開關(guān)電源的設(shè)計與仿真

1、 第一章緒論1.1開關(guān)電源的基本概念開關(guān)電源廣泛用于生活、生產(chǎn)、科研、軍事等各個領(lǐng)域。彩色電視機、VCD播放機等家用電器、醫(yī)用X光機、CT機，各種計算機設(shè)備，工業(yè)用的電解、電鍍、充電、焊接、激光等裝置，以及飛機、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、艦船中，都大量采用了開關(guān)電源。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開

2、關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。顧名思義，開關(guān)電源的核心為電力電子開關(guān)電路，根據(jù)負(fù)載對電源提出的輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流特性的要求，利用反饋控制電路，采用占空比控制方法，對開關(guān)電路進行控制。開關(guān)電源的這一技術(shù)特點使其同其他形式的電源，如采用調(diào)整管的線性電源和采用晶閘管的相控電源相比具有明顯的優(yōu)點。1.2開關(guān)電源的發(fā)

3、展及方向開關(guān)電源的發(fā)展經(jīng)歷了從線性電源、相控電源到開關(guān)電源的發(fā)展歷程，由于開關(guān)電源具有功率轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)壓范圍寬、功率密度比大、重量輕等優(yōu)點，從而取代了相控電源，成為通信電源的主體，并向著高頻小型化、高效率、高可靠性的方向發(fā)展。計算機控制、計算機通信和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和完善提供了外部條件，使其發(fā)展逐步實現(xiàn)少人值守，直至無人值守。1.3開關(guān)電源的分類開關(guān)電源有多種分類。按電源啟動方式可分為自激式開關(guān)電源和他激式開關(guān)電源；按儲能電感（脈沖變壓器）與負(fù)載連接方式可分為串聯(lián)型開關(guān)電源和并聯(lián)型開關(guān)電源；按控制開關(guān)管的導(dǎo)通方式可分為調(diào)寬型開關(guān)電源和調(diào)頻型開關(guān)電源。近幾年來

4、在開關(guān)電源的設(shè)計上不斷改進和完善，出現(xiàn)了幾種類型開關(guān)電源的組合，如自激并聯(lián)調(diào)頻式開關(guān)電源、自激串聯(lián)調(diào)頻式開關(guān)電源、自激并聯(lián)調(diào)寬式開關(guān)電源、自激串聯(lián)調(diào)寬式開關(guān)電源、他激串聯(lián)調(diào)寬式開關(guān)電源及他激調(diào)頻式開關(guān)電源等。同時，還出現(xiàn)了主、副多個開關(guān)電源、PWM（從取樣誤差放大到脈寬調(diào)制器電路）諧振式開關(guān)電源、多環(huán)路控制自激式開關(guān)電源及多開關(guān)管的橋式變換器開關(guān)電源等。第二章開關(guān)電源各功能電路2.1開關(guān)電源的電路組成開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路

5、保護電路等。開關(guān)電源的電路組成方框圖如下：廠J-.1廠11r廠.亡；郵護單尺r弋1PFC單亓T；FP7M:=:丨1控判髓H牆壓尺路一|取拝111._11_EMI電躋詛路悍護|幵關(guān)電源電路方框遏2.2輸入電路的原理及常見電路1、AC輸入整流濾波電路原理：輸Aiig.整瀕回路原理畫防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時，由MOV1、MOV2、M0V3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進行保護。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F(xiàn)1、F2、F3會燒毀保護后級電路。輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙n型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入

6、電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。整流濾波電路：交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。2、DC輸入濾波電路原理：輸入濾波電路：Cl、LI、C2組成的雙n型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻

7、雜波對電網(wǎng)干擾。C3、C4為安規(guī)電容，L2、L3為差模電感。Rl、R2、R3、Zl、C6、Ql、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機的瞬間，由于C6的存在Q2不導(dǎo)通，電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時Q2導(dǎo)通。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象，在起機的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大，Q1導(dǎo)通使Q2沒有柵極電壓不導(dǎo)通，RT1將會在很短的時間燒毀，以保護后級電路。2.3功率變換電路1、MOS管的工作原理：目前應(yīng)用最廣泛的絕緣柵場效應(yīng)管是MOSFET（MOS管），是利用半導(dǎo)體表面的電聲效應(yīng)進行工作的。也稱為表面場效應(yīng)器件。由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài)，所以輸入

8、電阻可以大大提高，最高可達105歐姆，MOS管是利用柵源電壓的大小，來改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。2、常見的原理圖：3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、DI、D2組成緩沖器，和開關(guān)MOS管并接，使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開關(guān)管Q1關(guān)斷時，變壓器的原邊線圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測得的電流峰值信號參與當(dāng)前工作周波的占空比控制，因此是當(dāng)前工作周波的電流限制。當(dāng)R5上的電壓達到IV時，UC3842停止工作，開關(guān)管Q1立即關(guān)斷。R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò)，電容的充放

9、電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)速度。R1過小，易引起振蕩，電磁干擾也會很大；R1過大，會降低開關(guān)管的開關(guān)速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護了MOS管。Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時，Q1導(dǎo)通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多；當(dāng)Q1截止時，變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時也達到了磁場復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。IC根據(jù)輸出電壓和電流時刻調(diào)整著腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。4、推挽式功率變換電路：Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。iqa1T3S4&5、有驅(qū)動變壓器的功率變換

10、電路：T2為驅(qū)動變壓器，T1為開關(guān)變壓器，TR1為電流環(huán)。2.4輸出整流濾波電路:1、正激式整流電路:T1為開關(guān)變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續(xù)流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，C4、L2、C5組成n型濾波器。2、反激式整流電路:T1為開關(guān)變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管，R1、C1為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，R2為假負(fù)載，C4、L2、C5組成n型濾波器。3、同步整流電路:ElC1CZHHI-旳C4工作原理：當(dāng)變壓器次級上端為正時，電流經(jīng)C2、R5、R6、R7使Q2導(dǎo)通，電路構(gòu)成回路，Q2為整流管。Q1柵極由于處于反偏而截

11、止。當(dāng)變壓器次級下端為正時，電流經(jīng)C3、R4、R2使Q1導(dǎo)通，Q1為續(xù)流管。Q2柵極由于處于反偏而截止。L2為續(xù)流電感，C6、LI、C7組成n型濾波器。Rl、C1、R9、C4為削尖峰電路。2.5穩(wěn)壓環(huán)路原理1、反饋電路原理圖:2、工作原理：當(dāng)輸出U0升高，經(jīng)取樣電阻R7、R8、R10、VR1分壓后，U1腳電壓升高，當(dāng)其超過U1腳基準(zhǔn)電壓后U1腳輸出高電平，使Q1導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通，UC3842腳電位相應(yīng)變低，從而改變U1腳輸出占空比減小，U0降低。當(dāng)輸出U0降低時，U1腳電壓降低，當(dāng)其低過U1腳基準(zhǔn)電壓后U1腳輸出低電平，Q1不導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管不發(fā)光，光電

12、三極管不導(dǎo)通，UC3842腳電位升高，從而改變U1腳輸出占空比增大，U0降低。周而復(fù)始，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。調(diào)節(jié)VR1可改變輸出電壓值。反饋環(huán)路是影響開關(guān)電源穩(wěn)定性的重要電路。如反饋電阻電容錯、漏、虛焊等，會產(chǎn)生自激振蕩，故障現(xiàn)象為：波形異常，空、滿載振蕩，輸出電壓不穩(wěn)定等。2.6短路保護電路1、在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個安全范圍內(nèi)，它可以用多種方法來實現(xiàn)限流電路，當(dāng)功率限流在短路時不起作用時，只有另增設(shè)一部分電路。2、短路保護電路通常有兩種，下圖是小功率短路保護電路，其原理簡述如下：當(dāng)輸出電路短路，輸出電壓消失，光耦OT1不導(dǎo)通，UC3842腳電壓上升至

13、5V左右，R1與R2的分壓超過TL431基準(zhǔn)，使之導(dǎo)通，UC3842腳VCC電位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作后腳電位消失，TL431不導(dǎo)通UC3842腳電位上升，UC3842重新啟動，周而復(fù)始。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后,電路可以自動恢復(fù)成正常工作狀態(tài)。3、下圖是中功率短路保護電路，其原理簡述如下：當(dāng)輸出短路，UC3842腳電壓上升,U1腳電位高于腳時，比較器翻轉(zhuǎn)腳輸出高電位，給C1充電，當(dāng)C1兩端電壓超過腳基準(zhǔn)電壓時U1腳輸出低電位，UC3842腳低于1V,UCC3842停止工作，輸出電壓為0V,周而復(fù)始，當(dāng)短路消失后電路正常工作。R2、C1是充放電時間常數(shù)，阻值不對時短路保護不起作用。

14、4、下圖是常見的限流、短路保護電路。其工作原理簡述如下：當(dāng)輸出電路短路或過流，變壓器原邊電流增大，R3兩端電壓降增大，腳電壓升高，UC3842腳輸出占空比逐漸增大，腳電壓超過1V時，UC3842關(guān)閉無輸出。5、下圖是用電流互感器取樣電流的保護電路，有著功耗小，但成本高和電路較為復(fù)雜，其工作原理簡述如下：輸出電路短路或電流過大，TR1次級線圈感應(yīng)的電壓就越高，當(dāng)UC3842腳超過1伏，UC3842停止工作，周而復(fù)始，當(dāng)短路或過載消失，電路自行恢復(fù)。2.7輸出端限流保護上圖是常見的輸出端限流保護電路，其工作原理簡述如上圖：當(dāng)輸出電流過大時，RS（錳銅絲）兩端電壓上升，U1腳電壓高于腳基準(zhǔn)電壓，U1

15、腳輸出高電壓，Q1導(dǎo)通，光耦發(fā)生光電效應(yīng)，UC3842腳電壓降低，輸出電壓降低，從而達到輸出過載限流的目的。2.8輸出過壓保護電路的原理輸出過壓保護電路的作用是：當(dāng)輸出電壓超過設(shè)計值時，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。當(dāng)開關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶操作不當(dāng)引起輸出過壓現(xiàn)象時，過壓保護電路進行保護以防止損壞后級用電設(shè)備。應(yīng)用最為普遍的過壓保護電路有如下幾種：1、可控硅觸發(fā)保護電路：如上圖，當(dāng)Uo1輸出升高，穩(wěn)壓管（Z3）擊穿導(dǎo)通，可控硅（SCR1）的控制端得到觸發(fā)電壓，因此可控硅導(dǎo)通。Uo2電壓對地短路，過流保護電路或短路保護電路就會工作，停止整個電源電路的工作。當(dāng)輸出過壓現(xiàn)象排除

16、，可控硅的控制端觸發(fā)電壓通過R對地泄放，可控硅恢復(fù)斷開狀態(tài)。2、光電耦合保護電路：VEEF動如上圖，當(dāng)Uo有過壓現(xiàn)象時，穩(wěn)壓管擊穿導(dǎo)通，經(jīng)光耦（OT2）R6到地產(chǎn)生電流流過，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光電耦合器的光敏三極管導(dǎo)通。Q1基極得電導(dǎo)通，3842的腳電降低，使IC關(guān)閉，停止整個電源的工作，Uo為零，周而復(fù)始，。3、輸出限壓保護電路：輸出限壓保護電路如下圖，當(dāng)輸出電壓升高，穩(wěn)壓管導(dǎo)通光耦導(dǎo)通，Q1基極有驅(qū)動電壓而道通,UC3842電壓升高，輸出降低，穩(wěn)壓管不導(dǎo)通，UC3842電壓降低，輸出電壓升高。周而復(fù)始，輸出電壓將穩(wěn)定在一范圍內(nèi)（取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值）。4、輸出過壓鎖死電路:

17、圖A的工作原理是，當(dāng)輸出電壓Uo升高，穩(wěn)壓管導(dǎo)通，光耦導(dǎo)通，Q2基極得電導(dǎo)通，由于Q2的導(dǎo)通Q1基極電壓降低也導(dǎo)通，Vcc電壓經(jīng)R1、Q1、R2使Q2始終導(dǎo)通，UC3842腳始終是高電平而停止工作。在圖B中，UO升高U1腳電壓升高，腳輸出高電平，由于D1、R1的存在，U1腳始終輸出高電平Q1始終導(dǎo)通，UC3842腳始終是低電平而停止工作。正反饋？2.9功率因數(shù)校正電路（PFC）1、原理示意圖:2、工作原理：輸入電壓經(jīng)L1、L2、L3等組成的EMI濾波器，BRG1整流一路送PFC電感，另一路經(jīng)R1、R2分壓后送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣，用以調(diào)整控制信號的占空比，即改變Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時間

18、，穩(wěn)定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導(dǎo)通時儲存能量，在Q1關(guān)斷時施放能量。D1是啟動二極管。D2是PFC整流二極管，C6、C7濾波。PFC電壓一路送后級電路，另一路經(jīng)R3、R4分壓后送入PFC控制器作為PFC輸出電壓的取樣，用以調(diào)整控制信號的占空比，穩(wěn)定PFC輸出電壓。2.10輸入過欠壓保護1、原理圖:我喪嘲黔2、工作原理：AC輸入和DC輸入的開關(guān)電源的輸入過欠壓保護原理大致相同。保護電路的取樣電壓均來自輸入濾波后的電壓。取樣電壓分為兩路，一路經(jīng)Rl、R2、R3、R4分壓后輸入比較器3腳，如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)電壓，比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無輸出。另一路經(jīng)R

19、7、R8、R9、R10分壓后輸入比較器6腳，如取樣電壓低于5腳基準(zhǔn)電壓，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無輸出。第三章開關(guān)電源的PSPICE電路仿真PSPICE軟件可以對連續(xù)模擬小信號進行頻域分析(即AC掃描)，頻域分析的結(jié)果-相位裕量和增益裕量直接影響到系統(tǒng)性能的好壞：相位裕量三80，系統(tǒng)上升時間長，動態(tài)性能差；80相位裕量40，系統(tǒng)動態(tài)性能較好；相位裕量40,系統(tǒng)在大范圍調(diào)節(jié)時容易振蕩。PSPICE對電路的瞬態(tài)分析是對整個電路的綜合性能的分析，是我們需要的結(jié)果。這里功率級實際是開關(guān)離散性的，PSPICE對這樣的電路模型是不能夠進行頻域分析的，但是就該電路本身而言，后級的PW

20、M調(diào)制實質(zhì)是一個功率放大器，對輸入給定信號的線性放大。因此，我們可以將PWM型電路的仿真分成兩步。第一步，用一個壓控電壓源取代開關(guān)電源的PWM調(diào)制部分，壓控電壓源的增益等于PWM調(diào)制部分的增益，對整個電路進行頻域分析，調(diào)整校正網(wǎng)絡(luò)，使之具有適當(dāng)?shù)脑鲆嬖Ａ亢拖辔辉Ａ浚玫絻?yōu)化的零極點分配及相位裕量圖，稱之為模擬分析。第二步，插入PWM功率級部分，進行瞬態(tài)分析，獲得對紋波的抑制以及電源的輸出對輸入的跟蹤精度的仿真結(jié)果，從而達到優(yōu)化設(shè)計的目的，稱之為PWM分析。下面分別對這兩步作一闡述。模擬分析一般地，對于一個給定的穩(wěn)定系統(tǒng)，它的開環(huán)傳遞函數(shù)總可以寫成:G(S)H(S)=K冇0iS+1)；SVIT(

21、TjS+1)i=1j=1，要想能夠?qū)π逼滦盘柛?，則v1,但當(dāng)v2時，系統(tǒng)難以穩(wěn)定，故這里只能用v=1。穩(wěn)定后該系統(tǒng)對輸入信號的跟蹤誤差是一個常值，為輸入量的1/K倍。因此，要想得到高的跟蹤精度，就要求有大的開環(huán)增益，但隨著增益K的增加，系統(tǒng)的相位裕量會隨之減小，最終會導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，因此，在保證一定的跟蹤精度的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)拈_環(huán)增益K,以求達到盡可能寬的跟蹤范圍。見頻域分析原理圖2,感性負(fù)載L6,R17形成一個一階極點fp1=R；皿二6業(yè)。20kHz高頻濾波器L5,C8形成一個二階極點fp2二兒心l5c/1.7KHz。fp1和fp2共同作用，使得在極點fp2之后增益的下降斜率為-60d

22、B/Dec，因此系統(tǒng)的的增益曲線和OdB曲線的交接頻率fc不能高于1.7kHz，否則會引起振蕩。為抵消這個二階極點增加一個補償網(wǎng)絡(luò)R18,C9和L6,R17一起共同形成二階補償零點-2K：L6Cr17KHZ。補償后伯德圖3中的增益曲線LODEGAIN在fp1之后始終以-20dB斜率下降。為使系統(tǒng)在低頻（低于1.6Hz）具有很高的增益，在5kHz以上頻率有-40dB的下降斜率，增加一個串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，即圖3中運算放大器部分，具有一個零點fZ2J加R11C6=HZ和個極點fP3=2KR11C7=5KHZ。校正之后的波特圖如圖3所示。AMPLIFIERGAIN是運放的校正曲線，LODEGAIN是濾波器

23、、并聯(lián)校正圖3增益和相位-頻率圖及負(fù)載共同的頻域相應(yīng)曲線，SYSTEMGAIN是校正后整個電路的頻域響應(yīng)曲線。R43L672mHR161.R170.73-t-IdLSbnealn100parallelcorrectnetworkloadPWMMODULATION.ufifterMCCIPARAMETERS:1D0KL152U/CCMCCOWDR431BREAK卒DIR362lxJ、WDIDkTL071Z301/TIR43VA-1U13correctnerworkMCCTL071X301/TIR1120C6I-C7D47UT卜0.16n55DVvTiDH4HISL9kR18_.圖4PWM調(diào)制型開

24、關(guān)電源PSPICE分析原理圖PWM分析仿真電路原理圖如圖4所示。目前廣泛采用的固定頻率PWM調(diào)制型開關(guān)電源，實際就是利用PWM調(diào)制器及一個壓控開關(guān)取代圖2中的壓控電壓源，用來模擬開關(guān)電源的功率變換部分。PWM調(diào)制器的增益等于壓控電壓源的增益，圖3中的增益曲線也就適用于開關(guān)型的電源(圖4)。為同時獲得電源對直流母源V9的紋波抑制能力的仿真，在直流源上增加了紋波電源V12。放大器U13是純比例放大器，調(diào)節(jié)它的反饋電阻R43的大小，即可調(diào)節(jié)整個電源開環(huán)增益的大小，改變系統(tǒng)的相位裕量，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的跟蹤性能。圖5是R43分別取100K,200K,2000K時的瞬態(tài)響應(yīng)仿真曲線。-I(R17)是輸出的負(fù)

25、載電流曲線，I(R17)/100+V(R9:1)是輸出電流對輸入斜坡的跟蹤誤差曲線，從圖上可明顯看出，隨著增益的加大，跟蹤誤差成比例的下降，調(diào)節(jié)時間也隨之縮短。對紋波的抑制能力是隨著增益的加大而成比例增強。如果按誤差要求小于0.1%,則當(dāng)R43=2000K時，可用時間百分比D=1；當(dāng)R43=200K時，可用時間百分比D=0.78；當(dāng)R43=100K時，可用時間百分比D=0。圖6是電路具有同樣的回路增益，調(diào)節(jié)斬波器的供電電源V9分別為500V,電感兩端的感應(yīng)電壓550V,600V得到的瞬態(tài)響應(yīng)仿真曲線?？梢钥吹剑鹗级斡捎谳敵鲭妷旱?、回路具有相同的增益，因此都可以實現(xiàn)良好的跟蹤。電流上升結(jié)束時，

26、負(fù)載電阻兩端孑電壓為U1=500X0.73=365V，負(fù)載U2二I二72X10X450：0-3二80V，所以斬波器要保持較好的跟蹤，供電電源電壓不能低于U=U1+U2=445V,考慮到電源的紋波因素，在圖6中可以看到供電電源V9在500V時電流上升到390ms時，輸出電流的跟蹤性能明顯變差，550V時好轉(zhuǎn)，600V時已經(jīng)能夠全程很好跟蹤了。圖5增益變化仿真曲線圖6供電電源V9變化仿真曲線3.3結(jié)論表一、反饋電阻于跟蹤性能的關(guān)系R43相位裕量（度）跟蹤誤差（注1）可用時間可用時間百分比D（注2）100K8712mV00200K866mV351mS0.782000K430.6mV450mS1注1：

27、跟蹤誤差是指：輸出電流對電流給定信號的跟蹤誤差，它們的換算關(guān)系是：負(fù)載電流/100+電流給定。反饋電流傳感器變比是：100A/1V。注2：可用時間百分比。=好于0.1%跟蹤精度所占用時間/斜坡上升時間對比圖5,圖6可知：1）采用三相全波整流+單閉環(huán)反饋斬波型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)可以滿足上升時間為450ms、跟蹤精度為0.1%的要求；2）可以通過降低增益來增加系統(tǒng)的相位裕量，它的代價是犧牲了系統(tǒng)的紋波抑制能力、跟蹤精度和跟蹤速度，這二者是一對矛盾，只能在調(diào)機中兼顧二者，取得折衷；3）供電直流源要求留有一定的余量。第四章開關(guān)電源的原理圖設(shè)計41電路原理圖1NBI7MD1/-.E3=cfillFJK1FFD

28、IKill皿也十JCipLBiFl用IWbFAHihjQI?THTU51:EUVumwIHxrI：T1HU本電路D1-D4組成橋式整流，將220V的交流電壓變?yōu)槊}動整流電，再經(jīng)C2濾波得平滑的直流電。L13、QI、L24、C5、R4組成逆變電路，將直流電變成高頻交流電。T1將L13的能量傳遞給次級，一組經(jīng)D8、C7整流濾波得+24V的平滑直流電，另一組經(jīng)D7、C8、L1、C6整流濾波得+5V的平滑直流電。Tl431、RIO、Rll、R12及PC817C組成的電路進行取樣反饋到逆變器去控制開關(guān)晶體管的導(dǎo)通時間，以改變輸出脈沖的寬度，從而維持輸出電壓的穩(wěn)定。PCB板圖4.3調(diào)試過程1調(diào)試的方法：不

29、通電檢查電路安裝完畢后，不要急于通電，應(yīng)首先認(rèn)真檢查元件安裝是否正確，尤其是二極管、電解電容及開關(guān)變壓器不能裝錯或裝反，以免通電后燒壞電路或元器件。檢查的方式有兩種：一種是按照設(shè)計電路裝配圖檢查安裝電路，在安裝好的電路中按電路圖一一對照檢查；另一種方法是用萬用表的RX100檔測量靜態(tài)參數(shù)，測量2pin輸入端正、反向電阻均為無窮大，測量開關(guān)變壓器輸入端1、4腳的正、反向電阻分別為無窮大和3K。通電檢查在2pin輸入端接入220V的交流電壓，電源接通之后不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，首先要觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無冒煙、有無異常氣味等異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，排除故障后可重新通電。測量

30、數(shù)據(jù)在以上檢查均無誤后，即可通電測量數(shù)據(jù)。4pin的輸出端，有一邊的兩個pin為短接，此為+5V的電壓輸出，另外一邊的一個pin為+24V的電壓輸出，中間單獨的一個pin為它們的公共接地端。用萬用表測量數(shù)據(jù)正確。調(diào)試注意事項調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)元件或安裝有問題需要更換或修改時，應(yīng)關(guān)斷電源，待更換完畢認(rèn)真檢查后方可重新通電。調(diào)試過程中，因電路有高壓，所以千萬不可用直接去碰元器件或線路，以免引起安全事故。4.4故障分析與排除在調(diào)試過程中，也出現(xiàn)了一些故障，其故障原因及現(xiàn)象：開關(guān)管13003因在焊接時，加熱時間過長而損壞，導(dǎo)致輸出無電壓；輸入整流濾波電容接反而被炸裂；光耦因在焊接時，加熱時間過長而損壞，導(dǎo)致輸出電壓偏高；開關(guān)管13003的金屬面和R3接觸而導(dǎo)致燒管子等。在作了仔細的檢修和檢測調(diào)試之后，保證了電路能穩(wěn)定地工作。最后終于完成了實際的總體電路，制作出了符合設(shè)計要求的