有单向不可控电路。 半桥式整流电路的作用就是将交流电转换成直流电。 桥式整流电路的输出计算方法是 VDC=A*Ui(有效值 )， A 为负载系数 ()。 半桥式整流电路常会出现的问题是直流磁偏，产生直流磁通的原因在下面的电路进行阐述。 半桥开关电路 图 33为半桥开关电路。 相关知识的介绍：在此相关开关电源中存在ACDCACDC的转换，其中 DCAC 的转换是高频转换。 在转换中会出现直流磁通饱和，这是由于电感的作用，电感在电路中相当于短路，电感的计算方法是 W=2Π LI2，又 UL=L(dl/dt)，当 UL=0 达到磁通饱和。 安徽财贸职业学院电子信息系新能源应用专业毕业设计 10 图 33 半桥开关电路 原理图分析：当前驱电路经过滤波后在经过桥式整流，然后电流入半桥开关电路，当 V1 导通时， T1（ V1的导通时间）的一次磁通增大，增大的磁通为 A1。 当V2导通时， T2（ V1 的导通时间）的一次磁通减小，减小的磁通为 A2。 整个电路中的磁通为 N（ A1 A2），当 A2=0 时此时达到直流磁通。 如果没有达到直流磁通可能由于 C5和 C6的两端电压有波动以及 V1 和 V2 的导通不对称。 此电路中 VD7 和 VD8 分别提供维持 V1 和 V2 三极管的发射极电流 Ib。 此电路 中 C10 对 V1瞬间从饱和转换到截。