脉冲宽度调制型开关稳压电源的设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

Q1D1Q2D2VinD3Q3Q4D4DR1TrVs1-+Vs2D R2CLfCiLffRld+V0DFWD--

图3-4全桥DC-DC电路

在这里直接以上面的图做为例子,简单的的对全桥电路的运行原理进行分析。使用PWM的运行过程方式时,线路中的直流电压Vin逐个的加在两个桥壁上:Q1、Q3和Q2、Q4。一旦当处于对角线上方向上的两个开关管同一时刻导通情况下,功率才可以穿过变压器,传到负载一侧。如果开关管都关闭得话,其续流用的二极管向负载电流继续连续的供应通路状态,与此同时,它的滤波用电容cf会继续向负载供给能量,按照控制这四只开关管得通断的时间和通断的顺序,此时变压器原边将会获得按照占空比例D变化得正半周以及负半周是相互对称得交流的方波形式电压。假如变压器的变比是n,则变压器次边将产生幅值为Vin/n得交流的方波电压,通过二极管DR1、DR2构成的电感Lf和整流电路以及电容Cf构成的低通得滤波得电路最后就可以获得到所需要的平滑的直流输出的电压值。鉴于全桥式的变换器在本质上是属于Buck变换器,假如不去考虑效率值等影响因素,那么输出的电压值以及占空比D就成正比例关系。经过调整占空比D的值就会简单的调整输出的电压值。此外上面的结构图中,如果采用变压器的隔离还会存在以下的好处:

（1）鉴于存在具有隔离的功能的双绕组线,其绕组就会按照匝数之比的不同来调整变比,所以,其电路的电压值增益的变化不仅仅靠的是占空比,

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应该还可以依靠绕组的匝数比,这样就是设计变得不那么繁琐与艰难,同时系统的稳定性和可靠性得到极大地提高。

（2)可以改变基础的变换器的拓扑结构中实际存在的局限性问题,比如,输出与输入之间不隔离,输出与输入得电压或者电流比不可以太大和没有办法实现多路输出等问题。我的论文中所设计的系统的机构跟上面的图大致相同,其不同的地方就是:后级采用单相的全桥的整流结构去提高系统的容量。

直流变换器的控制方式大致包含三种：

(1) PWM式，通过改变脉宽进而改变占空比来获得稳定的电压。 (2) PDM式，按照改变脉冲数的方法得到稳定电压。

(3) PFM式，就是根据开关频率改变来变化占空比实现电压稳定。 (4) PWM&PFM， 就是开关的频率脉宽都可以改变。 考虑到实际情况，我的论文采用的是第一种方式。

基准电压 比较 电路 反馈电路 整流 电路 ~220V 晶闸管预稳压电路 串联调整稳压电路 高频开关逆变电路 倍压整流滤波电路 电路 保护 单片机控制电路

图3-5 稳压电路图

3.3.2 电源设计

此部分一般我们采用+5V以及?15V电压供电： AT89C51部分供电我才用+5V的电压。

滤波用电容的参数在选取时，整流管的压降问题使我们要考虑到的；

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对于10%是最小情况下的允许的压降的波动，所以计算得到的参数允许的最大纹波的峰峰值：

?U?9?2?1?10%??1.4?5?2.76V （4—1） C?1??T1?1/100??3600Uf （4—2） ?U2.76因此我使用C=4700Uf/16V的电源。 然后我来进一步介绍?15V电源： 允许的纹波峰值为 U=1?1/100?U=18?（21-10%）-0.7?12-U=4.9v （4—3） 2.76根据近似电流放电计算，可得：

C?I??T0.7?1?100??1430Uf （4—4） ?U4.9根据计算结果选取的参数为C=2200uF/30V

3.4数字控制部分

此模块我选用咱们教材上讲的非常多的AT89C51。其价格低廉，性能优良这是它的显著优点，与此同时相对来说它的应用比较广泛。

3.5信号处理电路

按照计算结果，同时依据题目的要求：开关稳压电源的输出电压为0V~100V，精度为1V，因此会有100个对应的状态。因此256个状态位的D/A装换芯片能够满足需要，所以采用8位的DAC0832来完成设计。DAC0832相应的引脚功能如下：

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表3-1 DAC0832的引脚功能

引脚序号 1 2 3 4-7 8 9 10 11-12 13-16 17 18 19 引脚名称 CS WR1 AGND D3-D0 VREF RFB DGND IOUT1-IOUT2 D7-D4 XFER WR2 ILE 引脚功能 片选信号 写信号1 模拟地 数字量数据输入线 基准电压输入线 反馈信号输入线 数字地 电流输出线 数字量数据输入线 数据转移控制信号线 写信号2 数据锁存允许信号

3.6键盘与显示部分

3.6.1显示部分

数据显示按照串行方式从AT89C51的P12口输出至移位寄存器74LS164的A、B端口，然后使并行的数据从输出端Q0~Q7输出，可以用来控制开关管WT1~WT3集电极，然后让输出的LED段选码送到数码管LED1以及LED2。位选码由AT89C51的P14~P16口处输出并且通过译码器到开关管基极，完成对数码管进行位选控制，之后数码管就以100ms轮流来显示。鉴于人眼睛的残留效应，数码管看上去几乎是差不多是一齐显示出来的。

3.6.2 键盘部分

键盘是把无数个按键构成的的开关矩阵。鉴于此它价格方面比较优惠。

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