設計報告開關電源設計
姓名：學號：
系別： 物理與電子資訊工程系
專業： 電氣工程及其自動化2班
年級： 10級
指導老師：
2013-6-6
摘要：利用tl494整合晶元和三極體tip127組成開關電源。工程中涉及到如：
功率器件的最大電流、耐壓、開關速度，磁性材料的選擇、功率電感的設計與繞制等。此種電源還具有實用性，幾乎所有的電子裝置都涉及電源設計，容量較大時多採用開關電源。
關鍵詞: 開關電源 pwm脈衝寬度調製 tl494 穩壓過載保護軟啟動。
目錄1系統設計 4
1.1設計指標 4
1.2設計方案： 4
1.2.1結構框圖 4
1.2.2單端正激式開關電源工作原理 5
2單元電路設計 5
的內部結構和功能 5
2.2基於tl494開關電源的設計 6
2.3引數計算及選擇 8
3系統測試 10
3.1測試方法 10
3.2測試儀器 10
3.3測試結果 10
3.3.1 空載測試 10
3.3.2 半載測試 11
3.3.3滿載測試 12
4設計結論分析及心得總結 13
5參考文獻 14
6、附錄 14
附錄一：元器件清單 14
附錄二：儀器裝置清單 14
附錄三：原理圖 15
附錄四；pcb圖 16
（1）電源容量
輸入：交流15～24vac。
輸出：電源+5v～+12v（可調），紋波小於100mvp-p，最大輸出電流2a(限
流型保護2.2a保護) 。
（2）工作頻率
開關電源的工作頻率為30～40khz。
（3）控制電路
採用tl494脈衝寬度調製控制積體電路。
tl494包括開關電源所需的全部控制電路，誤差放大器、振盪器、脈寬調變器、脈衝發生器、兩隻相互交替輸出的開關管和電流保護電路。系統由tl494脈衝寬度調製晶元驅動。
當輸入控制脈衝為低電平時，三極體處於導通狀態，
當輸入控制脈衝為高電平時，三極體處於截止狀態，
根據電感充放電特點得，
為占空比。
電感的輸出電流與輸出電壓的波形圖如圖4所示
tl494的工作原理
(1) tl494是含有控制開關式電源所需的主要功能塊。其5、6腳產生線性鋸齒波，其頻率由和控制，。
(2) 輸出脈衝寬度由「死區時間控制」和「反饋/pwm比較器輸入」兩個訊號中電平較高的乙個控制，控制訊號電平與電容器上的鋸齒波進行比較，實現脈衝寬度的調整。當輸出控制電壓為高電平時，和時鐘訊號均為0時，基極獲高電平導通，和時鐘訊號均為0時，基極獲高電平導通，兩管輪流導通，稱為推挽工作方式。當輸出控制電壓為低電平時，時鐘訊號為0時，和基極獲高電平導通，兩管同時導通，稱為單端工作方式。
(3) 控制訊號電平線性增加輸出電晶體和的導通時間線性減少。
(4) 「輸出控制」為高電平時，為推挽輸出，最小死區時間為48%；「輸出控制」為低電平時，為單端工作方式，最小死區時間為96%。
2.2.1電路原理圖
2.2.2 穩壓原理—輸出電壓負反饋
如圖5所示，誤差放大器1實現穩壓調節環節。
由式（2.2.1）
在足夠大的情況下，與中點電壓為5v。為誤差放大器1的靜態放大倍數，影響控制精度. 影響誤差放大器1的動態放大倍數，抑制瞬變。
2.2.3過載保護
過載時，誤差放大器2實現過載保護環節。降低輸出電壓使負載電流保持在保護值。由圖5分析：
滿載電流
線性鋸齒波振盪器的輸出幅度vp=3v
2.2.4軟啟動:
上電時，充電需要一定時間，死區電壓由高逐漸變低，q1管的導通時間逐漸增大，輸出電壓逐漸公升高。不論開關管t1是否導通，流過負載的電流都經過r11(由上向下)，r11的下端電位為負，當負載電流達一定值時，誤差放大器2的反相端電位為負，誤差放大器2的輸出（即反饋/pwm端）為正，q1管不導通，輸出電壓降低。
2.5.1 .整流管
橋式整流，整流管工作電流取0.5倍的負載電流，即0.5*2a=1a，最大反向電壓取輸入交流電壓峰值，即24v，而in5408(2a/1kv)可以滿足要求。
2.5.2 濾波電容
，輸入交流15~24v，經整流濾波後電壓為, , ,故2200uf/25v電解電容可滿足要求。
2.5.3 工作頻率
取33khz， =30us，為整流濾波後的直流電壓，為開關管的飽和壓降，導通時間。
2.5.4 開關管
開關速度<1us，耐壓》2，電流》2,而
tip127(100v/5a,darl-l,hfe>1000,tr和td<1us)滿足要求，需帶散熱器。
2.5.5 續流二極體
選用快恢復二極體，反向偏壓為，峰值電流<2(， fr307~3a/1kvk可滿足要求。
2.5.6輸出電容
如圖乙個工作週期共向輸出電容充電荷⊿q=0.5 *0.5(),紋波⊿vp-p= 2⊿q/co，則,通常取，取1000uf可滿足要求。
2.5.7電感量
由得，,
又由得，
2.5.8 .保護電流
.2.5.9輸出電壓
檢查硬體焊接無誤後，接通電源，檢查各元件供電電壓正常，插上晶元，按要求檢測相關波形及對應資料。
通過調節rw可使輸出電壓在5.01v～13.55v間可調，輸出電流在2.24時達到限流效果。
輸入輸出電壓效率和紋波：
tl494 5腳輸出的鋸齒波
功率管基極波形
續流二極體陰極波形
tl494 5腳輸出的鋸齒波
功率管基極波形續流二極體陰極波形
tl494 5腳輸出的鋸齒波
功率管基極波形
續流二極體陰極波形
通過除錯發現電路限流存在誤差，通過計算反覆更換r8和r12使得最後電路限流較為滿意。設計為直流開關電源，因此電路對紋波有一定的要求，除錯開始發現電源電路的紋波較大，通過大家的經驗總結發現可通過更換c4來尋找乙個適合自己電路板的，紋波最小的電容值。經過此次的課程設計我明白了pcb布板的重要性，在設計選定好原理後花了較大的精力來排版並反覆的修改重畫。
除錯過程亦重要，通過測試發現問題然後尋找問題所在再尋求解決方法兼顧所有要求。完成電源的課程設計後我對開關電源有了更深入的認識，也學習鞏固了有關pcb布板的規則、優缺點等。
[1]清華大學電子學教研組編，童詩白、華成英主編：《模擬電子技術基礎》(第三版)[m]北京:高等教育出版社，2000
[2]楊貴恆龍江濤龔偉李龍趙志旺編著:《常用電源元器件及其應用》中國電力出版社2012
測試儀表
開關電源設計報告
設計10w,12v 5 10v可調電源，設計,除錯電源過流保護，盡量用 494 腳實現。原邊，副邊用光耦進行隔離，用pc817 和tl431實現。副邊設計成 繞組輸出的，實現多路輸出。主要特徵 整合了全部的脈寬調變電路。片內建線性鋸齒波振盪器，外接振盪元件僅兩個 乙個電阻和乙個電容 內建誤差放大器。...
簡易開關電源設計報告
四川教育學院 應用電子設計報告 課程名稱 protel99 電路設計 系部 物理與電子技術系 專業班級 應用電子技術 0901 學生姓名 x x x 學號指導教師 完成時間 開關電源電路設計報告 一.設計要求 直流穩定電源主要包括線性穩定電源和開關型穩定電源，由於開關穩壓電源的優點是體積小，重量輕，...
開關電源詳解
1 因為近日很多人在向我諮詢有關開關電源設計知識，這裡將我撰寫的 開關電源原理與設計 一書，希望給設計開關電源的工程師朋友一點幫助，我會以 的形式發布此書，歡迎提出改進建議！第一章開關電源的基本工作原理 1 1 幾種基本型別的開關電源 顧名思義，開關電源就是利用電子開關器件 如電晶體 場效電晶體 可...