第3章 基于PWM控制器的升压式开关稳压器设计.ppt

1、开关电源基础与实验课程，第三章基于脉宽调制控制器的升压电路设计(示例)演讲者：周党培，电子产品电路设计通用程序，功能明确(用途，整机部件？)确定性能指标(输入和输出电压、功率、效率、功率因数、电磁兼容性)并选择电路结构(电路选择：升压？降低血压？控制器集成电路)绘制电路原理图，计算各元件(电感、变压器、开关管、二极管)的参数，设计印刷电路板，制作印刷电路板(自制/取样)，焊接安装与调试(烙铁、焊接平台)，指标测试与分析(变频电源、功率计、负载、示波器)，电路整流(针对不同认证标准：CCC、ce、UL)，五邑大学目标市场，认证要求，市场需求，产品尺寸，电路结构，电路原理，电路计算，元件选择，注意

2、事项，理论计算与实践之间存在差异(没有完全理想的元件组件的参数不是唯一的(它们可以有不同的工作点)；部件的极限参数应有足够的余量(安全可靠)；在满足电路功能的前提下，尽量减少元件数量，降低成本，降低故障概率；在满足电路功能的前提下，尽量提高电路的效率、功率因数和抗干扰等性能指标。武义大学，周党培，2014年9月，第3页，第1页。确定指标，2014年9月，第4页、输出电压和电流、功率、输入电压范围、输出稳定性指标、能效指标、设计示例、DC/DC转换输出高于输入，2。采用升压转换器结构。选择控制集成电路并绘制原理图，武夷大学，周党培，2014.9，第6页，脉宽调制控制器TL494，采样反馈，驱动开

3、关，4。主要电路元件参数计算，武夷大学，周党培，2014.9，第7页，主要电路元件：电感、二极管、开关管9，2014，第8页，可选择标称值为220uH、额定电流为3A的功率电感。武夷大学电感器的类型和制造。周党培，9，2014，用途：(1)平滑电流波形(2)电磁场传感器(3)储能(4)振荡。吴仪大学，周党培，2014年9月，第10页，铝电解电容器的结构和ESR，吴仪大学，周党培，2014年9月，第11页，电解液的电导率影响ESR，铝电解电容器的ESR范围很广：0.00210欧姆的电容越大，ESR越小，ESR越高会产生很大的损耗，电容器会发热。选择电容器的方法：1 .选择低ESR聚合物和钽电解电

4、容器；2.选择高频低电阻铝电解电容器；3.选用容量较大的普通电解电容器，使用铝电解电容器要注意安全。武夷大学。周党培，2014年9月，第12页，防爆罐；1.高频低阻；3.远离热源；4.防爆罐不适合人，使用不当。功率开关管计算，极限参数漏极和源极之间的击穿电压额定电流额定功率性能参数导通电阻：VGS=10V，条件参数最小驱动电压：武夷大学，周党培，2014.9，第13页，参考，55V，17A，45W，找到合适的元件型号，IRFZ24N，特性：低电压，大极限参数反向击穿电压额定电流额定功率性能参数反向恢复时间正向压降，武夷大学，周党培，2014.9，第14页，找到合适的元件型号，SR55；快速(超

5、快速)FR、HER、UF、SF等系列；开关二极管(1N 4148)；肖特基锑、锶、1N58XX等。，正向压降(参考):正常1V；快速(超快速)0.81.1伏；肖特基0.30.6V，二极管反向恢复时间，武夷大学，周党培，2014.9，第15页、P型和N型半导体接触，电荷扩散漂移达到平衡，产生内部电场(PN结)，防止电荷进一步扩散。正向偏置时，外部电场和内部电场相反，内部电场减弱，加速电荷扩散(传导)，反向从正向偏置切换到反向偏置时，内部电场逐渐增强，需要一定时间才能达到关断状态。在此期间，二极管仍然导通(反向导通)，即：反向恢复时间，普通整流二极管1000ns，快速恢复二极管(100，1000)

6、 ns，超快速恢复二极管(10，100) ns，肖特基二极管10ns，返回，返回，武夷大学，周党培，2014年9月，第16页，1EA1，2EA1，3comp，4DT，5Ct，6Rt，7Gnd，8Q1C，9Q1E，10Q2E，10Q2E 电压反馈回路(EA2)不需要过流保护(EA1X)，元件参数表(材料清单)，武夷大学，周党培，2014.9，第17页，印刷电路板设计注意事项，电路板设计软件(protel99 ；DXP2004Altium_designer)主要工作：绘制原理图；设计印刷电路板印刷电路板设计：电路实验的基本手段(从理论到实践)开关电源印刷电路板设计的注意事项：布局合理，满足空间尺寸

7、要求，尽可能美观；考虑到大电流元件的散热(开关管、二极管)，信号采样点应尽可能靠近采样对象，以满足安全距离。武夷大学，周党培，2014年9月，第18页，安装调试，正确熟练使用电烙铁焊接顺序：先小，后大，后短，再高，焊接时，通电前检查(电解电容的极性和短路)(额定电压，空载，不在电解电容的开口处)气味？性感吗？异常噪音？武夷大学。周党培，2014年9月，第19页，测试电路连接框图，武夷大学。周党培，2014年9月，第20页，测试内容，输出电压稳定电压调节率：输出电压变化VS输入电压变化负载调节率：输出电压变化VS负载变化输出电压纹波能效指标：效率波形测试与分析电感电流波形输出电容电流波形输出电流波形开关管漏极电压波形，武夷大学，周党培，2014年9月，第21页，电感电流波形(R11两端电压)，武夷大学。周党培，2014年9月，第22页，输入12V输出24V370mA(中等负载)，输入电流0.88A，最大值1.4A，最小值0.32A，原理图，Ch1电压=0，DCM，输出滤波电容电流波形，武夷大学。周党培，2014年9月，第23页，原理图，放电最大充电电流约250毫安，输出电流波形，武夷大学，周党培，2014年9月，第24页，原理图，输出电流约400毫安，输出电压和漏极电压波形，武夷大学，周党培，2014