基于升压斩波电路下的开关稳压电源设计

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  [摘 要]本系统是一个自激式的开关稳压电路。通过变压器将220V交流电源变压为小电压交流,然后通过整流滤波电路,将交流电整为18V直流电。为了进一步得到稳定的所求的電压值,用UC3843驱动,运放的输出端产生PWM波控制场效应管的开断。之后再用LC滤波以减小输出电压的纹波,用滑动变阻器控制输出电压。
  [关键词]开关稳压电路 UC3843 DC_DC PWM
  中图分类号:G52 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)41-0013-01
  1.引言
  随着科技的进步以及人民生活水平的提高,对电能的利用得到了飞速发展。一切的电子设备都离不开电压的供电,所有的器件都有自己的额定电压,借助运用升压斩波技术,实现对电压的稳定调节,完成升压,降压,稳压等功能来应对不同器件所需电压的变化。同时也为稳压设计制作提供了新的途径。该系统在实际生活中具有很大的开发潜力。
  2.开关稳压电路系统组成
  2.1 元器件例化
  (1)UC3843
  UC3843是近年来问世的新型脉宽调制集成电路,它具有功能全,工作频率高,引脚少外围元件简单等特点,它的电压调整率可达0.01%V,非常接近线性稳压电源的调整率。工作频率可达500kHz,启动电流仅需1mA,所以它的启动电路非常简单。
  (2)IRFP250场效应管:
  开关管的峰值电流为3.54A,耐压选择大于40V以上。为增高效率,应选用动态电阻较小的MOS场效应开关管,为了提高可靠性,电压电流余量要足够。所以选择容易购买的IRFP250,耐压大于200V,允许最大电流30A,导通动态电阻为0.075欧。
  (3)FR307:
  二极管和一般开关的不同在于,“开”与“关”由所加电压的极性决定, 而且“开”态有微小的压降V f,“关”态有微小的电流i。当电压由正向变为反向时, 电流并不立刻成为0, 而是在一段时间ts 内, 反向电流始终很大, 二极管并不关断。经过ts后, 反向电流才逐渐变小, 再经过tf 时间, 二极管的电流才成为0, ts 称为储存时间, tf 称为下降时间。tr= ts+ tf 称为反向恢复时间, 以上过程称为反向恢复过程。这实际上是由电荷存储效应引起的, 反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。如果反向脉冲的持续时间比tr 短, 则二极管在正、反向都可导通, 起不到开关作用。
  2.2 模块组成
  (1)整流模块
  它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4?和负载电阻RL
  组成。四只整流二极管接成电桥形式,故称桥式整流。?在u2的正半周,D1、D3导通,D2、D4截止,电流由TR次级上端经D1→?RL→D3回到TR?次级下端,在负载RL上得到一半波整流电压。将交流电变成直流电来给下一级输出直流电压。
  (2)PWM脉宽调制模块
  PWM脉宽调制,是靠改变脉冲宽度来控制输出电压,通过改变周期来控制其输出频率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。这样,使调压和调频两个作用配合一致,且于中间直流环节无关,因而加快了调节速度,改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电,可用不可控整流器取代相控整流器,使电网侧的功率因数大大改善。而UC3843正好可完成这一功能,产生我们所需的脉冲,传输到下一级。
  (3)场效应管模块
  IRFP250是NPN型场效应管,是用B→E的电流(IB)控制C→E的电流(IC),E极电位最低,且正常放大时通常C极电位最高。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时,P沟道MOS场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,N沟道MOS场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0V,通常在栅极电压小于1到2V时,MOS场效应管既被关断。
  3、设计思路
  通过搜集资料权衡比较,可以确定出该系统的结构。该系统是以升压斩波电路为核心,开始电路通过电感,场效应管,电阻等组成的回路导通,然后利用UC3843来进行脉宽调制,得到我们需用的脉冲,脉冲传输给场效应管,让场效应管不断的导通,关断,可使输出电压高于电源电压,由于电感L的储能之后具有使电压泵生 的作用,电容C可将电压保持住,可达到稳压的作用。由于UC3843的引脚2可产生恒压,可使在后级的滑动变阻器升压控制得到所需的电压,这样就可输出所用的稳定的电压。
  4、结束语
  该系统结构简明清晰,实用性强,具有不错的发展前景。UC3843脉宽控制器能实现对Boost升压斩波电路平滑调压。小电流就可以让UC3843工作,以驱动场效应管触发导通及关断,促进后面电路的进一步工作,整个电路是通过滑动变阻器控制电流来控制输出电压。设计过程中让我们知道自身知识上的不足,同时也坚定了意志,通过这次设计以及制作培养了自己的动手实践能力,今后发挥自己的长处,弥补自身的短处,让自己更加优秀。
  参考文献
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