降压电路专业课程设计

电子技术课程设计报告设计课题：基于TL494非隔离开关电源设计专业班级：学生姓名：指引教师：设计时间：物理与电子工程学院目录1设计任务与规定............................................................................................42集成稳压电源和开关电源区别.....................................................................42.1集成稳压器构成.....................................................................................................42.2开关电源构成.........................................................................................................53开关电源分类................................................................................................64常用开关电源简介........................................................................................64.1基本电路.................................................................................................................74.2单端反激式开关电源............................................................................................74.3单端正激式开关电源.............................................................................................84.4自激式开关稳压电源.............................................................................................84.5推挽式开关电源....................................................................................................94.6降压式开关电源....................................................................................................94.7升压式开关电源..................................................................................................104.8反转式开关电源..................................................................................................105buck变换器................................................................................................115.1buck工作原理...................................................................................................115.2buck变换器参数计算.......................................................................................126TL494脉宽调制电路.................................................................................146.1TL494芯片重要特性...........................................................................................146.2TL494工作原理简述...........................................................................................146.3原则BUCK（降压）电路图................................................................................157性能测试成果分析......................................................................................168.结论与心得...................................................................错误!未定义书签。9.参照文献.....................................................................................................1710.附录...........................................................................................................17基于TL494非隔离开关电源设计一、设计任务与规定1.掌握PCB制板技术、焊接技术、电路检测以及集成电路用法。2.掌握TL494非隔离开关电源设计、组装与调试办法。3.研究开关电源实现办法，并按照设计指标规定进行电路设计与仿真。详细规定如下：①分析、掌握该课题总体方案，广泛阅读有关技术资料，并提出自己看法。②掌握开关电源工作原理。③设计硬件系统并进行仿真，掌握系统调试办法，使系统达到设计规定。重要技术指标设计规定：直流输入电压：10~40V；输出电压：5V；输出电流：1A；效率：≥72%。二、集成稳压电源和开关电源区别（1）、集成稳压器构成图1集成稳压器构成电路内部涉及了串联型直流稳压电路各个构成某些,此外加上保护电路和启动电路。1.调节管在W7800系列三端集成稳压电路中，调节管为由两个三极管构成复合管。这种构造规定放大电路用较小电流即可驱动调节管发射极回路中较大输出电流，并且提高了调节管输入电阻。2.放大电路在W7800系列三端集成稳压电路中，放大管也是复合管，电路组态为共射接法，并采用有源负载，可以获得较高电压放大倍数。3.基准电源在W7800系列三端集成稳压电路中，采用一种能带间隙式基准源，这种基准源具备低噪声、低温漂特点，在单片式大电流集成稳压器中被广泛采用。4.采样电路在W7800系列三端集成稳压电路中，采样电路由两个分压电阻构成，它对输出电压进行采样，并送到放大电路输入端。5.启动电路启动电路作用是在刚接通直流输入电压时，使调节管、放大电路和基准电源等某些建立起各自工作电流。当稳压电路正常工作后，启动电路被断开，以免影响稳压电路性能。6.保护电路在W7800系列三端集成稳压电路中，芯片内部集成了三种保护电路，它们是限流保护电路、过热保护电路和过压保护电路。(2)、开关电源构成图2开关电源构成当输出电压发生变化时，采样电路将输出电压变化量一某些送到比较放大电路，与基准电压进行比较并将两者差值放大后送至脉冲调制电路，使脉冲波形占空比发生变化。此脉冲信号作为开关管输入信号，使调节管导通和截止时间比例也发生变化，从而使滤波后输出电压平均值基本保持不变。三、开关电源分类1、按开关管连接方式，开关电源可分为串联型开关电源和并联型开关电源。串联型开关电源开关管是串联在输入电压和输出负载之间，属于降压式稳压电路；而并联型开关电源开关管是在输入电压和输出负载之间并联，属于升压式稳压电路。2、按勉励方式，开关电源可分为自激式和她激式。在自激式开关电源中，由开关管和高频变压器构成正反馈环路，来完毕自激振荡，类似于间歇振荡器；而她激式开关电源必要附加一种振荡器，振荡器产生开关脉冲加在开关管上，控制开关管导通和截止，使开关电路工作并有直流电压输出。3、按调制方式，开关电源可分为脉宽调制（PWM）方式和脉频调制（PFM）方式。PWM是通过变化开关脉冲宽度来控制输出电压稳定方式，而PFM是当输出电压变化时，通过取样比较，将误差值放大后去控制开关脉冲周期（即频率），使输出电压稳定。4、按输出直流值大小，开关电源可分为升压式开关电源和降压式开关电源，也可分为高压开关电源和低压开关电源。5、按输出波形，开关电源可分为矩形波和正弦波电路。6、按输出性能，开关电源可分为恒压恒频和变压变频电路。7、按开关管个数及连接方式又可将开关电源分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式等。单端式仅用一只开关管，推挽式和半桥式采用两只开关管，全桥式则采用四只开关管。8、开关电源按能量传递方式又可分为正激式和反激式。9、按软开关方式分，开关电源有电流谐振型、电压谐振型、E类与准E类谐振型和某些谐振型等。四、常用开关电源简介1.基本电路开关式稳压电源基本电路框图如下图3所示。交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成具有一定脉动成分直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要直流电压。控制电路为一脉冲宽度调制器，它重要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这某些电路当前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调节高频开关元件开关时间比例，以达到稳定输出电压目。２．单端反激式开关电源图3基本电路单端反激式开关电源典型电路如图三所示。电路中所谓单端是指高频变换器磁芯仅工作在磁滞回线一侧。所谓反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器Ｔ初级绕组感应电压为上正下负，整流二极管VD1处在截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储能量，通过次级绕组及VD1整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。单端反激式开关电源是一种成本最低电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同步输出不同电压，且有较好电压调节率。唯一缺陷是输出纹波电压较大，外特性差，合用于相对固定负载。单端反激式开关电源使用开关管VT1承受最大反向电压是电路工作电压值两倍，工作频率在20－200kHz之间。３．单端正激式开关电源图4单端反激式开关电源单端正激式开关电源典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，因此电路中脉冲占空比不能不不大于５０％。由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，因此输出功率范畴大，可输