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一種自激式多路輸出穩壓開關電源的設計(2)

2011年10月17日 11:40 本站整理 作者:秩名 用戶評論(0

  2 .2  電源反饋電路原理

  圖2 中方框圖是自激電路,是本論文的核心,是電源的脈沖生成及控制部分。三極管工作于開關狀態,開通與截止的時間受PC817 輸出端電流和取樣電阻R7的影響。用示波器可觀察到圖2 方框圖中穩壓管,三極管,取樣電阻都工作于矩形脈沖下。下面簡要分析一下反饋回路實現穩壓的工作過程。當輸出電壓Uo發生波動時,通過取樣電阻R16 、R17分壓后,就使TL431 上的光耦輸入電流If產生相應的變化,進而使PC817 中輸出電流Ic改變,Ic的改變使三極管基極的電流Ib改變,進而改變了基極電壓Ub ,改變了三極管的導通時間,從而改變了開關管的導通時間,即占空比D,使Uo產生了相反的變化,以保持Uo的穩定。上述穩壓過程可歸納為:Uo ↑→If ↑→Ic ↑→Ib ↑→Ub ↑→D↓→Uo ↓。如此一個循環后Uo下降,使電源達到穩定。

  開關管電壓波形如圖3 。

 


圖3  開關管波形圖

  圖3 是輸入AC220 V,輸出空載、半載及全載時,開關管漏極和源級兩點的輸出波形圖,示波器為10 倍衰減,圖形顯示縱坐標為5 V/div,橫坐標為2 μs/div。

  可見開關頻率隨負載的大小而反比例變化。

  3  結束語

  根據上述原理,進行了電源設計并制作了樣機,調試后性能穩定。如圖3 是電源輸入AC220 V,開關管漏源級在電源空載、半載及全載時的波形。表1 是在空載、半載及全載時所測的四路輸出電壓值。

表1  四路輸出實測結果

 


  此電源電路簡單,自激電路設計新穎,所用元件少,效率達到82 %以上,紋波電壓90 mV,因此完全符合設計要求。此外開關管占空比與輸入交流電壓成正比,與頻率成反比。當電壓從低調到AC220 V 時,從示波器看開關管漏源極波形會發現開關頻率從不到100 kHz 上升至電源空載時圖3 中a圖所示的電源空載頻率300 kHz 。當電源工作于設計要求的電壓時,負載不隨輸入電壓變化,再從示波器看開關管漏源極波形時會發現,輸入電壓不變的時候,開關管的工作頻率與負載大小成反比。因而此電源能夠適應輸入與輸出寬范圍變化的工作環境。由于此電源工作于幾百千赫茲的頻率,效率比較高,所以要求開關管用高頻率開關管。此電源還可稍做修改,將TL431 改為TLV431 ,再把R16 、R17換個阻值,其它無須更改即可將輸出5 V/3 A改為3 。3 V/4 A 輸出,也可將±9 V變壓器繞組增加2 圈或4 圈,分別將三端穩壓器改為7812 與7912 、7815 與7915 ,這樣可輸出±12 V,±15V的電壓,此時電流不超0。6 A。此電源應用范圍廣,輸出電壓精度卻不低。

 

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