基于TL494恒流源的设计 - 图文(3)

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损耗低，但难以实现高频化和小型化；

(5)生产工艺问题。由于元器件技术性能和焊接等生产工艺上的问题，往往会导致在生产上难以达到在实验室中难以达到的相关的相关技术指标。

开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面:

（1）小型化、模块化、高频化。开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化，实质上就是尽可能地减小其中储能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及电压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能，因此，高频化是开关电源的主要发展方向。高频化是小型化和模块化的基础，模块化与小型化分不开，同时模块化可提高电源的可靠性，简化生产与使用。模块电源的并联串联和级联既便于用户使用，也便于生产。

（2）低噪声。开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声，所以，尽可能地降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。

（3）高可靠性。开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍，因此提高了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度，这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题，也增加了保护等功能，简化了电路，提高了平均无故障时间。

（4）智能化。智能化是便于使用和维修的基础，无人值守的电源机房、航空和航天器电源系统等都要求高度智能化，以实现正常、故障应急和危急情况下对电源的自动管理。采用计算机辅助和控制设计以设计出最新变换拓扑和最佳参数，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机检测和控制，可构成多功能监控系统，可以实时监测、记录并自动报警等。

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1.3 开关电源的分类

开关电源可按不同的标准来分类：

1.按输入输出是否隔离划分：隔离式和非隔离式开关变换器。隔离式是高频变压器将变换器的一次侧与二次侧隔离，主要结构有单端正激式变换器、单端反激式变换器、推挽变换器、半桥式变换器、全桥式变换器非隔离式开关变换器。非隔离式在电气上输入与输出不隔离的，输入与输出共用一个公共端，主要有BUCK变换器、BOOST变换器、CUK变换器等。

2.按激励方式，开关电源可分为自激式和他激式。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，来完成自激振荡，类似于间歇振荡器；而他激式开关电源必须附加一个振荡器，振荡器产生的开关脉冲加在开关管上，控制开关管的导通和截止，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、脉频调制（PFM）方式和

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混合型调制开关电源。PWM是通过改变开关脉冲宽度来控制输出电压稳定的方式，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使输出电压稳定。混合型调制开关电源电路通过调节脉冲宽度和频率实现对输出电压和电流进行调节。

4.开关电源按能量传递方式又可分为正激式和反激式。

5.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类谐振型和部分谐振型等。

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。

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1.4 恒流源的设计思想

开关电源设计总是先进行总体考虑，然后对电源各部分分别进行设计，接下来就是设计总体和辅助功能，最后进行测试和设计优化的。

开关电源是由输入整流与滤波电路、高频变压电路、整流续流与滤波电路、保护电路、反馈电路、控制电路以及功率开关组成的。输入整流滤波电路其作用是把电网存在杂波过滤，也是通过整流得到输出所需要的直流电压。高频变压器是开关电源设计关键部件之一，在电路回路中起到电器隔离、变压、储能、变流或者是变阻等作用的。而输出整流续流与滤波电路是通过整流续流功能得到输出所需要直流电流，当然还要通过滤波器把多余杂波给滤掉。反馈电路可以是电压反馈，也可以是电流反馈，它是通过输出端取样的电流电压值与控制器基准电流电压值相比较，起到反馈传递作用。控制器是通过反馈电路的信息在调整电路电流电压的输出的，输出电流尽可能达到一个稳定值。而功率开关管是由控制器PWM控制它的导通时间，调节脉冲宽度从而也实现占空比大小调节的。

恒流和恒压的关系十分密切，两者相辅相成并可互相转化。恒流源和恒压源在电路上的差别反应在两者的采样电路采集的对象不一样。恒压源为了保持输出电压的恒定，需要实时对输出电压跟踪、控制，在负载变化的情况下使输出电压不随负载的变化而变化，而恒流源是指在负载变化的情况下，控制器能根据负载的变化相应调整输出电压．保持输出电流不变，恒流源采样电路采集的是输出的电流信号，但实际上采集的是经过I／V转换后反应电流大小的电压信号。

简单地说，开关恒流源的工作原理是： 1.交流电源输入经整流滤波成直流；

2.通过高频PWM信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上； 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载；

4.输出部分通过电流采样电路反馈给控制电路，可以通过采样电阻RS将电流的变化转化为电压的变化，通过PWM控制芯片调节占空比,以调节其输出电压，从而达

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到恒流的目的。RS可以用康铜丝。由于电流采样电阻是在驱动回路之中，防止由噪声引起的误动作，在电流信号输入端可以采用适当的RC滤波器。

输入保护半桥变换器输出整流滤波┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

市电输入EMI滤波整流滤波辅助电路控制电路

图1.1 开关电源模块功能图

反馈电路

1.5 本文研究的主要内容

本课题研究基于TL494恒流源的实现方法，采用了AC／DC／AC／DC变换方案，并按照设计指标要求进行电路的设计与仿真。具体要求如下：

① 学习并了解恒流源的相关概念和原理； ② 熟悉Protel软件的使用方法； ③ 构建基于TL494的恒流源系统； ④ 收集在完成课题过程中遇到的问题和对问题的解决方法以及新的心得体会。 主要技术指 …… 此处隐藏：3055字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……