基于SG3525的DCDC开关电源设计

基于SG3525的DC/DC开关电源设计TheDesignofDC/DCSwitchingPowerSupplyBasedonSG3525毕业设计任务书题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、设计内容设计一个基于SG3525可调占空比的推挽式DC/DC开关电源，给出系统的电路设计方法以及主要单元电路的参数计算。二、基本要求1.系统工作原理及设计思路。2.设计开关电源主电路。3.选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路。4.主要元器件的选择。5.利用saber进行系统仿真。三、主要技术指标输入电压为DC10—35V，输入额定电压为12V，输出为360V，额定功率为500W。电路以SG3525为控制芯片，使电源工作性能稳定，电源效率高。四、应收集的资料及参考文献[1]邹怀虚.电源应用技术[M].北京：科学出版社.1998[2]刘胜利.现代高频开关电源实用技术[M].北京：电子工业出版社，2001五、毕业设计进度计划第1—2周：收集资料，完成系统工作原理及设计思路开题报告。第3周：设计开关电源主电路。第4—6周：选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路及主要元器件的选择。第7周：中期检查。第8—11周：利用saber进行系统仿真。第12—13周：论文审核定稿。第14—15周：答辩。毕业设计开题报告题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、研究背景21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。从开关电源的组成来看，它主要由两部分组成：功率级和控制级。功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求，选择不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件考虑设计成本；控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。二、国内外研究现状1.国外研究现状自20世纪50年代，美国宇航局以小型化重量轻为目标而为搭载火箭开发首个开关电源以来，在半个多世纪的发展中，开关电源逐步取代了传统技术制造的相控稳压电源，并广泛应用于电子整机设备中。随着集成电路的发展，开关电源逐渐向集成化方向发展，趋于小型化和模块化。近20年来，集成开关电源沿两个方向发展。第一个方向是对开关电源的控制电路实现集成化。1977年国外首先研制成脉宽调制(PWM)控制器集成电路，美国Motorola公司、SiliconGeneral公司、Unitrode公司等相继推出一系列PWM芯片。近些年来，国外研制出开关频率达1MHz的高速PWM、PFM芯片。第二个方向是实现中、小功率开关电源单片集成化。1994年，美国电源集成公司(PowerIntegrations)在世界上率先研制成功三端隔离式PWM型单片开关电源，其属于AC/DC电源变换器。之后相继推出TOPSwitch、TOPSwitch-II、TOPSwitch-Fx、TOPSwitch-GX、PeakSwitch、LinkSwitch等系列产品。意-法半导体公司最近也开发出VIPer100、VIPer100A、VIPer100B等中、小功率单片电源系列产品，并得到广泛应用。目前，单片开关电源已形成了几十个系列、数百种产品。单片开关电源自问世以来便显示出强大的生命力，其作为一项颇具发展前景和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍关注。单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等特点，现己成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。2.国内研究现状与国外开关电源技术相比，国内从1977年才开始进入初步发展期，起步较晚、技术相对落后。目前国内DC/DC模块电源市场主要被国外品牌所占据，它们覆盖了大功率模块电源的大部分以及中小功率模块电源一半的市场。但是，随着国内技术的进步和生产规模的扩大，进口中小功率模块电源正在快速被国产DC/DC产品所代替。开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件，开发高频用的低损磁性材料，改进磁元件的结构及设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。开关电源被誉为高效能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。采用了高频变压器和控制集成电路的开关电源更具有效率高、输出稳定、可靠性高等特性，是今后电源的发展趋势。三、主要工作1.分析系统工作原理及设计思路。2.设计开关电源主电路。3.选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路。4.根据任务要求选择主要元器件。5.利用saber进行系统仿真。四、采用的方法1.根据设计要求，选用SG3525脉宽调制控制器。2.通过调节SG3525第5脚上CT的电容和第6脚RT上的电阻就可以改变输出控制信号PWM的频率。3.调节第9脚COMP的电压可以改变输出脉宽，可以改善开关电源的动态性能和简化控制电路的设计。五、预期达到的结果利用saber进行系统仿真使设计的开关电源满足输入电压为DC10—35V，输入额定电压为12V，输出为360V，额定功率为500W。电路以SG3525为控制芯片，且电源工作性能稳定，电源效率高。指导教师签字时间年月日摘要本文主要目的是设计一款基于SG3525的推挽式DC/DC开关电源，首先可以将DC10~35V，转变成DC360V，额定功率达到500W。可应用在低压转高压的设备中，特别是适用于低压输入的车载逆变电源的前级升压等。通过对比研究，设计了基于SG3525的推挽式DC/DC开关电源的主拓扑结构，将前级的低压直流电通过变压器耦合升压，输出经过桥式整流和LC滤波，得到360V直流高压。MOSFET漏源极采用RC吸收电路，对变压器漏感产生的尖峰电压进行吸收。电压的反馈采用TL431和PC817结合的隔离采样方式，实现了前后级的电气隔离。电压反馈信号送入SG3525的比较端，与SG3525的内部三角波进行比较，可以得到占空比变化的PWM波形，实现对输出电压的闭环控制。通过对主电路工作原理分析和参数计算，完成了硬件电路的设计，最后通过电力电子仿真软件SABER对电路进行仿真验证，可以在输入电压全范围内实现稳压输出360V，输出功率达到额定要求，电路性能稳定，响应速度快。关键词：SG3525推挽DC/DC开关电源SABER仿真AbstractThemainpurposeofthispaperisbasedonapush-pullDC/DCSG3525switchingpowersupply,canbetransformedintoDC10~35V,DC360V,ratedpowerreaches500W.Canbeusedinhighpressureandlowpressurerotordevice,especiallysuitableforlowvoltageinverterpowerinputbeforevoltageetc..Throughthecomparativestudy,designthemaintopologyofpush-pullDC/DCswitchingpowersupplybasedonSG3525,thelowvoltageDCpowerstagethroughtransformerstep-up,outputfilteredbridgerectifierandLC,360VDChighvoltage.MOSFETdrainsourceusingRCsnubbercircuit,peakvoltageoftransformerleakagegeneratedbyabsorption.IsolationbyTL431andPC817combinedwiththefeedbacksamplingvoltage,electricalisolationbetweenthebeforeandafterclass.ComparisonofterminalvoltagefeedbacksignalissenttoSG3525,comparedwiththeinternaltriangularwaveSG3525,cangetthePWMdutycyclewaveformchanges,toachieveclosed-loopcontrolofoutputvoltage.Throughtheworkofthemaincircuitprincipleanalysisandparametercalculation,completedthehardwarecircuitdesign,thepowerelectronicsimulationsoftwareSABERtoverifythecircuit,theinputvoltagecanachievethefullrangeoutputvoltage360V,outputpowerreachestheratedcircuitrequirements,stableperformance,fastresponsespeed.Keywords：SG3525push-pullDC/DCSABERsimulation目录第1章绪论·······································································································11.1课题研究的目的意义····················································································11.2国内外研究现状··························································································11.3论文研究内容·····························································································2第2章课题设计要求及方案·····················································································32.1设计要求···································································································32.2设计方案···································································································3第3章系统主要元器件介绍·····················································································53.1SG3525芯片介绍·························································································53.1.1引脚功能说明······················································································63.1.2SG3525的工作原理···························