一种输出电压4～16V开关稳压电源的设计和实现 电气工程管理专业

一种输出电压 4～16V 开关稳压电源的设计摘要：介绍一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为交流 220V±20％，输出电压为直流 4～16V，最大电流 40A，工作频率 50kHz。重点介绍了该电源的设计思想，工作原理及特点。关键词：脉宽调制；半桥变换器；电源1 引言 在科研、生产、实验等应用场合，经常用到电压在 5～15V，电流在 5～40A的电源。而一般实验用电源最大电流只有 5A、10A。为此专门开发了电压 4V～16V 连续可调，输出电流最大 40A 的开关电源。它采用了半桥电路，所选用开关器件为功率 MOS 管，开关工作频率为 50kHz，具有重量轻、体积小、成本低等特点。 2 主要技术指标 1）交流输入电压 AC220V±20％； 2）直流输出电压 4～16V 可调； 3）输出电流 0～40A； 4）输出电压调整率≤1％； 5）纹波电压 Up p≤50mV； 6）显示与报警具有电流/电压显示功能及故障告警指示。 3 基本工作原理及原理框图 该电源的原理框图如图 1 所示。 220V 交流电压经过 EMI 滤波及整流滤波后，得到约 300V 的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率 MOS 管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。 4 各主要功能描述 4.1 交流 EMI 滤波及整流滤波电路 交流 EMI 滤波及整流滤波电路如图 2 所示。 电子设备的电源线是电磁干扰（EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有 IEC 插头电网滤波器和 PCB 电源滤波器组成。IEC 插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。PCB 电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。 交流输入 220V 时，整流采用桥式整流电路。如果将 JTI 跳线短连时，则适用于 110V 交流输入电压。由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。所以在整流桥前加入由电阻 R1 和继电器 K1 组成的输入软启动电路。 4.2 半桥式功率变换器 该电源采用半桥式变换电路，如图 6 所示，其工作频率 50kHz，在初级一侧的主要部分是 Q4 和 Q5 功率管及 C34 和 C35 电容器...