【《某开关电源的电路设计分析案例》3200字】

某开关电源的电路设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u1461某开关电源的电路设计分析案例 1111141.1配有TL431的光耦合双向反馈电路 164191.2数字解压控制电路 2221261.2.1计数控制电路 3254211.2.2数模转换电路 497421.3比较器及PWM控制电路 5146211.1.1PWM控制器和MOSFET集成芯片TOPSwitch-FX介绍 5265381.1.2电路设计 6306661.４输出稳压电路 61.1配有TL431的光耦合双向反馈电路目前为止,在普通的开关电源中,它们可由很多种不同对其进行方式输入和反馈。在对输出电压的采样控制电路中,一般设置为钳位控制电路(将脉冲信号的一部分保持在指定的电压上，并且保持原有波形不变的电路)。其基本原则就是比较输入电压是否高于或者低于钳位电压[6]。但在使用电压可变的开关电源中,因为其输出的电压本身就是按照要求发生变化,所以无法使用类似的反馈电路。为了有效地帮助克服此类设计难题,在各种传统的开关电路诸如逆变器和电源反馈电路方式的比较设计上，不再仅仅是单纯采用简单纵向电路比较,而是将其与传统的纵、横向电路比较方式结合到了起来。横向调压就是比较两个纵向输出调压电路的输入电压之间的值是否相等,而另一个纵向的电压比较就是在另一路调压输出经过整流滤波后再加入延时操作,同时也就是在进行调压操作过程中需要禁止两路发送延时反馈。具体的设计工作原理方法就是在第二路进入输出经过一个整流信号滤波后，首先增设一个延时器,再与第一路进入输出信号进行一个纵向的延时比较,从而最终达到可以实现输出纵向的延时比较。而为了能够使电源反馈在脉冲调压运行过程中能够禁止被脉冲控制的电源反馈,反馈进入输出后面还加入了脉冲调压控制器使反馈输出电路的通信关断,当其中有一个通过调压产生脉冲控制信号的电源存在时,反馈输出电路就可能会自动停止运行中断,这里由带有压控器的继电器系统负责控制实现。另外,由于对放大电压的反馈精确性和精度要求很高,在放大电路的精确反馈中必须对电压误差大的电压和功率放大器信号进行二次精确化,中间需要添加比较器并经放大后电路才能对其进行精确反馈。同时在自动集成电路中对于单个输出电压可以直接使用光电子耦合隔离器件进行tl431隔离,提高了输出电压的自动调整控制效果[7]。它的基本集成电路设计工作图和原理及其框图结构如下文的图1.1所示。图1.1配有TL431的光耦合双向反馈电路光耦合部分作用：主要是起到输出之间电气隔离作用，有较强的抗干扰能力，工作稳定。1.2数字解压控制电路本控制模块主要功能包含了一个计数输入控制电路及数模转换控制电路。电源的控制整体电压输出输入电压限制范围一般为5~45v,步长的数值设计为0.2v,总计数次数一般不得超过200次,故必须正确选择八位制或二进制的电源计数器。从0开始连续进行计数,计数信号可以连续达到200,即通过输入一个小的二进制数11001000,输出的计数信号被输送到计数模块的转换器,并对其信号进行一次性的功率放大。因为函数δd与δic会成反比,即函数占空比的长度改变与函数ic的大小改变也会成一个反比。例如,当它的ic值逐渐变大时,占空比逐渐略微减小,输出的输入电压就可能会逐渐略微降低,反之,当它的ic电流逐渐变小时,输出的输入电压就可能会逐渐略微增大,因此，计数器的up引脚通过控制ic增大来减小输出电压，他接上步减按钮，反之，down接上步加按钮。这样计数器在清零时输出的输入电压达到最大，预置在达到最大时输出的输入电压会最小。1.2.1计数控制电路该移动控制器的按钮上共有四个控制键,分别显示适用于步加、步数增减、清零及其他按键预置的最大电压值。这里可逆式的八位计数器是通过直接使用两个74ls193的芯片级联起来，组成一个八位的整数二进制计数器。74LS193它是一种双时钟4位二进制同步可逆计数器,它含有有预置、清零、加和减计数等功能[8]。两个74LS193采用方式级联运行的,第一个的clr通过一个电压表所设定的高关展开和低关连线来接到另一片视频数字机的电源。ld预置接地,就是数据预置的接地功能对于数据输出电压值限制为最小时才有效,预置的所有数据都可以连接接地到一个高电平。up、down上按键拉到一个新的高电平,分别经有源电压增加步减、步进增加还有启动电源开关两个按键进行连接后得到一个振荡控制脉冲中的信号源。当第一片的CO取到0时,加计数向高位开始进行进位,当BO为0时,减计数开始进行借位。第二片的计数控制部分由LD来执行控制功能的,即CO、BO分别取反后一起接LD,其它接法与第一片相同,组成一个八位二进制可逆计数器。当计数到200时,加则变为无效,当计数为0时,减则变为无效。即当计数器输出为1100100时,计数器开始清零。当计数器输出为00000000时,执行减操作则计数器预置为最大值[9]。数字调压控制电路图如图1.2所示。图32数字调压控制电路图该控制部分有四个按钮，一个为递加，一个递减，一个返回最低值，一个返回最高值，递加或递减精度在0.2V，最大值为45V最小值为5V，计数最高200次。1.2.2数模转换电路将数字调压控制电路输出送到数模转换器,这里没有添加其他指定功能，因此用了一个DAC0806用来作为数模转换[10],它的转换输出信号是由功率放大器控制的电路[11]来进行转化。数模转换电路框图如下图1.3所示。图1.3数模转化图1.3比较器及PWM控制电路1.1.1PWM控制器和MOSFET集成芯片TOPSwitch-FX介绍topswitch-fx本系列电源信号封装包括了共有三种不同信号方式封装使用方式,其中wito-220-7b信号封装三种信号方式包含了共有5个电源引出接入端,它们分别为电源控制接入端c、多功能电源接入端m、源极s、开关输出频率和可选择接入端f和电源漏极d。多功能保护终端主要功能包括整个线路的最小过压及最大欠压前馈保护,利用整个线路的最大电压前馈提供一个过压前馈以有效减少线路占用净空比dmax,从外部为整个芯片电路设置输出极限值及输出最大电流ilimit等多种保护功能。topswitch-fx主要部件包括有门驱动控制层及其插入输出驱动层、控制源和电压源、带隙源和基准控制电压源、频率抖动器和振荡器、并联抖动调整器/频率误差抖动放大器、脉宽抖动调整器等几个主要部分组成的元部件。其主要工作基本原理就是通过电路使用一个自动反馈稳压电流器ic来调节它的占位电空比dmax,达到稳定反馈电压的工作目标。例如,当光的输出光源电压大于uo增大时,经过光电子耦合器和反馈转换电路后,可以得到使得ic增大→dmax减小→uo减小,最后我们可以得到使uo的值保持恒定。topswitch-fx,它有一很大重要优点,当脉冲控制端所输出的电流ic在一个范围内，其他端IM是一个固定值，脉冲调制两边的输出占空比是d，和反馈电流ic成正比。pwm的增益表示为:k=Δd/Δic=-22%/于是即有ΔD=K×ΔIC=—22%⑴由式⑴可以知道,占空比随着IC的增大而减小。现实状况中,占空比不仅与IC有关联，还和IM值[5]有关。1.1.2电路设计这个TOPSwitch-fx并列系列封装芯片其实就是集成了一个保护控制电路、PWM控制器和MOSFET管这样的一个体系,这里我们就看到可以直接进行择一个TO-220-7B型矩形封装的芯片TOP234y型封装fx系列芯片。在这其中终端接到的控制信号还有终端接到的信号反馈控制信号分别经过进行了比较放大后再通过连接发送到外围控制器终端C,M端最后通过一个大型的电阻器连接到一个供电信号输入的电路正极[12],TOP234y的核心控制电路基本结构如图1.4所示图1.4top234y的核心控制电路图1.４输出稳压电路输出电路可以分别划分形成为两路,第一路经过高频信号整流、滤波后可以作为所有开关电源的高频输出;然后，第二路则是给所有数字ic接口系统输出提供给了开关电源来运转。这样，在整个控制电路里,所有的恒压数字控制芯片都必须需要用同一个恒压输出电源,但是在第二个电路恒压输出端的电压需要进行不断调节的这个过程中,第二个电路的恒压输出也很有可能会随着电路占空比的不断增加而发生变化,所以我们可能需要在此路的恒压输出中再额外添加一条新的恒压来源电路。为了能够保证它们的结构设计简单,这里我们采用了集成三端式交流稳压器。只要将正确的输入输出电压接地附加连接到一个ua7805的送出输入端