反激式开关电源的优点和缺点
1 反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。

反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出,仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出,但控制开关的占空比为0.5时,变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一,而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2,电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数,和正激式开关电源的脉动系数基本相同,但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知,反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是,反激式开关电源使用的时候,为了防止电源开关管过压击,起占空比一般都小于0.5,此时,流过变压器次级线圈的电流会出现断续,电压和电流的脉动系数都会增加,其电压和电流的输出特性将会变得更差。
2 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。
由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出,当负载电流出现变化时,开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应,而需要等到下一个周期事,通过输出电压取样和调宽控制电路的作用,开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应,即改变占空比,因此,反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。有时,当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候,反激式开关电源输出电压可能会产生抖动,这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。
3 反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大,开关电源变压器的工作效率低。
反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙,一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大,容易产生磁饱和。另一方面是因为变压器的输出功率小,需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数,来调整变压器初级线圈的电感量的大小。因此,反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大,从而会降低开关电源变压器的工作效率,并且漏感还会产生反电动势,容易把开关管击穿。
4 反激式开关电源的优点是电路比较简单,体积比较小,反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度,相对于正激式开关电源来要高很多。
反激式开关电源的优点是电路比较简单,比正激式开关电源少用了一个大的储能滤波电感,以及一个续流二极管,一次,反激式开关电源的体积要比正激式开关电源的体积小,且成本也要低。此外,反激式开关电源输出电压受占空比的调制幅度,相对于正激式开关电源来要高很多,因此,反激式开关电源要求调控占空比的误差信号幅度要比较低,误差信号放大器的增益和动态范围也要较小。由于这些优点,目前,反激式开关电源在家电领域中还是被广泛的应用。
5 反激式开关电源多用于功率较小的场合或是多路输出的场合。
6 反激式开关电源不需要加磁复位绕组。
在反激式开关电源中,在开关管关断的时候,反激式变换器的变压器储能向负载释放,磁芯自然复位,不需要加磁复位措施。
7.在反激式开关电源中,电压器既具有储能的功能,有具有变压和隔离的功能。
正激式开关电源的优点和缺点
1 正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好。
正激式变压器开关电源正好是在变压器的初级线圈被直流电压激励时,变压器的次级线圈向负载提供功率输出,并且输出电压的幅度是基本稳定的,此时尽管输出功率不停地变化,但输出电压的幅度基本还是不变,这说明正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好;只有在控制开关处于关断期间,功率输出才全部由储能电感和储能电容两者同时提供,此时输出电压虽然受负载电流的影响,但如果储能电容的容量取得比较大,负载电流对输出电压的影响也很小。
2 正激式变压器开关电源负载能力相对来说比较强。
由于正激式变压器开关电源一般都是选取变压器输出电压的一周平均值,储能电感在控制开关接通和关断期间都向负载提供电流输出,因此,正激式变压器开关电源的负载能力相对来说比较强,输出电压的纹波比较小。如果要求正激式变压器开关电源输出电压有较大的调整率,在正常负载的情况下,控制开关的占空比最好选取在0.5左右,或稍大于0.5,此时流过储能滤波电感的电流才是连续电流。当流过储能滤波电感的电流为连续电流时,负载能力相对来说比较强。
3正激式变压器开关电源的电压和电流输出特性要比反激式变压器开关电源好很多。
当控制开关的占空比为0.5时,正激式变压器开关电源输出电压uo的幅值正好等于电压平均值Ua的两倍,流过滤波储能电感电流的最大值Im也正好是平均电流Io(输出电流)的两倍,因此,正激式变压器开关电源的电压和电流的脉动系数S都约等于2,而与反激式变压器开关电源的电压和电流的脉动系数S相比,差不多小一倍,说明正激式变压器开关电源的电压和电流输出特性要比反激式变压器开关电源好很多。
4正激式开关电源比反激式变压器开关电源多用一个大储能滤波电感,以及一个续流二极管。
正激式变压器开关电源的缺点也是非常明显的。其中一个是电路比反激式变压器开关电源多用一个大储能滤波电感,以及一个续流二极管。此外,正激式变压器开关电源输出电压受占空比的调制幅度,相对于反激式变压器开关电源来说要低很多,这个从(1-77)和(1-78)式的对比就很明显可以看出来。因此,正激式变压器开关电源要求调控占空比的误差信号幅度比较高,误差信号放大器的增益和动态范围也比较大。
5正激式开关电源的体积比较大。
正激式变压器开关电源为了减少变压器的励磁电流,提高工作效率,变压器的伏秒容量一般都取得比较大(伏秒容量等于输入脉冲电压幅度与脉冲宽度的乘积,这里用US来表示),并且为了防止变压器初级线圈产生的反电动势把开关管击穿,正激式变压器开关电源的变压器要比反激式变压器开关电源的变压器多一个反电动势吸收绕组,因此,正激式变压器开关电源的变压器的体积要比反激式变压器开关电源的变压器的体积大。
6正激式开关电源的变压器初级线圈产生的反电动势电压要比反激式变压器开关电源产生的反电动势电压高。
正激式变压器开关电源还有一个更大的缺点是在控制开关关断时,变压器初级线圈产生的反电动势电压要比反激式变压器开关电源产生的反电动势电压高。因为一般正激式变压器开关电源工作时,控制开关的占空比都取在0.5左右,而反激式变压器开关电源控制开关的占空比都取得比较小。
7双管正激式转换器可以应用于较高电压输入,较大功率输出的场合。
双端隔离式PWM DC/DC转换器,在一个开关周期内,功率从隔离变压器的初级绕组的一端和另一端交替的输入,故称双端。双端隔离式PWM DC/DC转换器的磁芯在B-H平面坐标系的第一和第三象限运行,故磁芯可以得到充分的利用。
推挽式开关电源的优点和缺点
1推挽式开关电源输出电流瞬态响应速度很高,电压输出特性很好。推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。
由于推挽式开关电源中的两个控制开关轮流交替工作,其输出电压波形非常对称,并且开关电源在整个周期之内都向负载提供功率的输出,因此,其输出电流瞬态响应速度很高,电压输出特性很好。推挽式开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源。它在输入电压很低的情况下,仍然能维持很大的输出功率,所以推挽式开关电源被广泛的应用于低输入电压的DC/AC逆变器,活DC/DC转换器电路中。
2 推挽式开关电源是一个输出电压特性很好的开关电源。
推挽式开关电源经桥式整流或全波整流后,其输出电压脉动系数和电流脉动系数都很小,因此,需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感就可以得到一个电压纹波和电流纹波很小的输出电压。因此,推挽式开关电源是一个输出电压特性很好的开关电源。
3推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁化极变压器小很多,开关电源的工作效率跟高。
推挽式开关电源的变压器属于双极性磁化极,磁感应变压范围是单极性磁化极的两倍多,并且变压器铁芯不需要气隙,因此,推挽式开关电源变压器铁芯的磁导率比单极性磁化极的正激或反激开关电源的变压器铁芯的磁导率高很多倍,这样推挽式开关电源变压器的初级、次级的线圈的匝数可比单极性磁化极变压器初级、次级的线圈的匝数少一倍以上。所以,推挽式开关电源变压器的漏感以及铜阻损耗都比单极性磁化极变压器小很多,所以开关电源的工作效率跟高。
4 推挽式开关电源的驱动电路简单。
推挽式开关电源的两个开关器件有一个公共接地端,相对于半桥式或全桥式开关电源来说,驱动电路简单的多。
5 推挽式开关电源不会像半桥、全桥式开关电源那样出现两个控制开关同时串通的可能性。
6 推挽式开关电源的主要缺点是两个开关器件需要很高的耐压值。
推挽式开关电源的主要缺点是两个开关器件需要很高的耐压,其耐压必须大于工作电压的两倍。因此,推挽式开关电源在220V交流供电设备中很少使用。另外,直流输出电压可调整式推挽开关电源 输出电压的调整范围比反激式开关电源输出电压的调整范围小很多,并需要一个储能滤波电感,因此,推挽式开关电源不宜用于要求负载电压变化范围太大的场合,特别是负载很轻或是经常开路的场合。
7推挽式开关电源的变压器有两组初级线圈,对于小功率输出的推挽式开关电源是个缺点,对于大功率输出的推挽式开关电源是个优点。因为大功率变压器的线圈一般都是多股线来绕制的,因此,推挽式开关电源的变压器的两组初级线圈与用多股线绕制根本没有区别,并且两个线圈与单个线圈相比可以减低一半电流密度。
8 推挽式转换器可以看作两个正激式转换器的组合,在一个开关周期内,这两的正激式转换器交替的工作。若两个正激式变换器不完全对称或平衡时,就会出现直流偏磁的现象,经过几个周期累计的偏磁,会使磁芯进入饱和状态,并导致高频变压器的励磁电流过大,甚至损坏开关管。
9 推挽式、半桥式、全桥式转换器属于直流-交流-直流转换器。由于直流-交流转换器提高了工作频率,所以,变压器和输出滤波器的体积和重量都可以减小。
半桥式开关电源的优点和缺点
1 半桥式变压器开关电源输出功率很大,工作效率很高
半桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样,由于两个开关管轮流交替工作,相当于两个开关电源同时输出功率,其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。因此,半桥式变压器开关电源输出功率很大,工作效率很高,经桥式整流或全波整流后,输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小,仅需要很小的滤波电感和电容,其输出电压纹波和电流纹波就可以达到非常小。
2 半桥式开关电源的开关管的耐压值比较低。
半桥式变压器开关电源最大的优点是,对两个开关器件的耐压要求比推挽式变压器开关电源对两个开关器件的耐压要求可以降低一半。因为,半桥式变压器开关电源两个开关器件的工作电压只有输入电源Ui的一半,其最高耐压等于工作电压与反电动势之和,大约是电源电压的两倍,这个结果正好是推挽式变压器开关电源两个开关器件耐压的一半。因此,半桥式变压器开关电源主要用于输入电压比较高的场合,一般电网电压为交流220伏供电的大功率开关电源大部分都是用半桥式变压器开关电源。
3半桥式开关电源的变压器初级线圈只需要一个绕组,这也是它的优点,这对小功率开关电源变压器的线圈绕制多少带来一些方便。但对于大功率开关电源变压器的线圈绕制没有优势,因为,大功率开关电源变压器的线圈需要用多股线来绕制。
4 半桥式变压器开关电源的缺点主要是电源利用率比较低,因此,半桥式变压器开关电源不适宜用于工作电压较低的场合。另外,半桥式变压器开关电源中的两个开关器件连接没有公共地,与驱动信号连接比较麻烦。
4 半桥式开关电源的缺点是会出现半导通区,损耗大。
半桥式开关电源最大的缺点是,当两个控制开关K1和K2处于交替转换工作状态的时候,两个开关器件会同时出现一个很短时间的半导通区域,即两个控制开关同时处于接通状态。这是因为开关器件在开始导通的时候,相当于对电容充电,它从截止状态到完全导通状态需要一个过渡过程;而开关器件从导通状态转换到截止状态的时候,相当于对电容放电,它从导通状态到完全截止状态也需要一个过渡过程。
当两个开关器件分别处于导通和截止过渡过程时,即两个开关器件都处于半导通状态时半导通状态时,相当于两个控制开关同时接通,它们会造成对电源电压产生短路;此时,在两个控制开关的串联回路中将出现很大的电流,而这个电流并没有通过变压器负载。因此,在两个控制开关K1和K2同时处于过渡过程期间,两个开关器件将会产生很大的功率损耗。为了降低控制开关过渡过程产生的损耗,一般在半桥式开关电源电路中,都有意让两个控制开关的接通和截止时间错开一小段时间。
5 单电容半桥式变压器开关电源比双电容半桥式变压器开关电源节省一个电容器,这是它的优点。另外,单电容半桥式变压器开关电源刚开始工作的时候,输出电压差不多比双电容半桥式变压器开关电源是输出电压高一倍,这种特点最适用于作为荧光灯电源,例如,节能灯或日光灯以及LCD显示屏的背光灯等。
荧光灯一般开始点亮的时候需要很高的电压,大约几百伏到几千伏,而点亮以后工作电压才需要几十伏到1百多伏,因此,几乎所有的节能灯无一不是使用单电容半桥式变压器开关电源。
6单电容半桥式变压器开关电源也有缺点,就是开关器件的耐压要求比双电容半桥式变压器开关电源的耐压高。
全桥式开关电源的优点和缺点
1 全桥式变压器开关电源输出功率很大,工作效率很高。
全桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样,由于两组开关器件轮流交替工作,相当于两个开关电源同时输出功率,其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。因此,全桥式变压器开关电源输出功率很大,工作效率很高,经桥式整流或全波整流后,其输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小,仅需要一个很小值的储能滤波电容或储能滤波电感,就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。
2 全桥式开关电源的优点是开关管的耐压值特别的低。
全桥式变压器开关电源最大的优点是,对4个开关器件的耐压要求比推挽式变压器开关电源对两个开关器件的耐压要求可以降低一半。因为,全桥式变压器开关电源4个开关器件分成两组,工作时2个开关器件互相串联,关断时,每个开关器件所承受的电压,只有单个开关器件所承受电压的一半。其最高耐压等于工作电压与反电动势之和的一半,这个结果正好是推挽式变压器开关电源两个开关器件耐压的一半。
3 全桥式变压器开关电源主要用于输入电压比较高的场合,在输入电压很高的情况下,
采用全桥式变压器开关电源,其输出功率要比推挽式变压器开关电源的输出功率大很多。因此,一般电网电压为交流220伏供电的大功率开关电源大部分都是使用全桥式变压器开关电源。而在输入电压较低的情况下,推挽式变压器开关电源的输出功率又要比全桥式变压器开关电源的输出功率大很多。
4 全桥式变压器开关电源的电源利用率比推挽式变压器开关电源的电源利用率低一些,
因为2组开关器件互相串联,两个开关器件接通时总的电压降要比单个开关器件接通时的电压降大一倍;但比半桥式变压器开关电源的电源利用率高很多。因此,全桥式变压器开关电源也可以用于工作电源电压比较低的场合。
5与半桥式开关电源一样,全桥式变压器开关电源的变压器初级线圈只需要一个绕组,这也是它的优点,这对小功率开关电源变压器的线圈绕制多少带来一些方便。但对于大功率开关电源变压器的线圈绕制没有优势,因为,大功率开关电源变压器的线圈需要用多股线来绕。
6 全桥式变压器开关电源的缺点主要是功率损耗比较较大,因此,全桥式变压器开关电源不适宜用于工作电压较低的场合,否则工作效率会很低。另外,全桥式变压器开关电源中的4个开关器件连接没有公共地,与驱动信号连接比较麻烦。
7 全桥式开关电源的缺点是会出现半导通区,损耗大。
全桥式开关电源最大的缺点是,当两组控制开关K1、K4和K2、K3处于交替转换工作状态的时候,4个开关器件会同时出现一个很短时间的半导通区域,即两组控制开关同时处于接通状态。这是因为开关器件在开始导通的时候,相当于对电容充电,它从截止状态到完全导通状态需要一个过渡过程;而开关器件从导通状态转换到截止状态的时候,相当于对电容放电,它从导通状态到完全截止状态也需要一个过渡过程。
当两组开关器件分别处于导通和截止过渡过程时,即两组开关器件都处于半导通状态时,相当于两组控制开关同时接通,它们会造成对电源电压产生短路;此时,在4个控制开关的串联回路中将出现很大的电流,而这个电流并没有通过变压器负载。因此,在4个控制开关K1、K4和K2、K3同时处于过渡过程期间,4个开关器件将会产生很大的功率损耗。为了降低控制开关过渡过程产生的损耗,一般在全桥式开关电源电路中,都有意让两组控制开关的接通和截止时间错开一小段时间。
希望对你有用
李睿智
学号19021211293
嵌牛导读随着科技的高速发展,电子产品与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子产品都离不开可靠的电源。开关电源则以功耗小、效率高、体积小、重量轻的优势成为研究的热门。因此,提高对开关电源的研究就显得至关重要了。本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路,该电路采用TL494电源控制芯片及其外围电路产生PWM波,并通过PWM波的占空比控制开关管的导通时间,实现不同电压的稳定输出。经过初步的计算,合理的选择了电路中的开关管,储能电感,滤波电容和续流二极管的参数。实验结果证明,该升压电路的效率高于80%,具有良好的电压调整率和负载调整率。
嵌牛鼻子DC-DC升压型开关电源、PWM波、开关管
嵌牛提问电子产品在人类的生活中起着日益重要的作用,而电子产品都离不开可靠的电源,如何设计制作出既安全、效率又高的电源呢?这成为人们越来越关心的话题。
嵌牛正文
1 .引言
随着现代电子技术的迅速发展,电子产品对电源的要求也越来越高。电源的发展经历了从线性电源、相控电源再到开关电源的发展历程,而开关电源则以其开关频率高、体积小、效率高、可靠性高等特点占据着主导地位[1]。1955 年美国的罗耶 ( Roger G H)首次提出了自激振荡推挽晶体管直流变换器[2],为开关电源的研究打下了理论基础。20世纪60年代,各种开关电源的拓扑电路已经较为成熟。改革开放以后,我国的开关电源技术也得到了长足的进步,并向着高频化、高效率,模块化等特点发展。
该电路选用TL494电源芯片作为整个电路的控制器,并搭建其外围电路,构成产生PWM波的控制电路。通过调节PWM波的占空比控制开关管的关断导通时间,从而达到升压的目的。最后,通过对开关管,储能电感,滤波电容和续流二极管参数的优化,使电路具有较高的效率,良好的电压调整率和负载调整率。
2 .DC-DC升压型开关电源的基本原理
2.1 DC-DC开关电源的种类
开关电源的种类很多,按输入/输出有无隔离的角度,可以分为隔离式与非隔离式两大类型。隔离型的DC-DC开关电源可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等,非隔离型的又可分为降压式、升压式、极性反转式等[3]。本电路为非隔离型的DC-DC开关电源。
2.2 DC-DC开关电源的主电路
图2.2所示是DC-DC升压型开关电源的主电路,它的主要构成元器件包括开关管T,储能电感L、续流二极管D和滤波电容C[4]。
该电路采用的是并联式的结构,既在主回路中开关管T与输出端负载RL并联。由PWM波控制开关管的关断导通时间,高电平时开关管导通,由于导通压降很小,所以续流二极管D截止,此时Ui通过开关管对电感器L充电,负载RL靠电容C中存储的电能供电。低电平时开关管关断,此时续流二极管D导通,Ui与电感器L产生的感应电势正向叠加后,通过续流二极管D对电容器C充电,并同时对负载RL供电。
由以上分析可见,并联式的开关电源电路可以使输出电压高于输入电压,既可实现DC-DC升压的功能。
2.3 DC-DC 开关电源的调制方式
2.3.1 脉冲频率调制

脉冲频率调制PFM(全称为Pulse Frequency Modulation),是指脉冲宽度不变,只通过调节工作频率的方式来改变占空比[5]。这种脉冲调制方式电路复杂,难以实现。
2.3.2 脉冲宽度调制
脉冲宽度调制PWM(全称为Pulse Width Modulation),是指脉冲频率不变,只通过改变脉冲宽度的方式来改变占空比[6]。
这种脉冲调制方式常用在开关型的稳压电路中,在不改变电路输出PWM波频率的情况下,通过电压反馈电路,调节输出PWM波的宽度[7]。电压反馈电路的工作原理是:当输入电压增大时,取样电阻输出的采样电压也将增大,并在比较放大器和基准电压进行比较,通过放大器输出的信号去控制PWM产生器,使输出脉冲占空比减小,输出电压保持稳定。反之,当输入电压减小时,PWM产生器输出脉冲占空比增大,输出电压仍可以保持稳定。
3 .电源控制芯片TL494及其外围电路的设计
3.1 集成脉宽调制芯片TL494的介绍
如图3.1所示为TL494芯片的引脚图和内部结构,TL494是一种固定频率脉宽调制集成电路,内部集成了大部分的脉宽调制电路,几乎包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于各种开关电源中[8]。其内部置有两个误差放大器,1、2 引脚为误差放大器1的正负输入端,16、15 引脚为误差放大器2的正负输入端。3引脚为相位校正和增益控制端,4引脚为死区电平控制端。其内置有线性锯齿波振荡器,5、6引脚处可外置一个电容和一个电阻两个振荡元件。7引脚为接地,8、9引脚分别为三极管Q1的集电极和发射极,10、11引脚分别为三极管Q2的发射极和集电极,12引脚为电源VCC,13引脚为输出PWM波模式控制端,14引脚为内部5V基准电压输出端。
? 3.2 TL494芯片的外围电路
其工作频率可通过外接电阻RT和外接电容CT确定。其计算公式如下:
? f=1.1/(RT˙CT)
电阻RT的值选为22kΩ,电容CT的值选为1nF,计算得工作频率为50kHZ,既输出PWM波的频率50kHZ。
13引脚为输出PWM波模式控制端,当该引脚为高电平时,两个三极管推挽输出,最大占空比只有48%。为了提高输出能力,将13引脚接地,这使得触发器不起作用,两个三极管输出相同,最大占空比可达到96%。为了提高驱动能力,将两个三级管并联输出,8、11引脚接电源,9、10引脚并联后作为PWM波输出端。
1引脚为反馈信号输入端,为了保持输出电压的稳定性,将该引脚接到电路的输出端,同时将2引脚接入参考电压,参考电压的值由14引脚的5V基准电压经过电阻R3,RP2和R4组成的分压电路提供,一般调节可调电阻RP2的值,使参考电压的值在2.2V-2.3V之间。2、3引脚之间的C2、R5和R6构成的RC网络,可调节误差放大器1的增益和改善开关电源的动态性能,16引脚用作过流保护的输入端,可直接将地反馈给该引脚,使过流保护的作用更佳。
4 .开关电源主要元器件参数的选择
4.1 开关管T的参数选择
开关管T在电路中承受的最大电压是1.1×1.2U0(U0为输出电压),在实际工程中选择开关管时,应保证有足够的余量,通常选择2~3倍的1.1×1.2U0。开关管T的最大工作电流,通常选择2~3倍的Ii(Ii为输入电压)[9]。在综合考虑开关管的最高开关频率,导通电阻和驱动电路等关键指标的情况下,本电路选择TP75N75,该开关管的最大VDS=75V,最大ID=75A,导通电阻仅8mΩ,其余量完全能够满足实际电路的需求。
4.2 储能电感L的参数选择
稳压电源工作时,流过电感的电流由直流平均值和纹波分量两部分组成。纹波分量是三角波,设其增量为ΔI,则
则根据电感选择公式[10],得
因为开关频率f为50kHZ,通过计算得电感L的值为50μH左右,在实际工程中为保证充分余量,通常选用100μH/2A的电感,在实际制作的过程中发现自行绕制的电感效果不是太好,所以建议最好购买正规产商生产的电感。
4.3 滤波电容C的参数选择
在VT导通的TON期间内,由滤波电容C 给负载供电,设此期间C上的电压降为△U0(△U0为纹波电压)。则
又 ?
所以?
因为开关频率f为50kHZ,同时为了尽量减小输出电压的纹波,所以滤波电容C取2200μF/50V,保证了充分的余量。
4.4 续流二极管D的参数选择
在电路中续流二极管的主要作用是开关管导通时,续流二极管D截止,电容C对负载供电;开关管关断时,续流二极管D导通,Ui与电感L通过续流二极管D对电容器C充电,并同时对负载RL供电。所以D的最大反向电压为U0,流过的最大电流是输入电流II,此外续流二极管还需满足开关频率高,导通电阻小的要求,通常选用肖特基二极管,本电路选择三端肖特基二极管MBR60100CT,其最大反向工作电压为100V,最大工作电流为60A,保证了充分的余量。
5 .开关电源电路的测试与相关数据计算
5.1 实验电路的原理图绘制
5.2 实验电路的PCB图绘制
在绘制PCB图时,应尽量把电源线和地线布粗,这样可以减少损耗,并且可以使电路过大电流。为了画图的方便以及节约空间,信号线则可以细点。另外,若焊接电路板时背面需要用导线连接,靠近输入输出处的导线应使用粗线,避免分流,反馈线可使用较细的导线。
5.3 实验电路相关参数的测试
5.3.1 负载调整率(输入电压UI为10V,输出电压UO为20V)
表5.3.1 负载调整率
所以负载调整率为:(20.00-19.59)/20≈2%。
5.3.2 电压调整率(输出电压UO为20V,输出端负载R不变)
表5.3.2 电压调整率
所以电压调整率为:(20.15-19.86)/20=1.45%。
5.3.3 升压电路的效率
? 表5.3.3升压电路的效率
5.4 实验结果分析
综上实验数据可得,本升压电路可以实现最高36V的输出,最大输出电流可达1.6A,效率高于86%,负载调整率约为2%,电压调整率为1.45%,并且具有过压保护和过流保护的能力。
6 .总结
本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路。在制作的过程中,采用非隔离型的DC-DC开关电源主电路,通过电压反馈调节PWM波的占空比,实现输出电压的稳定。并通过对开关管T、储能电感L、滤波电容C和续流二极管D的参数选择,使该电路达到最佳的性能指标。最后,对电路的负载调整率、电压调整率、效率进行测试。从实验结果可得,该电路实现了从(15V~20V)到(18V~36V)的升压功能,具有效率较高,良好的负载调整率和电压调整率的特点,且性能稳定,抗干扰能力强。
参考文献
[1]?李文才,鲁传峰.新一代开关电源发展趋势[J].能源技术与管理.2008(05).
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