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《開關(guān)電源設(shè)計報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、前言隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,電子設(shè)備的種類也越來越多,電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切。近年來,隨著功率電子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技術(shù)以及電源理論發(fā)展,新一代的電源開始逐步取代傳統(tǒng)的電源電路。開關(guān)電源中的功率調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，具有功耗小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬、溫升低、體積小等突出優(yōu)點，在通信設(shè)備、數(shù)控裝置、儀器儀表、視頻音響、家用電器等電子電路中得到廣泛應(yīng)用。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷
2、地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。開關(guān)穩(wěn)壓電源，其系統(tǒng)硬件由三個環(huán)節(jié)組成，即整流濾波環(huán)節(jié)、直流-直流升壓變換（DC-DC）環(huán)節(jié)、以及測控與鍵盤顯示環(huán)節(jié)。1.開關(guān)電源基本組成圖中DC/DC變換器是開關(guān)電源電路的核心部分，其作用是將固定輸入的直流電壓U1變換成可變的直流電壓，也稱為直斬波器。開關(guān)電源采用功率半導(dǎo)體作為開關(guān)器件，通過周期性控制開關(guān)通斷，調(diào)節(jié)環(huán)路控制信號的占空比來調(diào)整輸出電壓。常用控制方式有脈寬常用控制方式有脈寬調(diào)制(PWM)、脈頻調(diào)制(PFM)PWM與PFM混合式,其中最常用的是PWM。單片開關(guān)式DC/DC
3、電源變換器L4978內(nèi)含誤差放大比較器、脈寬調(diào)制器、驅(qū)動器等電路,適宜構(gòu)成高效、小體積的儀器儀表的開關(guān)電源。2.L4978芯片的特性及工作原理2.1L4978芯片介紹L4978是意－法半導(dǎo)體有限公司生產(chǎn)的單片開關(guān)式穩(wěn)壓器，它采用8腳雙列直插式DIP-8封裝，外形與常見的運放4558相同，它的最大輸出電流可達(dá)2A，最大輸出功率400W，輸入電壓范圍8-55V，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍3.3-50V，內(nèi)部集成了3.3V基準(zhǔn)電壓源、鋸齒波信號及時鐘信號振蕩器、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、功率輸出級和各種保護(hù)電路，在芯片內(nèi)部集成了一只N溝道DMOS功率開關(guān)管，其開關(guān)速度極快，可在高
4、頻下工作。L4978的引腳排列圖如圖所示2.2L4978芯片特性單片開關(guān)式集成DC/DC電源變壓器L4978是一種新型高效節(jié)能穩(wěn)壓電源，它內(nèi)部集成了3.3V準(zhǔn)基電壓源、鋸齒波信號及時鐘信號振蕩器、誤差放大器、脈沖調(diào)制器、功率輸出級和各種保護(hù)電路。L4978芯片輸入電壓的允許范圍寬，消耗低。此芯片內(nèi)還集成了高速DMOS功率開關(guān)管、專門驅(qū)動開關(guān)管以及軟啟動、禁用等功能，提高了電源的效率和系統(tǒng)安全性。2.3L4978工作原理芯片4腳輸出電壓UO,經(jīng)外接取樣電阻R3、R4分壓后(見圖3),反饋至8腳的誤差放大器反相端,與加在同相端的3.3V基準(zhǔn)電壓相比較,得到誤差電壓U
5、r,由Ur的幅度控制PWM比較器輸出的脈沖寬度UPWM,最后由功率放大器和降壓電路,輸出穩(wěn)定直流電壓。3.L4978開關(guān)電源電路圖3L4978開關(guān)電源原理圖電路原理如下：C1為輸入濾波電容，C2為高頻濾波電容，R1、C3是振蕩電阻與振蕩電容，C4為軟啟動電容，R2和C5構(gòu)成誤差放大器的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，C6是自舉電容，VD為續(xù)流二極管，采用SB560的肖特基二極管。電感L為儲能元件，可選用直徑為22mm的高頻磁環(huán)，用外徑為10mm的高強(qiáng)度漆包線沿磁環(huán)的圓周方向均勻繞40T左右。電路工作時，功率脈沖調(diào)制信號從IC的14腳輸出，在信號的正半周時，向負(fù)載供電，同時將電能儲
6、存在L和C7中，此時VD截止。在功率脈沖調(diào)制信號的負(fù)半周，VD導(dǎo)通，儲存在L中的電能就經(jīng)過VD所構(gòu)成的電路繼續(xù)向負(fù)載供電，維持輸出電壓不變。芯片4腳輸出電壓U0，經(jīng)外接取樣電阻R3、R4分壓后，反饋至8腳的誤差放大器反相端，與加在同端的3.3V基準(zhǔn)電壓相比較，得到誤差電壓Ut，由Ut的幅度控制PWM比較器輸出的脈沖寬度UPWM,最后由功率放大器和降壓電路輸出穩(wěn)定直流電壓。電阻R1和電容C3決定了系統(tǒng)的工作頻率，L4978最高允許頻率為500Hz。電阻R3和R4構(gòu)成電壓反饋回路，分壓比決定輸出電壓的高低。R4的阻值為4.7K,調(diào)整R3的阻值，可改變輸出電壓。輸出電
7、壓與R3阻值關(guān)系見下表V0/VR3/KR4/K3.304.75.12.74.712124.715164.718204.724304.74.L4978開關(guān)電源電路設(shè)計4.1整體分析步驟①分析任務(wù)，準(zhǔn)備資料。包括原理圖分析，元器件資料準(zhǔn)備，明確設(shè)計要求，例如散熱要求、機(jī)械防護(hù)要求、電磁兼容性要求、電路板尺寸要求、特殊加工要求等；②建立項目文件夾，明確保存路徑；③準(zhǔn)備元器件。④制作原理圖。根據(jù)項目規(guī)模劃分單元，確認(rèn)是否需要制作層次原理圖及其層次劃分；4.2元器件清單元器件序號參數(shù)值元器件封裝R120KAXIAL-0.4R2、R39.1KAXIAL-0.4R44.7KA
8、XIAL-0.4C1、C
