TL494开关电源毕业设计Word格式文档下载.docx

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开关电源的高频变换电路形式很多,常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。

其中,在半桥式变换器电路中,变压器初级在整个周期中都流过电流,磁芯利用得更加充分。

本文介绍了一款基于PWM技术的半桥式开关稳压电源。

给出了高频变压器、PWM控制及驱动电路的详细设计方法及设计思路，并用该方法设计了一台输出电压可自由调节的开关稳压电源。

关键词：

PWM；

半桥电路；

开关电源

ABSTRACT

Withtheswitchpowersourceextensiveuseinthefieldofcomputer,communicatebyletter,aeronauticsandastronautics,instrumentappearanceanddomesticappliancesetc.,peopleincreasesbygraduallytowhoseneedamounts,havebroughtforwardhigherrequesttoaspectsuchaspowersourceefficiency,bulkfactor,andreliability.Theswitchpowersourceissmallwithit'

sefficiencyheight,volume,weightmakeslightoftowaitforadvantagetohavesubstitutedtheinefficient,bothstupidandseriouslinearitypowersourceinmanyaspectsstepbystep.Theelectricpowerelectronictechnologydevelopment,speciallyhighefficiencycomponentIGBTandtheMOSFETrapiddevelopment,enhancestheswitchingpowersupplyoperatingfrequencytothequitehighlevel,enableittohavethehighstabilityandGaoXingjiacomparesandsoonthecharacteristic.Oneofswitchingpowersupplytechnologymainusesisservesfortheinformationindustries.Theinformationtechnologydevelopmentalsosetahigherrequesttothepowersourcetechnology,thuspromotedtheswitchingpowersupplytechnologydevelopment.Switchpowersourcehighfrequencyalternationcircuitformmany,formssuchasalternationcircuitincommonusehavingthepush-pull,entirebridge,thebridge,onlyuprightexcitingandsingleendexcitingpartlyonthecontrary.Amongthem,behitbyinhalfbridgetypesconvertercircuit,thetransformeriselementaryinentireperiodall.Thistextintroduceahalfbridgeswitchingmodepowersupply（SMPS）basedonthePWMtechnology.Thedetaileddesignmethodofhighfrequencytransformer,PWMcontrolanddriveelectriccircuitanddesignwayofthinkingwereprovided,counteractedthatmethodtodesignonesetbiggestoutputthepoweras320Wofmanyroaddirectcurrentsoutputthehalfbridgeswitchingmodepowersupply.

Keywords:

PWM;

Halfbridgecircuit;

switchpowersource

1引言

1.1背景和意义

电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源，因此，电源越来越受人们的重视。

开关稳压电源的调整工作在开关状态，主要的优越性就是变换效率高，可达70%-95%。

因此目前空间技术、计算机、通信、雷达、电视及家用电器中的稳压电源逐步被开关电源所取代。

开关稳压电源的优越性主要表现在：

功耗小，稳压范围宽，体积小、重量轻。

传统的线性电源虽然具有稳压性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但其所用的工频变压器往往体积庞大，而且调整管工作在线性放大状态，导致电源功耗大、效率低、发热严重。

开关电源采用功率管作为开关器件，工作在开关状态，故损耗小；

由于工作频率在几十到上百千赫兹，故滤波电容、电感的数值也较小。

因此，开关电源具有功耗低、体积小等优点。

另外，由于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。

此外，开关电源对电网的适应能力也很强，一般线性稳压电源允许电网波动范围为220v×

（1±

10％），而开关电源则在电网电压在100～260V范围内变化时，都可以获得稳定的输出电压。

由于开关电源具有上述优点，故在现代电子系统中应用越来越广泛。

但开关电源由于理论复杂，设计过程需要较多的实践经验，设计过程遇到的不少关键问题往往要靠资深电源工程师的丰富经验来解决。

一些关键环节的设计好坏往往决定着一个电源能否稳定可靠地工作，但这些环节的理论却往往不够系统化或者与实际应用脱节，导致开关电源的设计成为一大难题，成为资深电源工程师的“专利"

。

为此更好的理论联系实际，开发出性能更好，效率更高的显得尤为重要。

1.2开关电源的现状及趋势

目前常用的直流稳压电源和开关电源两大类。

由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业.开关电源（SwitchModePowerSupply,即SMPS）被誉为高效节能型电源，它代表着文雅电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。

半个世纪以来，开关电源大致经历了四个发展阶段。

早期的开关电源全部由分立元件构成，不仅开关频率低、效率不高，而且电路复杂，不易调试。

在20世纪70年代研制出的脉宽调制器集成电路，仅对开关电源种的控制电路实现了集成化[1]。

20世纪80年代问世的单片开关稳压器，从本质上讲仍属于AC/DC电源变换器。

随着各种类型单片开关电源集成电路的问世。

AC/DC电源变换器的集成化变为现实。

随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。

传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小的缺点。

开关电源的效率比线性电源高很多。

这样就节省了能源，因此它受到了人们的青睐。

但它也有缺点，就是电路复杂维修困难，对于电路的污染严重。

电源噪声大，不适合用于某些低噪声电路。

开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面:

小型化、微型化、轻量化、高频化。

开关电源的体积、重量主要由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是竟可能减小其中储能元件的体积。

在一定范围能，这样就节省了能源，因此它受到人们的青睐。

但它也有缺点，就是电路复杂，维修困难，对电路的污染严重。

开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面：

1）小型化、薄型化、轻量化、高频化。

开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。

在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能，因此高频化是开关电源的主要发展方向。

2）高可靠性。

开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍，因此降低了可靠性。

从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。

所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度，采用模块化技术可以满足分布式电源系统的需要提高系统的可靠性。

3）低噪声。

开关电源的缺点之一是噪声大，单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。

采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声，所以，尽可能降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。

4）采用计算机辅助设计和控制。

在电路中引入微机检测和控制，可构成多功能监控系统，可以实时检测、记录并自动报警等。

5）低输出电压技术。

随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的供电要求。

开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关，高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。

发展电力MOSFET、IGBT等新型高速器件，开发高频用的低损磁性材料，改进磁元件的结构及设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等方面的工作，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。

总之，人们在开关电源技术领域里，边开发低损耗回路技术，边开发新型元器件，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数的市场增长率向小型、薄型、高频、低噪声、高可靠方向发展。

1.3课题研究意义

在开关稳压电源电路中，由于开关功率管工作在开关状态，因此它所产生的高频交流电压和电流将会通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振噪声，这些干扰和噪声如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机的正常工作。

此外，由于开关稳压电源电路中的振荡器没有工频降压变压器的隔离，因此这些干扰和噪声就会窜入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到严重的干扰。

而且这种高频干扰还会通过开关稳压电源电路中的磁性元件（如电感和开关变压器等）辐射到空间，使周围的其他电子仪器、设备和家用电器也同样受到严重的干扰。

对于无工频变压器的开关稳压电源电路中的高压、高温电解电容，高反压、大电流功率开关管，高