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基于MOSFET控制的PWM型直流可调电源的研制
2008年3月16日 15:59  电子产品世界  

    引言

    功率场效应管MOSFET是一种单极型电压控制器件,它不但具有自关断能力,而且具有驱动功率小,关断速度快等优点,是目前开关电源中常用的开关器件。采用MOSFET控制的开关电源具有体积小、重量轻、效率高、成本低的优势,因此,较适合作仪器电源。本文给出了一种由MOSFET控制的大范围连续可调(0~45V)的小功率稳压电源设计实例。

    总体结构与主电路

    图1为该电源的总体结构框图。工作原理如下:

   

图1原理方框图

    全桥整流电路将电网电压220V整流成不可调的直流电压Ud=1. 2U约等于198V。两个等值滤波电容上的电压分别为99V 以上,经DC/AC 变换器逆变之后输出20kHz、脉宽可调的交流电压,又经高频变压器的两个副边分正负半周送入整流滤波电路,输出直流电压。该电源直流输出电压的大小靠 PWM发生器的输出脉冲宽度来控制。

    主电路如图2所示。

   

图2主电路

    主电路中实现DCPAC变换的关键元件是功率场效应管VT1和VT2。当VT1 管开通,VT2 截止时,电路中的电流从电容C1 正极到VT1 的D1 - S1 ,再通过变压器原边回到电容器C1 的负极形成回路,uAB为正电压。变压器的副边感应电压同名端为正,VD1 导通,输出U0 上正下负。

    当VT2开通,VT1关断时,同样可推出上述结论:U0上正下负。U0 的大小取决于控制电路使VT1 、VT2 的导通时间。

    控制电路

    控制电路功能是实现PWM波形合成及可控DC/AC变换器的隔离驱动。

    PWM波形的产生

    该电路的电源设计是以三端集成稳压器为核心的±15V直流稳压电源。

    (1)PWM的控制原理

    脉宽PWM波形产生采用功能强大的TL494定频调制芯片,该芯片有16个引脚,内部电路与外围电路如图3示。

   

图3TL494内部电路及外围电路

    TL494芯片的引脚13低电平时,引脚8和11 同步工作,单端输出;引脚13 高电平时,引脚8 和11推挽工作,双路输出。本电路采用后种工作方式。该芯片的最高工作频率为300kHz ,实际工作频率由引脚5、6 所接的电阻与电容决定,其振荡频率算式为f = 1.1P(RTCT ) ,本设计选择的振荡频率为20kHz ,锯齿波在片内被送到比较器1 和2 的反相端。锯齿波与片内的误差放大器的输出在PWM 比较器2 中比较,而死区控制电平与锯齿波在死区时间比较器1 中比较,两者的输出分别为一定宽度的矩形波,它们同时送到或门电路,经分频器分频后,再经相应的门电路去控制内部三极管交替导通,使得引脚8 和11 向外输出相位互差180°的PWM 波形。其工作波形如图4 所示。

编 辑:姜梦寒
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