全桥稳压电源

全桥低通稳压电源设计报告作者：黄浩 杨一杰 陈飞虎摘要：开关稳压电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。由于拥有较高的效率和较高的功率密度，开关电源在现代电子系统中的使用越来越普及。开关电源高频化、模块化和智能化是其发展方向。其中，步进可调、实时显示是开关电源智能化研究方向之一。现设计全桥低通稳压电源，技术指标为：当输入电压稳定时，输出电压 为较稳定3U直流 15 伏电压，其平均值误差不超过 0.3 伏；输出电压 的纹波，在电压 处接入电阻负载，输出功率%5.2103U3U可达 5 瓦.关键词：全桥低通稳压电源、高频化、模块化、智能化Abstract：The switch power source is the use of modern power electronic technology, control switch tube on and off time ratio, maintain the stable output voltage of a power supply. Due to a higher efficiency and high power density, switching power supply in the use of modern electronic system becomes more and more popular. The high frequency switching power supply, modular and intelligence is the developing direction. Among them, the step can be adjusted, real-time display is one of intelligent switch power research direction. Now the whole bridge design low-pass stabilized voltage power supply, the technical indexes for: when the input voltage stability, the output voltage is a more stable 15 volts dc voltage, the average error is not more than 0.3 v; Output voltage ripple voltage, in place and the output power resistance loading access up to 5 watts. Key words: The whole bridge low-pass voltage stabilizer , high frequency change, modular, intelligence 一总体设计方案采用 MSP430 为控制核心，对普通的开关电源控制部分进行优化设计，并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。设计中采用变压器将 220v 电变压后通过单相桥式整流滤波电路送至 DC-DC 升压变换器，经过一系列的控制整合电路之后可实现设计要求。系统总体框图如图 1. 1所示:整流变压器V20D C / D C 变换器3UoUI1U LR滤波2 发 挥 部 分二、方案论证1.滤波电路模块方案一：采用单个电解电容和电感的 LC 滤波电路，所谓滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电，在此我们队采用电解电容，其作用是能滤除高频及脉冲干扰，性能远高于普通电容，在设计中，电感取 30mH，电解电容取 3.3mF,其仿真结果如下图所示：其仿真效果较好。方案二：采用多个电解电容和电感的 LC 滤波电路，利用三个电感100mH、200mH、300mH 和三个电解电容两个 3.3mF，一个 470uF 组成的滤波电路，其参数和仿真结果如图所示：由于参数无法确定好，导致仿真结果不太理想，所以 LC 滤波电路放弃此方案，采用方案一。2.稳压电路模块方案一：为提高稳压电源的稳压性能，利用稳压电源的比较放大器可采用其它相应的电路，如图所示电路，即具有恒流源负载的稳压电路，我们采用三极管进行稳压，而串联式稳压电源的调整管，通常需要低频大功率管，较高的放大倍数，实际应用中常使用两只管子，接成达林顿结构，根据 CE 极的电压降额定输出电流计算出 T 本身的耗散功率，选用大于这个耗散功率的型号即可，但需要在 E 极串联 0 点几 的电阻，平衡由于管子特性不一致带来的电流差，所以利用了混联式稳压电源，分立元件的可调直流稳压电源，电路比较简单。电压可在 1.5V-15V 之间连续可调,R3 决定最大输出电流,因放大倍数有限,内阻比用集成电路要大,虽然增加三极管可加大放大倍数、降低内阻，但电路会变得复杂，不利于初学者分析。下边是材料清单，变压器根据所需电流决定功率，可用 220V 输入、输出15V/1A 左右的。如没有合适的找个 12V 几瓦的也能用，只是输出的电压和电流要低一些。其参数和仿真结果如下图所示：方案二：基准稳压电路是由一个电阻和稳压管组成的！稳压二极管是一种硅材料支撑的面接触型的晶体二极管，当稳压管在反向击穿的时候，在一定的电流范围内，（或者说在一定的功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性。只要控制反向电流不超过一定值，管子就不会因过热而损坏，而在这各组成部分中的电阻就承担起这个责任，通过电阻的分压，可以使的稳压管工作在有限电压范围之内，简单的晶体串联管串联稳压电路中，T1 为电子滤波兼电源调整三极管，稳压二极管 D1接在 T1 的基极回路，作为基准电路，其稳压值比输出电压高0.60.7V。R 为 VT 的偏置电阻器。该电路的稳压性能比稳压二极管并联稳压电路好一些，但不能自动调整输出电压的高低。方案三：该交流稳压器电路由=l2V 电源电路、电压检测控制电路、过电压保护组成，如图 5-51 所示。士 l2V 电源电路由调压变压器 T 的 W4、W5 绕组和整流二极管 VDl-VD4、滤波电容器 Cl、C2 组成。电压检测控制电路由电阻器 R-R7、电位器 RPl、Rm、稳压二极管VS、电容器 C3、C4 和运算放大器集成电路 IC(Nl-N3)组成。过电压保护电路由 IC 内部的 N3、晶体管 V3、电阻器 Rl2 和继电器K 组成。自动调压电路由电阻器 R8-Rll、晶体管 Vl、V2、直流电动机 M、滑动触头和 T 的 Wl-W3 绕组组成。将交流稳压器的输大端与市电相接后，在 T 的 W4、W5 绕组上产生了感应电压。该电压经 VDl-VD4 整流及 Cl、C2 滤波后，为 IC 和 Vl、V2 等提供 士 l2V 不稳定工作电压。+l2V 电压还有其他作用。经 Rl-R3 分压、VS 稳压后，分别为 Nl-N3 的反相输入端提供基准电压;为过电压保护电路申的 K 和 V3 提供工作电源;经 R4、RP2、R6 分压后，为 Nl 和 N2 的正相输入端提供检测电压;经 R7、RPl、R5 分压后，为 N3 的正相输入端提供检测电压。Nl-N3 将正相输大端的检测电压与反相输大端的基准电压进行比较，用产生的误差电压去控制自动调压电路。当市电电压正常时，Nl 和 N2 的输出端电压为 OV，Vl 和 V2 均处于截止状态，电动机 M 不工作。当市电电压偏低时，Nl 和 N2 输出低电平，使 V2 导通，Vl 截止，M逆时针旋转，通过滑壁臂驱动滑动触头移动，与 T 相应的电压抽头接触 (T 的 Wl、W2 绕组共设置了 21 个电压抽头，每一档的电压调节范围为 5V)，通过 T 的 W2 绕组来提升输出电压。当输出交流电压升至 220V 时，V2 截止，M 停转。当市电电压偏高时，Nl 和 N2 均输出高电平，使 Vl 导通，V2 截止，M 顺时针旋转，通过滑臂驱动滑动触头移动，与 T 相应的电压抽头接触，通过 T 的 Wl 绕组来降低输出电压。当输出交流电压降至 220V 时，Vl 截止，M 停转。当市电电压偏高超过 260V 时，N3 因正相输入端电压高于反相输入端电压而输出低电平，使 V3 截止，K 释放，其常闭触头接通交流电压的输出回路。当市电电压为 160-260V 时，N3 因正相输入端电压低于反相输入端电压而输出高电平，使 V3 导通，K 吸合，其常闭触头断开，从而保证负载 (用电器)不会因过电压而损坏。元器件选择R8 和 R9 均选用 lW 金属膜电阻器，其余各电阻器选用 1/4W 或 l/2W金属膜电阻器。RPl 和 RP2 均选用精密可变电阻器。Cl-C4 均选用耐压值为 16V 的铝电解电容器。VDl-VD4 均选用 lN5404 型硅整流二极管。VS 选用 1/2W、6V 的硅稳压二极管