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《具有短路保護(hù)功能的開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、一、概述穩(wěn)壓電源，輸出電壓相對(duì)穩(wěn)定，它與人們的日常生活密切相關(guān)，也稱穩(wěn)壓器等，開關(guān)穩(wěn)壓電源的發(fā)展依賴于半導(dǎo)體器件和磁性材料的發(fā)展。隨著電子工藝的發(fā)展，已成為世界各國的普及產(chǎn)品。按調(diào)整管及負(fù)載的連接方式可分為串聯(lián)型和并聯(lián)型,按穩(wěn)壓的控制方式可分為脈沖寬度調(diào)制型（PWM）、脈沖頻率調(diào)制型（PFM）和混合調(diào)制型。本電路設(shè)計(jì)主要引用串聯(lián)型脈沖寬度調(diào)節(jié)型，主要由主輸出電路、控制電路、采樣比較放大及保護(hù)電路四大部分組成。利用三極管的導(dǎo)通特性，通過波型發(fā)生器與電壓比較器共同實(shí)現(xiàn)對(duì)三極管導(dǎo)通與關(guān)斷的控制，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，負(fù)反饋采樣放大電路實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能。電源輸入
2、電壓為市網(wǎng)電壓。輸出電壓為5—24V可調(diào)電壓，穩(wěn)壓最大電源功率50w，能夠?qū)崿F(xiàn)過流及短路保護(hù)功能。二、方案論證開關(guān)穩(wěn)壓電源，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)受控制的電子開關(guān)。電子開關(guān)在直流穩(wěn)壓電源中做調(diào)整元件，通過改變調(diào)整器件的導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間的相對(duì)長短，來改變輸出電壓的大小，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。方案一：方案一原理方框圖如圖1所示：采樣電路運(yùn)算放大電壓比較市網(wǎng)輸入輸出調(diào)整管整流濾波PWM控制保護(hù)電路圖1開關(guān)穩(wěn)壓電源電路的原理框圖（一）采用二極管單相橋式整流，通過電容的充放電過程實(shí)現(xiàn)濾波功能，三極管為調(diào)整管，利用PWM控制調(diào)整管的開通于關(guān)斷實(shí)現(xiàn)電路的開關(guān)功能，采
3、樣電路與電壓比較環(huán)節(jié)共同實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)作用，保護(hù)電路為截流行過流保護(hù)。方案二：13方案二原理方框圖如圖2所示比較放大整流濾波輸出市網(wǎng)輸入PWM控制保護(hù)電路采樣電路調(diào)整管圖2開關(guān)穩(wěn)壓電源電路的原理框圖（二）方案二與方案一明顯的不同在于，方案二中調(diào)整管的位置決定了方案二為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。方案選擇：兩套方案中均采用PWM脈寬控制，在開關(guān)管導(dǎo)通周期不變情況下對(duì)其導(dǎo)通時(shí)間（占空比）的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓作用，但關(guān)鍵在于，方案一為串聯(lián)穩(wěn)壓型電路，又稱降壓型穩(wěn)壓電路，即輸入的電壓大于輸出電壓，方案二為升壓型穩(wěn)壓電路，實(shí)驗(yàn)要求穩(wěn)壓電路的輸出為5V~24V,不需要升
4、壓過程，所以本次設(shè)計(jì)采用方案一完成。三、電路設(shè)計(jì)1、主電路（換能電路）主電路圖主要應(yīng)用的是串聯(lián)型脈寬開關(guān)控制電路接法，電路如圖3所示：圖3PWM控制總電路13開關(guān)穩(wěn)壓電路的換能電路將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成脈沖電壓，再將脈沖電壓經(jīng)LC濾波轉(zhuǎn)換成直流電壓，晶體管Q1為調(diào)整管（即開關(guān)管），三極管基極輸入為矩形波，控制開關(guān)管的工作狀態(tài)，電感L與電容C組成輸出濾波電路，D為續(xù)流二極管。當(dāng)基極為高電平時(shí)，Q1飽和導(dǎo)通，D3因承受反壓而截止，電感L存儲(chǔ)能量，電容C充電；發(fā)射極電位Ue近視等于輸入電壓。當(dāng)基極電壓為低電平，Q1截止，此時(shí)雖然發(fā)射極電壓為0，但是電感
5、釋放能量，其感應(yīng)電動(dòng)勢使D3導(dǎo)通，C放電，負(fù)載電流方向不變。2、整流濾波電路穩(wěn)壓電源的電源主要采用市網(wǎng)電壓，首先需要將正弦波交流電源調(diào)整成為所需的直流輸入。電路如圖4所示：V1220Vrms50Hz0°D11243T24321C150UoU2圖4降壓整流濾波電路電路的電源為市網(wǎng)220V，50Hz，用變壓器對(duì)電壓降壓，變比為220/30=7.33，輸出電壓為30V。單項(xiàng)橋式整流克服了半波整流僅適用于整流電流較小，對(duì)脈沖要求不高的缺點(diǎn)，其構(gòu)成原則就是保證在變壓器副邊電壓的整個(gè)周期呢負(fù)載的電壓與電流方向始終保持不變。濾波電路采用的是電解電容，容量較大，
6、利用電容的充放電過程是輸出的電壓趨于平穩(wěn)。Uo≈1.2U2二極管選擇:Urm>1.1U2=46.66VIf>1.1*Io/2=1.1U2/π*Error!Nobookmarknamegiven.Rl3、調(diào)壓電路13Q1R3R250%U1A321141VCC12VDZR170VCC321VEE-12VVEER1k456圖5電壓調(diào)節(jié)電路晶體管Q1為調(diào)整管，電阻R與穩(wěn)壓管DZ構(gòu)成基準(zhǔn)電壓電路，電阻R1，R2，R3為輸出電壓的采樣電路，集成運(yùn)放作為比較放大電路，為了是輸出電壓可調(diào)，也為了加深電壓負(fù)反饋以提高輸出電壓的穩(wěn)定性，所以通常在基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路的
7、基礎(chǔ)上，引入放大環(huán)節(jié)。電阻選擇：Uomin=(R1+R2+R3)/(R2+R3)*UzUomax=（R1+R2+R3）/R3*Uz實(shí)際調(diào)試電路中Uz=3.265v,R1=26.8kΩ,R2=40kΩ,R=10.05kΩ。4、PWM控制電路13U2ALM358N32481U4ALM358N32481VEE-24VVEE-24VVCC24VVCC24VC2910nFR8500?R91k?R12250?432VCCVEEVEEVCC00R21k?R5R61k?R450%VCC24VR3R7U3ALM358N32481VEE-24VD31N4449L11
8、HC4820uFQ1D2U1ALM358N32481C36mFVCC71413128VEE651190101圖5控制電路U1ALM358
