20V稳压电源设计

目录

摘要 (1)

第一章引言 (2)

1.1 研究意义 (2)

1.1 设计要求 (2)

第二章方案设计 (3)

2.1设计思路 (3)

2.2硬件电路组成 (3)

2.2.1电源噪声滤波 (3)

2.2.2电压保护电路 (4)

2.2.3电压反馈电路 (5)

2.3电路原理简述 (5)

2.4整流滤波电路设计 (6)

2.4.1整流滤波电路 (6)

2.5 UC3842芯片介绍 (7)

第3章电路仿真及参数计算 (10)

3.1PWM脉冲驱动电路 (9)

3.2开关管的选择 (10)

3.3电路输出部分设计 (10)

3.4升压斩波电路 (10)

第4章电路整体分析 (14)

4.1电路整体分析 (14)

4.2电路测试 (15)

4.3理论仿真结果 (16)

第5章调试及问题解决方法 (17)

结束语 (18)

参考文献 (19)

附录一电路原理图 (20)

附录二主要元器件清单 (21)

小组分工 (22)

AC/DC 20V开关稳压电源

设计

摘要

开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压。

本开关稳压电源的主要由隔离变压、整流滤波、斩波电路等组成，由隔离变压器产生一个18V的交流电压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC —DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个输出电压为20V；输出最大电流I=2A; 输出噪声纹波电压峰-峰值Vopp=290mv≤1V;DC-DC变换器的效率η=80%稳定的电压源。

关键词：隔离变压整流滤波斩波电压源

第1章引言

1.1研究意义

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制（PWM）型。

1.2设计要求

本开关稳压电源的主要由隔离变压、整流滤波、斩波电路等组成，由隔离变压器产生一个18V的交流电压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个输出稳定的电压源。

⑴出电压20V；

⑵输出最大电流I=2A;

⑶电压调整率Su=0.069%＜2%；

⑷负载调整率Si=3.164%≤5%;

第2章方案设计

2.1设计思路

开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制（PWM）型。

开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点。

开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压；通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源，如图2-1所示；

RL

图2-1开关稳压电源框图

2.2硬件电路组成及介绍

2.2.1电源噪声滤波

流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。

输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图2-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C3、

C4跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C3、C4宜选用陶瓷电容器

.

图2-2输入滤波电路

该滤波器有两个输入端，两个输出端和一个接地端，制作使用时外壳使用金属屏蔽并接地，电路包括共模电感L、滤波电容器C1~C4。L对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过偶合后总电感量迅速增大，因此共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过。C3、C4跨接在输出端，经电容分压后接地，能有效的抑制共模干扰。

2.2.2电压保护电路

如图2-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。

UO

R1

R2

VS

C1R3V

UC3842

1

图2-3 输出过压保护电路