一種基于SG3525A的PWM型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計

1、整流濾波電路

本設(shè)計為提高主回路的輸入電壓UIN，整流濾波電路部分采用了三倍壓整流電路，如圖1所示。

圖1 三倍壓整流電路

2、DC-DC變換器控制電路設(shè)計

變換器控制部分采用了開關(guān)電源集成控制器SG3525A，該芯片具有輸出頻率范圍寬，工作電壓范圍廣，基準(zhǔn)電源精度高，死區(qū)時間可調(diào)等優(yōu)點。SG3525A具有兩個交替工作的輸出端，本設(shè)計中只需控制一個開關(guān)元件，所以采用了兩輸出端經(jīng)過4071同時驅(qū)動開關(guān)元件的方法，如圖2所示。

圖2 DC-DC變換器控制電路

3、提高效率的方法及實現(xiàn)方案

1)選擇結(jié)構(gòu)簡單，主回路中元件少的降壓型DC-DC變換器作為拓撲結(jié)構(gòu)。

2)選用飽和導(dǎo)通壓降小、開關(guān)速度快的IGBT作為開關(guān)元件。

3)采用工作性能穩(wěn)定，開關(guān)速度較高的M57962L驅(qū)動IGBT。如圖3所示：

圖3 IGBT驅(qū)動電路

4)合理布置主回路連線。

4、電路設(shè)計與參數(shù)計算

1)主控電路設(shè)計采用AT89S51單片機作為控制核心，整體框圖見圖4：

圖4 整體框圖

2)保護電路設(shè)計IGBT的關(guān)斷瞬間是最易發(fā)生損壞的過程，本設(shè)計中采取通過在IGBT的C、E兩端添加RC緩沖器，減少關(guān)斷瞬間的集電極電流。

5、測試方法與測試數(shù)據(jù)

a)測試儀器

測試儀器主要包括：MT800型高精度數(shù)字萬用表;TDS3012B型數(shù)字示波器;1KVA單相調(diào)壓器;30Ω/200W滑動變阻器。

b)測試方法

1)將MT800型數(shù)字萬用表選擇直流電壓檔，與輸出端并聯(lián)，測量輸出電壓。

2)將數(shù)字萬用表選擇直流電流檔，串聯(lián)在輸出回路中，測量輸出電流。

3)通過單相調(diào)壓器改變隔離變壓器副邊輸出電壓，使U2在15V～21V改變，利用數(shù)字電壓表測量輸出端電壓，根據(jù)

計算電壓調(diào)整率。

4)設(shè)定整流濾波電路輸入電壓～18V，通過滑動變阻器改變輸出電流0A～2A，利用數(shù)字電壓表測量輸出端電壓，根據(jù)

計算負載調(diào)整率。

5)利用四塊萬用表，同時測量輸入端UIN、IIN、UO和IO，根據(jù)

計算DC-DC變換器效率。

c)測試數(shù)據(jù)

基本及發(fā)揮部分數(shù)據(jù)測試：

1)輸出電壓Uo可調(diào)范圍：30V～60V;

2)最大輸出電流Iomax:2A;

3)Io從0變到2A時，負載調(diào)整率SI≤0.33%(U2=18V);

4)DC-DC變換器的效率≥75%

5)具有過電流保護功能，動作電流Io(th)=2.5A;

6)能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和初步調(diào)整，步進值1V;同時具有輸出電壓，電流的測量和數(shù)字顯示功能。

6、結(jié)束語

本設(shè)計經(jīng)過參數(shù)測試，發(fā)現(xiàn)該穩(wěn)壓電源的DC-DC變換器效率不高。經(jīng)測試原因是IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷時集電極電流較大，損耗了較大功率。為降低IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷時的損耗，最后采用零電流諧振或零電壓諧振，以改善IGBT工作狀態(tài)，降低損耗，提高DC-DC變換器效率。