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開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源范文第1篇

【關(guān)鍵詞】開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源；Boost電路；PWM；調(diào)試

與線性穩(wěn)壓電源相比，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源更能滿足現(xiàn)代電子設(shè)備的要求。開(kāi)關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)是：性能價(jià)格比效率高，可靠性和穩(wěn)定性好，對(duì)供電電網(wǎng)電壓的波動(dòng)不敏感，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的情況下，任能維持較穩(wěn)定的輸出。這使其在線性電源的競(jìng)爭(zhēng)中具有先導(dǎo)優(yōu)勢(shì)。本文要介紹的是一種PWM開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該電源的特點(diǎn)是進(jìn)一步降低電源輸出波紋，實(shí)現(xiàn)輸出可變并控制產(chǎn)品成本和體積。

1.主要技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)

（1）工作模式：脈寬調(diào)制（PWM）。

（2）工作頻率：150kHz。

（3）2塊500W功率模塊并行工作，總輸出功率為1000W。

（4）能對(duì)DC48V蓄電池充電。具有欠壓、過(guò)放電報(bào)警功能。過(guò)放電時(shí)自動(dòng)切斷放電回路。

（5）當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大時(shí)，內(nèi)置的電流分配系統(tǒng)將自動(dòng)降低充電電流來(lái)保證負(fù)載的供電。

（6）具有過(guò)壓保護(hù)功能，當(dāng)電網(wǎng)電壓高于AC265 V時(shí)，自動(dòng)切斷輸入電源。

（7）具有過(guò)流保護(hù)功能，當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大甚至完全短路時(shí)，電源由恒壓狀態(tài)轉(zhuǎn)為恒流狀態(tài)， 恒流工作點(diǎn)連續(xù)可調(diào)。

（8）充電電流限流點(diǎn)和輸出電壓在一定范圍內(nèi)均連續(xù)可調(diào)。

（9）當(dāng)電網(wǎng)掉電、過(guò)壓、電池放電至43V時(shí)， 發(fā)出聲光報(bào)警。

（10）人機(jī)界面：用三位半LCD及MODE鍵可選擇地顯示輸出電壓、負(fù)載電流、充電電流值。用LED顯示包括蓄電池在內(nèi)的各種工作狀態(tài)。用RESET鍵消除報(bào)警狀態(tài)，用POWER鍵軟關(guān)斷和接通電源輸出。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由電源整流部分、控制器、信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊和升壓模塊組成，如圖1所示。系統(tǒng)輸入為220V，50Hz交流電壓，經(jīng)電壓變換，整流濾波后得到18V的直流電壓，送入DC-DC變換電路，經(jīng)濾波輸出直流。控制器完成電壓的AD變換并實(shí)現(xiàn)電壓值的外部設(shè)置和實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)控制模塊輸出脈寬調(diào)制信號(hào)（PWM），從而控制Boost電路的輸出電壓。該輸出電壓可在30～36V范圍內(nèi)步進(jìn)調(diào)節(jié)。最大輸出電流達(dá)2A。設(shè)計(jì)中DC-DC變換的核心電路采用經(jīng)典的Boost升壓形式。

圖1系統(tǒng)硬件總體框圖

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1MOS管驅(qū)動(dòng)電路

由于單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力弱不足以驅(qū)動(dòng)MOSFET，所以要增加專用的MOSFET電路。設(shè)計(jì)中采用采用美國(guó)IR公司推出的高壓浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)集成模塊IR2110，從而減小了裝置的體積，降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。IR2110是一款高低電平驅(qū)動(dòng)器件具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)600V，在15V下靜態(tài)功耗僅116mW；輸出的電源端（腳3Vcc，即功率器件的柵極驅(qū)動(dòng)電壓）電壓范圍10～20V；其邏輯輸入電壓只需3.3～20V，可方便地與TTL或CMOS電平相匹配，輸出電壓最大可達(dá)20V，圖騰柱輸出驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)到2A；工作頻率高，可達(dá)100kHz；開(kāi)通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；由于IR2110可同時(shí)驅(qū)動(dòng)雙MOS管，因而系統(tǒng)只涉及一個(gè)MOS管，故只使用一路驅(qū)動(dòng)即可。

3.2 STC12C2052AD控制器

系統(tǒng)中控制器不斷檢測(cè)電源的輸出電壓，根據(jù)電源輸出電壓與設(shè)定值之差，調(diào)整DA的輸出，控制PWM芯片，間接控制電源的工作。這種方式單片機(jī)已加入到電源的反饋環(huán)中，代替原來(lái)的比較放大環(huán)節(jié)。開(kāi)關(guān)電源的控制芯片采用STC12C2052AD系列單片機(jī)，利用其內(nèi)部PWM組件產(chǎn)生控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大后驅(qū)動(dòng)boost升壓電路。STC系列單片機(jī)為單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，是高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)。具有兩路PWM/PCA和8路8位精度的ADC，在本設(shè)計(jì)中充分利用這兩個(gè)功能來(lái)構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)。

3.3緩沖電路設(shè)計(jì)

當(dāng)變換器的開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通、截止后開(kāi)關(guān)管的電壓和電流的乘積幾乎為零，但在導(dǎo)通和截止的變化過(guò)程中電壓和電流都具有一定的幅值。因此變換器就會(huì)在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗。通常，變換器的開(kāi)關(guān)損耗中，關(guān)斷損耗比開(kāi)通損耗大得多，因此大多數(shù)場(chǎng)合下只考慮關(guān)斷過(guò)程的緩沖即可。最簡(jiǎn)單的緩沖電路就是附加緩沖電容，但在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)緩沖電容通過(guò)開(kāi)關(guān)管放電，放電電流值非常大，開(kāi)關(guān)關(guān)不能承受。限制放電電流可串聯(lián)限流電阻但緩沖效果明顯變差，此時(shí)可將二級(jí)管并聯(lián)到電阻兩端以減小時(shí)間常數(shù)，這就是常用的RC-D緩沖電路。

為了有效的將開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)應(yīng)力轉(zhuǎn)移，緩沖電路作用的時(shí)間應(yīng)大于開(kāi)關(guān)管的電壓上升時(shí)間與電流下降時(shí)間之和，通常可以選擇為開(kāi)關(guān)周期的1/100～1/200電容理論值大約為6.7nF。多次試驗(yàn)顯示，保護(hù)吸收電路的電阻應(yīng)取kΩ級(jí)，電容取nF級(jí)即可。

3.4采樣電路設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)電壓的反饋控制和過(guò)流保護(hù)，系統(tǒng)需要增加采樣電路，采樣電路共分成兩部分：電壓采樣和電流采樣。因?yàn)閱纹瑱C(jī)ADC的參考電壓為5V不能直接對(duì)輸出電壓進(jìn)行變換，因此需要對(duì)輸出電壓分壓后再采樣。采用對(duì)輸出的1/10分壓，分壓電路用簡(jiǎn)單的電阻分壓器即可。課題要求系統(tǒng)具有過(guò)流保護(hù)的功能，這就要對(duì)電流進(jìn)行采樣，將電流變成電壓后也進(jìn)行ADC變換。采樣電阻的選擇十分重要，要求噪聲小，溫度特性好，所以最好選擇低溫度系數(shù)的高精度采樣電阻。例如，錳銅線制成的電阻，溫度系數(shù)約5ppm/℃。另外，由于采樣電阻與負(fù)載串聯(lián)時(shí)流過(guò)采樣電阻的電流通常比較大，因而溫度也會(huì)隨之上升。另外采樣電阻阻值取大一點(diǎn)，對(duì)穩(wěn)定度有好處，但會(huì)使系統(tǒng)效率下降，折中考慮取R=0.5Ω。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1單片機(jī)控制算法

為了通過(guò)反饋調(diào)節(jié)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中加入了PID控制算法，即單片機(jī)中將給定電壓值與采樣反饋電壓值比較，利用偏差的比例、積分、微分線性組合調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)壓。常用的PID算法形式為：

式中：Kp、Ki、Kd分別為比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)；e（k）為偏差；u（k）為所需控制信號(hào)的調(diào)整值。為了簡(jiǎn)化程序該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇P算法（PID算法的一種簡(jiǎn)單形式），即令Ki、Kd為零，只考慮比例系數(shù)。因此，系統(tǒng)穩(wěn)壓控制的優(yōu)劣取決于參數(shù)Kd。Kp越大，系統(tǒng)反應(yīng)越靈敏，但Kp偏大會(huì)導(dǎo)致輸出振蕩大，調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。因STC單片機(jī)速度較快所以課題中Kp選擇不必太大，可實(shí)現(xiàn)預(yù)期穩(wěn)壓功能即可。

4.2控制程序設(shè)計(jì)流程

根據(jù)課題要實(shí)現(xiàn)的功能及要求，單片機(jī)軟件的控制部分程序的流程圖2所示。

圖2 控制流程圖

4.3 過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)

過(guò)流保護(hù)模塊采用軟件編程實(shí)現(xiàn)， 當(dāng)電流超過(guò)系統(tǒng)最大工作電流時(shí)， 加大PWM 波占空比， 斷開(kāi)繼電器，使電流降低， 起到過(guò)流保護(hù)作用。具體流程圖3所示。

5.調(diào)試結(jié)果

測(cè)試當(dāng)中輸入電壓為18V，開(kāi)關(guān)管的控制脈沖（PWM波）頻率為104kHz，占空比50%，組裝時(shí)電容取1600μF，電感為820mH，電阻為30Ω?？煽闯?，在不考慮損耗時(shí)電壓可以升35V以上；在實(shí)際電路中因存在損耗，通過(guò)調(diào)整占空比達(dá)到了輸出電壓30～36V步進(jìn)調(diào)整，最大輸出電流2A。

改變電源的負(fù)載，對(duì)不同負(fù)載下的輸出電壓進(jìn)行測(cè)試。

圖3 過(guò)流保護(hù)子程序流程圖

負(fù)載調(diào)整率SI=（36.01-35.38）/36.01≈1.7%對(duì)不同輸入電壓下的電流、電壓進(jìn)行測(cè)試并計(jì)算出變換器的效率，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1變換器效率測(cè)試（不含單片機(jī)等控制電路）

6.結(jié)論

在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員增加了電源的數(shù)控功能利用Boost電路實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的升壓轉(zhuǎn)換，采用單片機(jī)完成數(shù)字控制，軟件編程得到PWM信號(hào)，通過(guò)調(diào)整占空比實(shí)現(xiàn)輸出電壓數(shù)字調(diào)節(jié)，運(yùn)用反饋算法實(shí)現(xiàn)可控的穩(wěn)壓輸出。其穩(wěn)定性和可靠性得到了很好的驗(yàn)證，有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源范文第2篇

一、開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理

開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種,在實(shí)際的應(yīng)用中,調(diào)寬式使用得較多,在目前開(kāi)發(fā)和使用的開(kāi)關(guān)電源集成電路中,絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。

調(diào)寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理可參見(jiàn)下圖。

對(duì)于單極性矩形脈沖來(lái)說(shuō),其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度,脈沖越寬,其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓U?？捎晒接?jì)算,即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脈沖最大電壓值;

T —矩形脈沖周期;

T1 —矩形脈沖寬度。

從上式可以看出,當(dāng)Um與T不變時(shí),直流平均電壓Uo將與脈沖寬度T1成正比。這樣,只要我們?cè)O(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄,就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。

二、開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路

1、基本電路

開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖如圖二所示。

交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后,變成含有一定脈動(dòng)成份的直流電壓,該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波,最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器,它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化,制成了各種開(kāi)關(guān)電源用集成電路?？刂齐娐酚脕?lái)調(diào)整高頻開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間比例,以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

2.單端反激式開(kāi)關(guān)電源

單端反激式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激,是指當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),高頻變壓器T初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù),整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài),在初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí),變壓器T初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量,通過(guò)次級(jí)繞組及VD1整流和電容C濾波后向負(fù)載輸出。

單端反激式開(kāi)關(guān)電源是一種成本最低的電源電路,輸出功率為20-100W,可以同時(shí)輸出不同的電壓,且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點(diǎn)是輸出的紋波電壓較大,外特性差,適用于相對(duì)固定的負(fù)載。

單端反激式開(kāi)關(guān)電源使用的開(kāi)關(guān)管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍,工作頻率在20-200kHz之間。

3.單端正激式開(kāi)關(guān)電源

單端正激式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似,但工作情形不同。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),VD2也導(dǎo)通,這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量,濾波電感L儲(chǔ)存能量;當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí),電感L通過(guò)續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。

在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2,它可以將開(kāi)關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件,即磁通建立和復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等,所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。由于這種電路在開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),通過(guò)變壓器向負(fù)載傳送能量,所以輸出功率范圍大,可輸出50-200W的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積也較大,正因?yàn)檫@個(gè)原因,這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。

4.自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源

自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖五所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開(kāi)關(guān)電源,也是目前廣泛使用的基本電源之一。

當(dāng)接入電源后在R1給開(kāi)關(guān)管VT1提供啟動(dòng)電流,使VT1開(kāi)始導(dǎo)通,其集電極電流Ic在L1中線性增長(zhǎng),在L2中感應(yīng)出使VT1基極為正,發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓,使VT1很快飽和。與此同時(shí),感應(yīng)電壓給C1充電,隨著C1充電電壓的增高,VT1基極電位逐漸變低,致使VT1退出飽和區(qū),Ic開(kāi)始減小,在L2中感應(yīng)出使VT1基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓,使VT1迅速截止,這時(shí)二極管VD1導(dǎo)通,高頻變壓器T初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。在VT1截止時(shí),L2中沒(méi)有感應(yīng)電壓,直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電,逐漸提高VT1基極電位,使其重新導(dǎo)通,再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài),電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開(kāi)關(guān)電源那樣,由變壓器T的次級(jí)繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。

自激式開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)管起著開(kāi)關(guān)及振蕩的雙重作從,也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級(jí)且工作在反激狀態(tài),具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn)。這種電路不僅適用于大功率電源,亦適用于小功率電源

5.推挽式開(kāi)關(guān)電源

推挽式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路,高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管VT1和VT2,兩個(gè)開(kāi)關(guān)管在外激勵(lì)方波信號(hào)的控制下交替的導(dǎo)通與截止,在變壓器T次級(jí)統(tǒng)組得到方波電壓,經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開(kāi)關(guān)管容易驅(qū)動(dòng),主要缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大,一般在100-500W范圍內(nèi)。

6.降壓式開(kāi)關(guān)電源

降壓式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如圖七所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),二極管VD1截止,輸人的整流電壓經(jīng)VT1和L向C充電,這一電流使電感L中的儲(chǔ)能增加。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí),電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓,經(jīng)負(fù)載RL和續(xù)流二極管VD1釋放電感L中存儲(chǔ)的能量,維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。

這種電路使用元件少,它同下面介紹的另外兩種電路一樣,只需要利用電感、電容和二極管即可實(shí)現(xiàn)。

7.升壓式開(kāi)關(guān)電源

升壓式開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓電路如圖八所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),電感L儲(chǔ)存能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí),電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓,該電壓疊加在輸人電壓上,經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電,使輸出電壓大于輸人電壓,形成升壓式開(kāi)關(guān)電源。

8.反轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源范文第3篇

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源 線性電源 開(kāi)關(guān)電源 基本類型

一、線性直流穩(wěn)壓電源

（一）晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源。其在線性放大狀態(tài)工作，具備反應(yīng)快，電壓穩(wěn)定度高，負(fù)載穩(wěn)定度高，輸出紋波電壓小，噪聲較小等特點(diǎn)。針對(duì)電路技術(shù)而言，其控制電路使用元件較少。針對(duì)調(diào)整管的開(kāi)關(guān)特性，濾波器的高頻性能等要求較少，因此可靠性較高。其最大缺點(diǎn)是工作效率較低。只能通過(guò)降低調(diào)整管上的壓降，減少調(diào)整管上的損耗來(lái)提高效率。具體解決策略為：一是PNP和NPN晶體管互補(bǔ)：串聯(lián)式穩(wěn)壓電源輸出電源電流較大時(shí)，通常調(diào)整管都要接成共集電極的達(dá)林頓組合管。因?yàn)樵诰w管電參數(shù)相同情況下在保持電流放大倍數(shù)相等的情況下，互補(bǔ)連接的組合調(diào)整管的集射極壓降減少了，因而電源的效率得到提高；二是偏置法：一般共集電極組合管集射間的壓降一定程度上取決偏置電流。采用偏置連接法當(dāng)輸出電流一定時(shí)可以有效的提高電源效率；三是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器作前置予調(diào)節(jié)：在輸入-輸出電壓差比較大，輸出電流也比較大的場(chǎng)合，采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器作串聯(lián)式穩(wěn)壓器的前置予調(diào)節(jié)也是提高電源效率的有效辦法。開(kāi)關(guān)予調(diào)節(jié)還可以設(shè)置在電源變壓器的原邊。

（二）集成線性穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器在早期市場(chǎng)上應(yīng)用較多，產(chǎn)量較大，主要分為半導(dǎo)體單片式集成穩(wěn)壓器、混合式集成穩(wěn)壓器兩類。兩類集成穩(wěn)壓器的電路形式、封裝、電壓、電流規(guī)格各不相同。集成穩(wěn)壓器分為定電壓、可調(diào)、跟蹤、浮動(dòng)集成穩(wěn)壓器多種。然而無(wú)論何種形式，其大都由基準(zhǔn)電壓源、比較放大器、調(diào)整元件即功率晶體三極管和某種形式的限流電路組成。部分集成穩(wěn)壓器內(nèi)部還有邏輯關(guān)閉電路和熱截止電路。集成穩(wěn)壓器與由分立元件組成的穩(wěn)壓器比較，集成穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，成本低，體積小，使用方便，性能好，可靠性高。

（三）恒流源網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓電源。恒流網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的基本特點(diǎn)之一，其能夠有效提高電源穩(wěn)定性，在集成穩(wěn)壓器中應(yīng)用較為廣泛。分立元件組成的串聯(lián)穩(wěn)壓器大都應(yīng)用了恒流技術(shù)。應(yīng)用晶體管場(chǎng)效應(yīng)管與恒流二極管等元件能夠?qū)崿F(xiàn)恒流。恒流二極管在分立元件的串聯(lián)穩(wěn)壓器中應(yīng)用較為便利。

二、開(kāi)關(guān)直流穩(wěn)壓電源

開(kāi)關(guān)直流穩(wěn)壓電源主要指功率調(diào)整元件以“開(kāi)、關(guān)”方式工作的直流穩(wěn)壓電源。早期的磁放大器開(kāi)關(guān)直流穩(wěn)壓電源是利用鐵芯的“飽和”、“非飽和”兩種狀態(tài)進(jìn)行“開(kāi)、關(guān)”控制，是一種低頻磁放大器。此期間出現(xiàn)的可控硅相控整流穩(wěn)壓電源也屬于開(kāi)關(guān)直流穩(wěn)壓電源。之后，高頻開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)得以迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了變換器方式的高頻開(kāi)關(guān)直流穩(wěn)壓電源。

（一）去除工頻變壓器。去除工頻電源變壓器而采用直接從電網(wǎng)整流輸入方式，是開(kāi)關(guān)電源減少體積和重量的重要舉措之一。去除工頻變壓器已成為當(dāng)代先進(jìn)開(kāi)關(guān)電源的基本特點(diǎn)。無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源與各種有工頻變壓器的直流穩(wěn)壓電源相比，其具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)關(guān)電源的電路形式已實(shí)現(xiàn)多種多樣。從調(diào)制技術(shù)來(lái)看，其包括脈寬調(diào)制型、頻率調(diào)制型、混合調(diào)制型幾類，其中脈寬調(diào)制占絕大多數(shù)。目前出現(xiàn)了完全無(wú)變壓器的開(kāi)關(guān)電源，即連高頻變換器都不需要。這種電源的最大特點(diǎn)是體積還可比現(xiàn)在的無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)電源小的多，而且沒(méi)有繞制的變壓器等器件，能夠集成電路工藝制作。

（二）提高開(kāi)關(guān)電源頻率。現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源的最顯著特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)頻率不斷提高，無(wú)論是晶體管開(kāi)關(guān)電源、可控硅開(kāi)關(guān)電源、場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)電源，均在實(shí)現(xiàn)向高頻化方向發(fā)展。隨著功率IGBT和MOSFET的出現(xiàn)，開(kāi)關(guān)電源的工作頻率已從早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范圍甚至G赫范圍。

（三）控制電路實(shí)現(xiàn)集成。早期開(kāi)關(guān)電源的控制電路由分立元件構(gòu)成，電路設(shè)計(jì)和調(diào)試維修都較為復(fù)雜，不利于開(kāi)關(guān)電源的推廣應(yīng)用。為了適應(yīng)開(kāi)關(guān)電源的迅速發(fā)展，集成化的開(kāi)關(guān)電源控制電路被研制成功，而且功能日益完善。開(kāi)關(guān)電源控制電路集成化，極大地簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，提高了開(kāi)關(guān)電源的電性能和可靠性，并且具有體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

（四）關(guān)鍵元器件高頻化。為適應(yīng)開(kāi)關(guān)電源快速發(fā)展需要，開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用的主要元器件也在快速發(fā)展，高頻化是其基本目標(biāo)。開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)元件-功率晶體管、可控硅、場(chǎng)效應(yīng)管等均在提高工作頻率上發(fā)揮著重要作用。特別是功率管IGBT復(fù)合管，MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管的出現(xiàn)，最為引人注目，其不僅把開(kāi)關(guān)頻率提高到1MHz-lGHz，并且具有開(kāi)關(guān)特性好、驅(qū)動(dòng)功率小、不存在二次擊穿、避免熱奔等特殊優(yōu)點(diǎn)。此外，大電流肖特基勢(shì)壘的出現(xiàn)極大地改善了低電壓電流開(kāi)關(guān)電源的整流效率，其具有開(kāi)關(guān)速度快、反向恢復(fù)時(shí)間短，正向壓降地等優(yōu)點(diǎn)。在濾波過(guò)程中，電容器等器件也要在材料、結(jié)構(gòu)工藝諸方面進(jìn)行研制，以適應(yīng)開(kāi)關(guān)電源高頻化需求。

（五）實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制。開(kāi)關(guān)電源的控制已從模擬控制，模數(shù)混合控制，發(fā)展為全數(shù)字控制階段。全數(shù)字控制是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)所在，并且已在許多功率變換設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。然而，過(guò)去數(shù)字控制在DC/DC變換器中應(yīng)用較少。近年來(lái)，開(kāi)關(guān)電源的高性能全數(shù)字控制芯片已經(jīng)逐步開(kāi)發(fā)應(yīng)用，歐美已有多家公司開(kāi)發(fā)并制造出開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制芯片及軟件。全數(shù)字控制數(shù)字信號(hào)與混合模數(shù)信號(hào)相比能夠標(biāo)定更小量，芯片價(jià)格較低；針對(duì)電流檢測(cè)誤差能夠?qū)崿F(xiàn)精確數(shù)字校正，電壓檢測(cè)更為精準(zhǔn)；能夠?qū)崿F(xiàn)快速靈活的控制設(shè)計(jì)等。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源范文第4篇

參數(shù)型穩(wěn)壓電源，是利用器件的非線性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和穩(wěn)流的。從電路圖可以看出，參數(shù)型穩(wěn)定電源的穩(wěn)定作用是通過(guò)虛線框內(nèi)的調(diào)整器件的等效內(nèi)阻Rdx自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。就拿穩(wěn)壓電源來(lái)說(shuō)吧，如果是因?yàn)樨?fù)載電阻RL變大或輸入電源電壓Ui升高等原因使穩(wěn)壓電源輸出偏高時(shí)，就會(huì)引起調(diào)整器件的等效內(nèi)阻Rdx自動(dòng)變小，使流過(guò)調(diào)整器件的電流Idx增大，借助于限流電阻R兩端壓降的增加，使輸出電壓UO趨近于原來(lái)的數(shù)值。相反，由于負(fù)載電阻RL減小或輸入電源電壓降低等原因致使穩(wěn)壓電源輸出電壓UO下降時(shí)，調(diào)整器件的等效內(nèi)阻Rdx會(huì)自動(dòng)變大，從而使得流過(guò)調(diào)整器件的電流Idx變小，流過(guò)限流電阻R上的電流減小，因此在R上的電流減小，因此在R兩端的電壓也減小，使UO又趨近于原來(lái)值。從線路連接方式上來(lái)看，因?yàn)檎{(diào)整器件與負(fù)載使是并聯(lián)的，因此參數(shù)型穩(wěn)定電源屬于并聯(lián)穩(wěn)壓電源。

2.串聯(lián)反饋調(diào)整型直流穩(wěn)壓電源

我們?cè)賮?lái)看一下串聯(lián)反饋調(diào)整型直流穩(wěn)壓電源，它比參數(shù)型穩(wěn)壓電源要復(fù)雜的多。它是一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)，所以必須具有執(zhí)行器件和反饋支路。一般情況下，它包括調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源、誤差比較放大器等主要部分。調(diào)整管是閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其余部分都是反饋控制支路所必需的，從圖可以看出,輸入電壓Ui經(jīng)過(guò)調(diào)整器件調(diào)節(jié)之后,變成穩(wěn)定的輸出電壓UO，其執(zhí)行動(dòng)作是在誤差比較放大器的控制下進(jìn)行的。取樣電壓和基準(zhǔn)電壓相比較，并把比較后的誤差信號(hào)送入放大器，增強(qiáng)反饋控制效果。因?yàn)槿拥脕?lái)的是電壓信號(hào)，所以這種電源實(shí)際上是一個(gè)以電壓作為調(diào)節(jié)對(duì)象的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，圖中KO為調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)時(shí)的電壓傳遞函數(shù),也就是系統(tǒng)開(kāi)環(huán)穩(wěn)壓系數(shù)；KT為執(zhí)行機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)閉環(huán)時(shí)的電壓傳遞函數(shù),也就是調(diào)整管電路的電壓放大倍數(shù)；K是誤差放大器開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)；n為取樣電路的電壓傳遞函數(shù),也就是取樣分壓器的分壓比。根據(jù)調(diào)節(jié)原理可知,該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)函數(shù)為:F=1/1+KT×K×n由此可知,無(wú)論輸入電壓波動(dòng)還是負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響,反饋系統(tǒng)都只是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的(1/1+KT×K×n)倍,更具體點(diǎn)說(shuō),就是反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率等主要技術(shù)性能方面，提高到參數(shù)型穩(wěn)壓電源的（1+KT×K×n）倍。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源范文第5篇

1.1欠壓鎖定電路與過(guò)電流保護(hù)電路

欠壓鎖定（UVLO）是指當(dāng)輸入電源電壓低于欠壓鎖定電路的預(yù)設(shè)值時(shí)，電源芯片不工作，以保證芯片安全并降低不必要的功耗。LT3748通過(guò)連接在VIN和EN/UVLO引腳之間的分壓電阻R1與R2設(shè)定芯片工作的閾值電壓。當(dāng)芯片EN/UVLO引腳上的電壓達(dá)到1.223V時(shí)，LT3748芯片內(nèi)部所有電路都將啟動(dòng)。過(guò)電流保護(hù)電路是指在電源過(guò)載或輸出短路時(shí)保護(hù)電源裝置，防止負(fù)載損壞。此芯片通過(guò)SENSE引腳端的電阻R5來(lái)設(shè)定過(guò)電流，SENSE引腳的電壓VS需要在0.1V以下。

1.2開(kāi)關(guān)變壓器設(shè)定

單端反激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)變壓器參數(shù)時(shí)的計(jì)算極為關(guān)鍵，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間變壓器所儲(chǔ)存能量等于功率開(kāi)關(guān)管關(guān)閉期間變壓器所釋放的能量，提高開(kāi)關(guān)變壓器的利用率，從而提高電路的轉(zhuǎn)化效率。開(kāi)關(guān)變壓器的設(shè)定主要取決于初級(jí)線圈電感量和線圈的飽和電流兩方面。開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)繞組的電感值須大于臨界電感值（即當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管截止期結(jié)束時(shí)，功率開(kāi)關(guān)變壓器中存儲(chǔ)的能量正好釋放完畢時(shí)開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)繞組所對(duì)應(yīng)的電感值）。此外，開(kāi)關(guān)變壓器還應(yīng)滿足其線圈中的電流不能超過(guò)線圈自身飽和電流，因?yàn)橐坏┰斐删€圈中電流飽和，能量將不能存儲(chǔ)在變壓器的鐵芯中，進(jìn)而傳輸?shù)酱渭?jí)端，而會(huì)被消耗在鐵芯中。本設(shè)計(jì)中開(kāi)關(guān)變壓器選取為VP-0047-R，它具有體積小、自身電阻低、低噪聲和緊耦合性等優(yōu)點(diǎn)。VP-0047-R有六個(gè)獨(dú)立繞組，每個(gè)繞組的電感量和飽和電流分別為3.8μH和2.81A，并可以根據(jù)需求的不同而連接成初次級(jí)線圈比不同的變壓器。設(shè)計(jì)中將此變壓器設(shè)置為初、次級(jí)線圈比為4∶1。其中初級(jí)線圈為四個(gè)繞組的串聯(lián)形式，則初級(jí)線圈的電感量是60.8μH。次級(jí)線圈為兩個(gè)繞組的并聯(lián)形式，這種連接可增大繞組的飽和電流，避免次級(jí)線圈在輸出電流較大時(shí)飽和。

1.3功率開(kāi)關(guān)管及鉗位電路設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)管的選取主要由漏源之間的耐壓值以及最大漏極電流決定。由于在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷的瞬間，變壓器產(chǎn)生的漏感將生成尖峰脈沖電壓，并且在初級(jí)線圈上也會(huì)有感應(yīng)電壓生成，這些都會(huì)疊加在直流輸入電壓VIN上。而在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，功率開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)繞組的充電電流將產(chǎn)生尖峰電流，所以功率開(kāi)關(guān)管的漏極電流應(yīng)大于該尖峰電流。設(shè)計(jì)中Q1選擇Si7464DP。為了減少漏感對(duì)電路產(chǎn)生的影響，并吸收已經(jīng)由漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，在開(kāi)關(guān)管的漏極設(shè)計(jì)了鉗位保護(hù)電路。通常鉗位電路的形式有DZ、RCD以及RC等，考慮到電路的簡(jiǎn)單和小型化，本設(shè)計(jì)采用RC鉗位電路，取值為66Ω和150pF。在Q1截止的瞬間，儲(chǔ)存在漏感中的能量通過(guò)電容C6后，就被電阻R8消耗掉了。鉗位電路的設(shè)計(jì)非常必要，尤其在輸出電流較大的情況下，可通過(guò)鉗位電路將漏感吸收，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定。

2測(cè)試結(jié)果與分析

由于輸入電壓為-48V，所以測(cè)試中將穩(wěn)壓電源的正端接在PCB電路板的地端，穩(wěn)壓電源的負(fù)端接到PCB上的電源輸入端，此時(shí)在PCB的電源和地之間就能得到負(fù)的電壓。測(cè)試前應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：首先由于開(kāi)關(guān)電源在供電初始會(huì)產(chǎn)生較大的浪涌電流，所以在測(cè)試時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電源限流值的設(shè)定要比實(shí)際輸出電流值稍大一些。其次單端隔離反激式開(kāi)關(guān)電源測(cè)試時(shí)不能空載。從測(cè)試結(jié)果可以看出，此電源電路不僅實(shí)現(xiàn)了電源從負(fù)到正的極性變換，并且電路最大輸出電流為3.245A，輸出電壓接近8V，證明本電路設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了最初要求輸出8V/2A電源的目的。將電源的電壓輸出端接4Ω、50W的固定負(fù)載電阻，輸入端接到可調(diào)穩(wěn)壓電源輸出端。調(diào)整輸入穩(wěn)壓電源在36V~54V之間變化時(shí)，測(cè)量輸出端電壓。根據(jù)電壓調(diào)整率的公式，可計(jì)算出電路的電壓調(diào)整率為0.7%。當(dāng)輸入電壓變?yōu)?0V時(shí)，輸出電壓有0.06V的變化，可看出輸出電壓波動(dòng)不大。

3結(jié)論