具有短路保护功能开关稳压电源设计

一、归纳稳压电源，输出电压相对牢固，它和人们的平时生活亲近相关，也称稳压器等，开关稳压电源的发展依赖于半导体器件和磁性资料的发展。随着电子工艺的发展，已成为世界各国的普及产品。按调整管及负载的连接方式可分为串通型和并联型,按稳压的控制方式可分为脉冲宽度调制型（PWM）、脉冲频率调制型（PFM）和混杂调制型。本电路设计主要引用串通型脉冲宽度调治型，主要由主输出电路、控制电路、采样比较放大及保护电路四大部分组成。利用三极管的导通特点，经过波型发生器和电压比较器共同实现对三极管导通和关断的控制，从而实现开关功能，负反响采样放大电路实现调压功能。电源输入电压为市网电压。输出电压为5—24V可调电压，稳压最大电源功率50w，可以实现过流及短路保护功能。二、方案论证开关稳压电源，实质上是一个受控制的电子开关。电子开关在直流稳压电源中做调整元件，经过改变调整器件的导通时间和截止时间的相对长短，来改变输出电压的大小，达到牢固输出电压的目的。方案一：方案一原理方框图如图1所示：市网输入整流滤波调整管输出P保W运电采护M图1开关稳压电源电路的原理框图（一）样电控算压三极管为采用二极管单相桥式整流，经过电容的充放电过程实现滤波功能路，制放比电大较路采样电路和调整管，利用PWM控制调整管的开通于关断实现电路的开关功能，电压比较环节共同实现电压的调治作用，保护电路为截流行过流保护。方案二：方案二原理方框图如图2所示市网输入整流滤波输出调整管

PWM控制

采样比电较路放

保护电路图2开关稳压电源电路的原理框图（二）方案二和方案一明显的不同样在于，方案二中调整管的地址决定了方案二为并联型稳压电路。方案选择：两套方案中均采用PWM脉宽控制，在开关管导通周期不变情况下对其导通时间（占空比）的调治，实现开关稳压作用，但要点在于，方案一为串通稳压型电路，又称降压型稳压电路，即输入的电压大于输出电压，方案二为升压型稳压电路，实验要求稳压电路的输出为5V~24V,不需要升压过程，因此本次设计采用方案一完成。三、电路设计1、主电路（换能电路）主电路图主要使用的是串通型脉宽开关控制电路接法，电路如图3所示：Q1L13BC184BP11H2D3C41N4449820uF4图3PWM控制总电路开关稳压电路的换能电路将输入的直流电压变换成脉冲电压，再将脉冲电压经LC滤波变换成直流电压，晶体管Q1为调整管（即开关管），三极管基极输入为矩形波，控制开关管的工作状态，电感L和电容C组成输出滤波电路，D为续流二极管。当基极为高电平时，Q1饱和导通，D3因承受反压而截止，电感L储藏能量，电容C充电；发射极电位Ue近视等于输入电压。当基极电压为低电平，Q1截止，此时诚然发射极电压为0，但是电感释放能量，其感觉电动势使D3导通，C放电，负载电流方向不变。2、整流滤波电路稳压电源的电源主要采用市网电压，第一需要将正弦波交流电源调整成为所需的直流输入。电路如图4所示：3V12D51T12202U2C5041Vrms10Hz2°3Uo40图4降压整流滤波电路电路的电源为市网220V，50Hz，用变压器对电压降压，变比为220/30=7.33，输出电压为30V。单项桥式整流战胜了半波整流仅适用于整流电流较小，对脉冲要求不高的缺点，其组成原则就是保证在变压器副边电压的整个周期呢负载的电压和电流方向向来保持不变。滤波电路采用的是电解电容，容量较大，利用电容的充放电过程是输出的电压趋于平稳。Uo≈1.2U2二极管选择:Urm>1.122U2=46.66VIf>1.1*Io/2=1.122U2/π*错误！未指定书签。Rl3、调压电路VCQC12VC61U1R223751R43R50141DRVE0VE-12图5电压调治电路晶体管Q1为调整管，电阻R和稳压管DZ组成基准电压电路，电阻R1，R2，R3为输出电压的采样电路，集成运放作为比较放大电路，为了是输出电压可调，也为了加深电压负反响以提升输出电压的牢固性，因此平时在基本调整管稳压电路的基础上，引入放大环节。电阻选择：Uomin=(R1+R2+R3)/(R2+R3)*UzUomax=（R1+R2+R3）/R3*Uz实质调试电路中Uz=3.265v,R1=26.8kΩ,R2=40kΩ,R=10.05k4、PWM控制电路VEEVCC-24VQ124VL1R7914

Ω。10

11418

U3A23LM358N

VEE1HD31N44494U1A1221313

R376R4C36mF50%R61k?R21k?D2VCC24VVCC8U2A3301R9401k?2LM358NVEEVEE-24VR8500?R122

C2910nFVCCVCC24V8324VEEVEE-24V

8LM358NC4VCC0820uF81U4A1LM358N

5R5250?图5控制电路VCCC112V910nFVCC8U1AVCCVCC12V3R20U2A1801321k|?2413LM358N42VEEVEE4LM358N-12VR1VEED1VEE500|?-12V5VR35250|?D25V0图6三角波发生电路滞回比较器（U1A）输出的电压U01=±Uz，输入电压为积分电路（U2A）的输出电压Uo,积分电路正相积分，Uo随时间增添线性增大，一旦Uo=+Ut，再稍增大，Uo将从-Uz跃变回+Uz，回到初态，积分电路反相积分，并重复以上过程，因此产生三角波振荡电路。采样电压Un1和基准电压Uref之差，经U4放大后作为U3组成的电压比较器的阀值电压Up2，三角波发生电路的输出电压和之对照较，获取控制信号Ub，控制调整管工作状态。5、保护电路Q1R74BC184BP15R101.4kΩ10kΩ32R11Q210kΩD44H40XMM2图7截流型保护电路电路V1XSC1Q2，R10，R11T22A6220Vrms3D1C1+到必然数值或输出端短路时，Q2导通，对调整500nF管Q1基极分流，是_I0减小，从0°2U0减小输出最小值：0ExtTrig而以致输出电压I0=Uon/kR0（k=R2/(R1+R2)）.31B4B42四、性能的测试1、整流滤波电路

_+4测量数据：C=500nF周期T=10ms频率f=100Hz变压器副边电压为30v2、电压调治电路电路的初步组成测试显示，当滑动变阻器调至顶端，输出电压凑近为5V，调至低端时输出电压凑近25V，初步测试成功。4、三角波发生器电路三角波周期为2ms，峰值为5v。5、电路整体性能测试五、结论综合运行以上各项并认真测试，可确定此可调开关稳压电源电路，在运行过程中基本可以完成设计要求，实现了输出为5V~25V的可调范围正常工作，拥有短路及过流保护功能，并可以工作在开关状态，吻合设计要求。计算值和测量值存在误差，以测量值为主。六、性价比该电路主要使用到变压器，二极管全波整流桥，集成运放，二极管（含稳压二极管），电感，电容（含电解电容），滑动变阻器，电阻等器件，均为模拟器件，经过对各元件功能的一致认识和掌握，并利用他们之间的关系而设计，开关型电源出现简单的雏形。所用元器件种类较少，价格较廉价，美中不足在于没有数字管的介入，数字管和模拟管的结合，电路的会更精简且精准。七、课设领悟及合理化建议在本次课程设计中，发现了在模拟电子方面自己还有很大的不足，在多方面的查找资料和请教老师同学后，才对这门课程有了更深一步的认识和掌握，经过查阅资料，才懂得我们所学的狭窄和简陋，大量的书籍资料是成功的导游。我认为此次课程设计，从理解课题，到考虑对策，搜寻方法，到查阅书籍，发现问题解决问题，再到实质仿真测试，无一不是对我们的实践能力，着手能力，以及思想的拓展有者巨大帮助的，诚然时间短暂，但是得益匪浅。在紧张的课设过程中发现，课题的新意和经典是需要结合的，比方说一些经典的理论知识是走到哪都能用的，还有一些东西是需要自己查找的，这样不但能“温故”，更能“知新”。同时，我还发现了一些问题，比方说一种器件，在仿真过程中工作起来特别方即可靠，但是在实质中其实不是这样，要同时考虑到多方面因素的影响。课本上的东西也不都是对的，最少现代工艺上也处在发展之中，因此抱有思疑的态度学习，也是一种提升自我的方式。实践是检验真理的唯一标准，无论平时学得再好，书籍上的东西还是浅陋的，只有在实践中发现了问题，并经过努力把问题解决，这才是真切的掌握知识。接触新的事物，需要的是快速认识，适应和掌握，此次课程设计中的multisim软件是我第一次接触，经过上网盘问和渐渐学习，现在基本可以利用软件独立设计电路方案，当自己精心努力做出来的设计方案可以运行成功，心里实在充满了欢乐，同时也激励着我们连续向前。知识和生活是不可以切割的，在学习中成长，在生活中实践，不断的充分完满自我，是此次课程设计中让我感觉最深的，也是在我今后的学习工作中矗立的航标灯。参照文件童诗白、华成英.模拟电子技术基础.[M]北京：高等教育初版社，2006年阎石.数字电子技术基础.[M]北京：高等教育初版社，2006年候振义、夏峥、柏雪倩、孙进.直流开关电源技术及使用.[M]北京：电子工业初版社，2006年王增福、李农、魏永明.新编常用稳压电源电路.[M]北京：电子工艺初版社，2005年李定宣.开关牢固电源设计和使用.[M]北京：中国电力初版社，2006年梅开乡、梅军进.电子电路实验.[M]北京：北京理工大学初版社，2010年附录I总电路图711LV42CCVV3421-EEV7R

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?6kR13FmC6%05?A=y4k40e9R4KFu402C8944534ND1NA23531MUL481?1k2101EEVN8A52333MUL6484111

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2?104V12D52072TsmrzV?10H20?V1025081附录II元器件清单序号编号名称型号数量1T2变压器Ts_Ideal12D1整流桥1G4B213C1电解电容500nf14C4电容820uf15C3电容6mf16