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1、课程设计案例分析 单端正激式开关稳压电源或降压型开关稳压电源设计 技术指标 电源容量输入 交流15 24Vac 输出 电源电压 12V 不可调 纹波小于50mVP P 最大输出电流0 5A 限流型保护 工作频率开关电源的工作频率为30 40kHz 控制电路采用脉冲宽度调制控制集成电路 课题的意义 具有实用性 几乎所有的电子设备都涉及电源设计 容量较大时多采用开关电源 掌握一种共性技术 脉冲宽度调制技术 PWM是一项共性技术 应用面广 如硅整流弧焊电源控制 逆变电源设计 恒温控制 直流电机调速等 学习集成电路应用方法 TL494 SG3525A是常用的 典型的固定频率的脉冲宽度调制控制电路 应用
2、方法有一定代表性 易于建立工程设计概念 课题涉及多个典型的工程要素 如 功率器件的最大电流 耐压 开关速度 磁性材料的选择 功率电感的设计与绕制等 较典型的设计验证方法和负载实验 三 单端正激式开关电源的工作原理 导通状态截止状态输入输出关系称为占空比 四 SG3525A 3527A的内部结构与功能 工作电压8 0 35V基准电压5 1V 1 振荡频率0 1 400kHz充电时间 0 7RTCT放电时间 3RDCT 死区时间 锯齿波1 0 3 3V 判断命令很短 放电不足 逐个脉冲的关断 输入欠电压锁定 施密特8 0 7 5V 锁住PWM防止多重脉冲 双源 吸流输出 400mA 补偿COMP和
3、软启动SS两端电平较低者取得控制权 脉宽正比于控制电平 SS端外接电容设定软启时间 达到50 占空比TSS 5 104CSS关断引脚电压 0 7V时 软启电容以150uA开始放电 进行限流 1 4V时 PWM锁存器关断输出 五 SG3525A推荐的工作条件 六 原理图 稳压原理 输出电压负反馈 若某种原因导致输出电压过高 则误差放大器1反向端电位升高 反馈 PWM端电位降低 输出管导通时间减少 占空比减少 结果输出电压减少 最终使输出电压保持稳定 R10和R11中点电压为5V R7 R8为误差放大器的静态放大倍数 影响控制精度 C4和R6影响误差放大器的动态放大倍数 抑制瞬变 六 原理图 软启
4、动 上电时输出电压由低到高建立 需要一定时间 上电时 C2充电需要一定时间 SS端电压由低逐渐变高 输出管的导通时间逐渐增大 输出电压逐渐升高 七 参数选择 整流管 桥式整流 整流管电流 0 5负载电流 最大反向电压 输入交流电压峰值 IN4007 1A 1kV 可以满足要求 滤波电容 RLC 3 5 T 整流滤波后直流电压VIN 18 0 28 8V RL 18 0V 0 5A 36Ohm T 10mS 1000uF 35V电解电容可满足要求 最常用电解电容 1 0 2 2 3 3 4 7 6 8及相应十百千uF 耐压有6 16 25 35 50 63 100 120 200 400V 工作
5、频率 音频上限 50kHz Fosc 41kHz TOSC 24 4uS tON TOSCVO VIN Vsta 10 5 17 2uS 开关管 开关速度2 VIN max 电流 2 IO max TIP127 100V 5A Darl L hFE 1000 tr和td 1uS 满足要求 需带散热器 七 参数选择 输出电压 VO 5V 1 R17 R16 12 1V电感量 L 50Lmin 10mH 续流二极管 快恢复二极管 反向偏压 VIN max VSTA VO 峰值电流 IO maxTOSC 2 VP PCO C8 470uH能满足要求软启时间 500mS 八 电感的绕制 铁氧体磁芯或磁
6、罐 高频磁性材料 居里温度 230 漆包线线径 考虑趋肤效应和机械强度 趋肤效应 调频电流只分布在导体表面 30kHz时 穿透浓度 0 2mm 电流密度可按5A mm2计算 0 3 0 5mm可满足要求 磁线截面 L S S 截面小必匝数多 匝数过多引起饱和 饱和导致功率管 电感线圈与磁芯发热 应避免 匝数 L N2 设计时先用柒包线绕若干匝 用电感表测量电感量 按平方正比关系计算 确定匝数 再绕 线端刮柒 引至线架 搪锡 用电感表验证电感量 九 设计步骤与设计验证 根据技术指标进行理论设计绘制原理图器件参数选择设计PCB元件检查 焊装设计验证通电前外观检查空载通电试验观察有否异常温升观测输出
7、电压 锯齿波观测续流管阴极波形 脉冲过冲是否 稳态值改变输入电压 看波形占空比变化 加载实验半满负载 观察温升情况中等输入电压 满载 观测温升和续流情况最高输入电压 满载 观测温升和续流情况 判断电感量是否充足 观测开关管EC极电压 判断其是否工作在饱和与截止两状态 开关速度是否满足要求 输出电压纹波是否满足要求最小输入电压 满载 观测温升和续流情况过载实验输入电压分别为最小 中等 最大三种情况 超负载 10 观测过载保护是否工作 保护时的工作波形工作稳定性长时间工作情况 30min 十 设计报告 A4纸打印 设计题目 2 黑 居中 设计人姓名 4 宋 居中 指导老师姓名 5 宋 居中 设计内容摘要 5 宋 缩进2字符 关键词 5 宋 缩进2字符 报告正文 标题4 黑 左对齐 正文5 宋 单倍行距 设计指标设计方案 方案论证工作原理分析参数选择 结合设计指标选择 设计验证样品测试波形 数据分析设计评价设计总结参考文献或资料 标题4 黑 居中 文献列表5 宋 单倍行距 序号 作者姓名 书名 M 出版社 出版时间 页面 序号 作者姓名 论文题目 J 杂志名称 出版时间 页面 附原理图 PCB图
