关于稳压电源的设计

        整流滤波电路、AC-DC变换电路、DC-DC稳压变换电路，等部分组成了本次研究的课题。整流滤波电路和AC-DC变换电路：由滤波电容、隔离变压器、桥式整流堆等元件组成，实现在隔离变压器副边输出15 ～ 20Ｖ的电压，滤波后给DC-DC提供18-26V的直流输入电压。DC-DC变换电路: 是应用Boost型拓扑结构，含有UC3843及其外围的电路构成的脉宽调制电路, 肖特基二极管、功率电感、快速功率场效应管等。本系统通过调节取样电阻形成闭环反馈回路。本系统具有精度高，电压调整率低、调整速度快，效率高，输出纹波小等等优点，实现了非常好的功能。
请参阅：更多电源管理、数据转换设计方案。
1 稳压电源的设计方案
可知DC-DC变换的种类分为：隔离和非隔离。输入输出隔离虽然安全系数比较高，可是隔离变压器会有漏磁和损耗等不利的缺点，从而会造成效率降低，根据本研究的要求，并没有要求输入输出隔离，所以最终决定选择的是非隔离方式，几种方案如下：
1.1 串联开关电路
占空比为D的PWM波控制开关管Q1，从而达到这样的一个效果，交替导通或截止，再经L和C滤波器在负载R上得到稳定直流输出电压Uo。本电路属于降压型电路，题目要求的30--36V 的输出电压是实现不了的。
1.2 并联开关电路
串联开关电路与并联开关电路原理很相似，但是此电路为升压型电路，在开关导通的时候，电感开始储能，在截止的时候，电感能量开始输出。所以电感绕制只要是合理，就能达到题目要求的30-36V，并且输出电压Uo呈现连续平滑的特性。（图1）


图1

1.3 串并联开关电路
下面是串并联开关电路形式，也称为升降压式开关电路，反转式开关电路。无论在开关管VT1之前的脉动直流电压，高于或低于输出端的稳定电压，此电路均能实现功能。实际上，本电路是在串联开关电路是通过在后加入一个并联开关电路。用电感的储能特性来实现升降压，电路控制式比较复杂的。
考虑到本设计是只需要升压的，所以选择方案二。（图2）


图2


       
2 单元电路设计与分析
2.1 AC-DC 变换电路（图3）


图3

2.2 并联开关电路（图4）


图4

3 总原理图以及元器件清单
3.1 总原理图（如图5）


图5

3.2 工作原理
本设计是将220V市电经过降压整流滤波，从而得到比较稳定的直流电压，改直流电压经Boost升压斩波电路升压后在滤波得到平滑的直流输出，同时，UC3843输出PWM信号驱动开关管从而控制闭环反馈。研究中，调整分压电路，使输出电压稳定在30~36V之间，在输出电压增高时，反馈信号和参考电压比较后，误差放大器输出增加，从而使输出脉冲宽度变窄，变短了开关管导通时间，从而降低输出电压。按照同样的道理，当输出电压降低时，参考电压和反馈信号比较后，误差放大器输出减小，从而使输出脉冲宽度变宽，开关管导通时间变长，输出电压会升高。因此闭环反馈调节的最终结果是使输出电压稳定在30~36V之间。并且本，电路是具有过流保护功能，当输出电流大于2A 时，误差放大器输出也会增加，输出电压减小，会起到限流作用，从而保护场效应管。
3.3 元器件的清单（图6）


图6

4 结论及结果
系统通过UC3843脉宽控制器，实现对BOOST升压斩波电路稳压输出，通过整流滤波电路，过流保护电路，DC-DC变换电路稳压反馈电路部分的调节，实现对Boost升压斩波电路平滑调压输入220V市电输出在30~36V之间可调。