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菜鸟升级:稳压电源设计宝典

发布时间:2014-11-21 责任编辑:echolady

【导读】本文主要通过几个部分来解析稳压电源的设计,分别是整流滤波电路、AC-DC变换电路、DC-DC稳压变换电路。本次设计通过调节取样电阻形成闭环反馈回路。设计的系统具有高效率、高精度、电压调整率低、调整速度快、输出波纹小的特性。

1 稳压电源的设计方案

可知DC-DC变换的种类分为:隔离和非隔离。输入输出隔离虽然安全系数比较高,可是隔离变压器会有漏磁和损耗等不利的缺点,从而会造成效率降低,根据本研究的要求,并没有要求输入输出隔离,所以最终决定选择的是非隔离方式,几种方案如下:

1.1 串联开关电路

占空比为D的PWM波控制开关管Q1,从而达到这样的一个效果,交替导通或截止,再经L和C滤波器在负载R上得到稳定直流输出电压Uo。本电路属于降压型电路,题目要求的30--36V 的输出电压是实现不了的。

1.2 并联开关电路

串联开关电路与并联开关电路原理很相似,但是此电路为升压型电路,在开关导通的时候,电感开始储能,在截止的时候,电感能量开始输出。所以电感绕制只要是合理,就能达到题目要求的30-36V,并且输出电压Uo呈现连续平滑的特性。(图1)

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图1
 
1.3 串并联开关电路

下面是串并联开关电路形式,也称为升降压式开关电路,反转式开关电路。无论在开关管VT1之前的脉动直流电压,高于或低于输出端的稳定电压,此电路均能实现功能。实际上,本电路是在串联开关电路是通过在后加入一个并联开关电路。用电感的储能特性来实现升降压,电路控制式比较复杂的。
考虑到本设计是只需要升压的,所以选择方案二。(图2)

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图2
 
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2 单元电路设计与分析

2.1 AC-DC 变换电路(图3)

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图3
 
2.2 并联开关电路(图4)
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3 总原理图以及元器件清单

3.1 总原理图(如图5)
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图5
 
3.2 工作原理

本设计是将220V市电经过降压整流滤波,从而得到比较稳定的直流电压,改直流电压经Boost升压斩波电路升压后在滤波得到平滑的直流输出,同时,UC3843输出PWM信号驱动开关管从而控制闭环反馈。研究中,调整分压电路,使输出电压稳定在30~36V之间,在输出电压增高时,反馈信号和参考电压比较后,误差放大器输出增加,从而使输出脉冲宽度变窄,变短了开关管导通时间,从而降低输出电压。按照同样的道理,当输出电压降低时,参考电压和反馈信号比较后,误差放大器输出减小,从而使输出脉冲宽度变宽,开关管导通时间变长,输出电压会升高。因此闭环反馈调节的最终结果是使输出电压稳定在30~36V之间。并且本,电路是具有过流保护功能,当输出电流大于2A 时,误差放大器输出也会增加,输出电压减小,会起到限流作用,从而保护场效应管。

3.3 元器件的清单(图6)

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图6
结语

本次系统设计通过UC3843脉宽控制器,实现对BOOST升压斩波电路稳压输出,通过整流滤波电路,过流保护电路,DC-DC变换电路稳压反馈电路部分的调节,实现对Boost升压斩波电路平滑调压输入220V市电输出在30~36V之间可调。本文是菜鸟升级的首选,希望读者阅读此文后,能够充分掌握稳压电路的相关知识。

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