基于TL494的开关电源设计(2012.11.13)1

安徽财贸职业学院毕业设计毕业设计报告书设计题目：基于TL494的开关电源制作系部：电子信息系专业：新能源应用技术班级：能源1001姓名：学号：成绩：安徽财贸职业学院毕业设计基于TL494的12V开关电源制作摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。近年来,随着功率电子器件(如GTR、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。开关电源的高频变换电路形式很多,常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。本论文是基于TL494的12V开关电源设计，利用MOSFET管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。关键词：直流磁偏自激振荡TL494安徽财贸职业学院毕业设计I目录第1章开关电源基础技术..................................................................................11.1开关电源概述........................................................................................11.1.1开关电源的工作原理................................................................11.1.2开关电源的组成........................................................................21.1.3开关电源的特点........................................................................31.2关电源典型结构....................................................................................31.2.1串联开关电源结构....................................................................31.2.2并联开关电源结构....................................................................4第2章开关电源主控元件..................................................................................62.1功率晶体管（GTR）..............................................................................62.1.1功率晶体管的结构....................................................................62.1.2功率晶体管的工作原理............................................................72.1.3功率晶体管的特性与参数........................................................72.2电力场效应晶体管（MOSFET）............................................................82.2.1电力场效应晶体管特点............................................................82.2.2MOSFET的结构和工作原理.....................................................8第3章开关电源中的TL494.............................................................................103.1TL494的内部功能...............................................................................103.2TL494的特点.......................................................................................103.3TL494的工作原理...............................................................................113.4TL494内部电路...................................................................................12第4章开关电源的原理图设计........................................................................144.1交流滤波设计......................................................................................144.2整流桥电路设计..................................................................................144.3半桥逆变和全波整流设计..................................................................164.4变压器电路设计..................................................................................164.5主控电路设计......................................................................................174.6滤波电路设计......................................................................................18安徽财贸职业学院毕业设计II第5章组装与调试............................................................................................195.1开关电源的组装..................................................................................195.2开关电源的调试..................................................................................19总结......................................................................................................................20致谢......................................................................................................................21参考文献..............................................................................................................22安徽财贸职业学院毕业设计1第1章开关电源基础技术1.1开关电源概述1.1.1开关电源的工作原理开关电源的工作原理图如图1-1所示；图中输入的直流不稳定电压Ui经开关S加至输出端，S为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管。使开关S按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压Ui变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波就可得到稳定的直流输出电压U0。图1-1开关电源的工作原理(a)为原理性电路图，(b)为波形图为方便分析开关电路，定义脉冲占空比如下：TTDON(1-1)式中T表示开关S的开关重复周期；TON表示开关S在一个开关周期中的导通时间。开关电源直流输出电压U0与输入电压Ui之间有如下关系：DUUiO(1-2)由(1-2)式可以看出，若开关周期T一定，改变开关S的导通时间TON，即可改变脉冲占空比D，达到调节输出电压的目的。T不变，只改变TON来实现占空比调节的方式叫做脉冲宽度调制(PWM)。由于PWM式的开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，所以PWM式开关电源用得较多。若保持TON不变，利用改变开关频率f=1/T实现脉冲占空比调节，从而实现输出直流电压U0稳压的方法，称做脉冲频率调制(PFM)方式开关电源。由于开关频率不固定，所以输出滤波电路的设计不易实现最优化。既改安徽财贸职业学院毕业设计2变TON，又改变T，实现脉冲占空比的调节的稳压方式称做脉冲调频调宽方式。在各种开关电源中，以上三种脉冲占空比调节方式均有应用。1.1.2开关电源的组成开关电源由以下四个基本环节组成，见图1-2所示。其中DC/DC变换器用以进行功率变换，是开关电源的核心部分；驱动器是开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信号放大，整形，以适应开关管的驱动要求；信号源产生控制信号，由它激或自激电路产生，可以是PWM信号，也可以是PFM信号或其它信号；比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值，频率，波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，达到稳定输出电压值的目的。除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动电路、过流过压保护、输入滤波、输出采样、功能指示等。DC/DC变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波的PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振变换器应用较为普遍。开关电源与线性电源相比，输入的瞬态变换比较多地表现在输出端，在提高开关频率的同时，由于反馈放大器的频率特性得到改善，开关电源的瞬态响应指标也能得到改善。负载变换瞬态响应主要由输出端LC滤波器的特性决定。所以可以通过提高开关频率、降低输出滤波器LC的方法改善瞬态响应态。图1-2电源基本组成框图安徽财贸职业学院毕业设计31.1.3开关电源的特点1.效率高：开关电源的功率开关调整管工作在开关状态，所以调整管的功耗小，效率高，一般在80%—90%，高的可达90%以上。2.重量轻：由于开关电源省掉了笨重的电源变压器，节省了大量的漆包线和硅钢片，电源的重量只有同容量线性电源的1/5，体积也大大缩小。3.稳压范围宽：开关电源的交流输入电压在90—270V范围变化时，输出电压的变化在±2%以下。合理设计电路，还可使稳压范围更宽，并保证开关电源的高效率。4.可靠安全：在开关电源中，由于可以方便的设置各种形式的保护电路，