多频稳压电源设计报告

多频稳压电源的设计报告题目：设计多频稳压电源【摘要】电源是各种电子、电气设备工作的动力，是自动化部件不可缺少的组成部分，它广泛应用于科学研究、经济建设、国防设施及人民生活等各个方面，是电子设备和机电设备的基础。在电源的众多类型中，直流稳压电源应用最为广泛，它与国民经济各个部门息息相关，特别是在实验室、IT业、采矿、小型电器等领域中应用更为广泛。本电路由四个模块组成：稳压电源，稳流电源，DC-DC变换器和显示模块，如图所示。稳压电源采用两级稳压电路，前级为DC-DC开关电源，后级为线性稳压电路，为进一步提高效率，两级间采用了恒压差控制技术。稳流电源采用了经典的串联反馈电路，并做适当的改进°DC—DC变换器采用单端反激式开关电源，具有效率高，输出电压范围宽，输出电流大的特点。显示模块由单片A/D集成电路7107构成。关键字：稳压稳流DC-DC变换显示[Abstract]Thepowersupplyisadynamicalofeverykindofelectronics,electricityequipmentswork,anditisanindispensabilitypartofautomatization.itisextensivetoapplytostudyofscience,economicdevelopments,nationaldefensefacilitiesandpeoplelifeandsoon,Itisthebaseofelectronicequipmentsandelectromotors.Innumeroustypesofthepowersupply,thedirectcurrentvoltage-stabilizedsourceapplicationmostforextensive,itisvitallyrelatedwiththenationaleconomyeachsection,inthelaboratory,ITindustry,mineforminerals,abbreviatedwiringwaitrealmespeciallymorewidespread.Thecircuithasfourparts:regulatedvoltagesupply,regulatedcurrentsupply,DC-DCconverteranddisplay.Thevoltagesupplyusestwo-stagecontrol.ThefirstisaDC-DCswitchingpowerandthesecondisalinearcircuit.Theconstantvoltagedroptechnologyisadoptedbetweenthetwostagestoobtainhighefficiency.Thecurrentsupplyistheclassicalfeedbackseriescircuitandmakesomeimprovements.TheDC-DCconverterisaisolatedfeedbackswitchingpowerwithhighefficiency,widerangeoutputofvoltageandcurrent。ThedisplayisAD7107.Keywords:steadyflowregulatorDC-DCconversiondisplay目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、绪论2\o"CurrentDocument"1.1稳压电源2\o"CurrentDocument"1.2电源的分类2\o"CurrentDocument"1.2.1化学电源2\o"CurrentDocument"1.2.2线性稳定电源3\o"CurrentDocument"1.2.3开关型直流稳压电源3\o"CurrentDocument"二、直流稳压电源的设计3\o"CurrentDocument"2.1、直流稳定电源系统概述3\o"CurrentDocument"2.2、稳定电源的技术指标4\o"CurrentDocument"2.2.1、特性指标4\o"CurrentDocument"2.2.2、质量指标4\o"CurrentDocument"三、稳压模块5\o"CurrentDocument"3.1方案的确定5\o"CurrentDocument"3.2开关电源的设计5\o"CurrentDocument"3.2.1电路结构选择5\o"CurrentDocument"3.2.2电源技术规格6\o"CurrentDocument"3.3电源设计6\o"CurrentDocument"3.3.1变压器和输出电感的设计6\o"CurrentDocument"3.3.2关管、整流二极管、续流二极管的选择73.3.3反馈电路的设计（如图2、3所示）73.3.4保护电路的设计（如图4、5、6所示）73.3.5输入滤波电路的设计（如图7所示）7\o"CurrentDocument"3.4实验结果8\o"CurrentDocument"3.4.1输出电压8\o"CurrentDocument"3.4.2效率8\o"CurrentDocument"3.4.3输出纹波电压9\o"CurrentDocument"四、设计总结9\o"CurrentDocument"五、参考文献10一、绪论1.1稳压电源稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出电流电压的稳定程度，包括稳定系数、电压调节率、电流调节率、输出电阻、温度系数及纹波电压等。1.2电源的分类1.2.1化学电源化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。常见的电池大多是化学电源。它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。化学电池使用面广，品种繁多，按照其使用性质可分为二类：干电池、蓄电池、燃料电池。按电池中电解质性质分为：锂电池、碱性电池、酸性电池、中性电池。1.2.2线性稳定电源线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。这种电源不适合计算机等设备的需要，将逐步被开关电源所取代。1.2.3开关型直流稳压电源一般都是：整流滤波，开关调整管，换能器（电容电感等储能元件组成）输出。然后从输出端取样，将取样电压送至取样电压比较放大器，该放大器可自带基准电压或用稳压管的，比较输出给控制电路，通过控制电路来控制开关管的导通的时间，（导通占空比）进行稳压。二、直流稳压电源的设计2.1、直流稳定电源系统概述电源系统由整流设备、直流配电设备、蓄电池组、直流变换器、机架电源设备和相关的配电线路组成的总体称为电源系统。高频开关电源系统（通信电源系统）可根据系统容量选用48V系列48V/15A、48V/20A、48V/25A、48V/30A、48V/50A，24V系列24V/20A、24V/30A、24V/40A、24V/50A等多种整流模块进组合，高频开关电源（通信电源）系统装机可达到60A、100A、200A、250A、300A、600A、1000A、3000A等；模块间自动均流，可在线更换模块，系统容量扩展方便。监控模块能可靠地实现对电源系统及电池的智能化管理，配接调制解调器，还可通过公众或专用电话网进行远端集中监控。2.2、稳定电源的技术指标直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。2.2.1、特性指标输出电压范围符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。该指标的上限是由最大输入电压和最小输入一输出电压差所规定，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。最大输入一输出电压差该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入一输出之间的电压差值，其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。最小输入一输出电压差该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入一输出之间的电压差值。输出负载电流范围输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。2.2.2、质量指标电压调整率SV电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度，通常以单位输出电压下的输入和输出电压的相对变化的百分比表示。电压调整率公式见图2—2—1。电流调整率SI电流调整率是反映直流稳压电源负载能力的一项主要自指标，又称为电流稳定系数。它表征当输入电压不变时，直流稳压电源对由于负载电流(输出电流)变化而引起的输出电压的波动的抑制能力，在规定的负载电流变化的条件下，通常以单位输出电压下的输出电压变化值的百分比来表示直流稳压电源的电流调整率。电流调整率公式见图2—2—2。纹波抑制比SR纹波抑制比反映了直流稳压电源对输入端引入的市电电压的抑制能力，当直流稳压电源输入和输出条件保持不变时，纹波抑制比常以输入纹波电压峰一峰值与输出纹波电压峰一峰值之比表示，一般用分贝数表示，但是有时也可以用百分数表示，或直接用两者的比值表示。温度稳定性K集成直流稳压电源的温度稳定性是以在所规定的直流稳压电源工作温度Ti最大变化范围内(TminWTiWTmax)直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比值。温度稳定性公式见图2—2—3。三、稳压模块3.1方案的确定通过对所学知识的回顾，并结合各位成员的优势，经小组分析讨论之后决定选择开关型稳流电路作为此次比赛方案。3.2开关电源的设计3.2.1电路结构选择开关稳压电源与传统的线性稳压电源相比具有体积小、重量轻、效率高等优点，已成为稳压电源的主流产品。为使电源结构简单、紧凑，工作可靠、减少成本，小功率开关稳压电源常采用单端反激型或单端正激型电路。与单端反激型相比，单端正激型开关电流小、输出纹波小、更容易适应高频化。用电流型PWM控制芯片UC3843构成的单端正激型开关稳压电源的主电路如图1所示图1电路结构3.2.2电源技术规格输入电压：AC110/220V；输入电压变动范围：90V〜240V；输入频率：50/60Hz；输出电压：12V；输出电流：2.5A；工作频率的选择：工作频率为20kHz〜500kHz。3.3电源设计3.3.1变压器和输出电感的设计根据电源技术规格的要求，取变压器最大工作磁感应强度Bmax=Bs/3=0.133T，则电感系数AL值为：AL=(0.4"rSe/le)10-6=4.44(pH/N2)。副边线圈电感为：L2=N22AL=444pH。

3.3.2关管、整流二极管、续流二极管的选择由于开关管断开时原边线圈N1两端的感应电动势限制到eL^300V,输入交流电压经全波整流电容滤波后，直流输入电压的最大值UImax=240X=339V,所以整流二极管所承受的最高反向电压UD1P=eL(N2/N1)=60V,续流二极管所承受的最高反向电压UD2P=UImax(N2/N1)=68V。流过整流二极管和续流二极管的最大电流ID1P=ID2P=Io+0.5AIL=2.75A。根据以上计算选择肖特基半桥MBR20100CT，平均整流电流20A,反向峰值电压100V。开关管承受的最大电压Udsp=339+300=639V。变压器励磁电流的最大值ITrP=(UImax/L1)Tonmax=180mA,开关管最大电流IdsP=(ID1PN2/N1)+ITrP=0.73A。根据以上计算，选用功率MOSFET2SK792,漏源击穿电压BVDS=900V，最大漏极电流IDmax=3A。3.3.3反馈电路的设计(如图2、3所示)3.3.4保护电路的设计(如图4、5、6所示)3.3.5输入滤波电路的设计(如图7所示)*1□脸1cO图2.思.—1.TL-1JI图3*1□脸1cO图2.思.—1.TL-1JI图3—T1[图4电流反馈电路电压反馈电路变压器过热保护电路o-^rwxIK1R«|11图5图6图7输出过电压保护电路空载保护电路输入滤波电路R-p3.4实验结果3.4.1输出电压在各种不同的负载状况下，当输入电压从90V变化到250V时，相应输出电压测