开关稳压电源设计报告

成员名字：方愿岭 段洁斐 梅二召

摘要：为提高电源的利用效率和缩小设计电源的尺寸，本文介绍一种含有MC3406集成芯片的开关稳压电源，并对成芯片内部结构和外部电路作简要介绍，最终给出一个完整的开关稳压电路设计电路并对电路作具体论证最终完成开关稳压电源的实物制作。

A switching power supply design report

Abstract: In order to improve the efficiency in the use of the power

supply and reduce the size of the power source design, this paper introduces a kind of contains MC34063 integrated chips of a switching power supply, and the integrated chip internal structure and external circuit is briefly introduced, finally give a complete a switching circuit design circuit to make concrete demonstration and circuit switching power supply finally complete the making of objects.

关键词：开关稳压电源；整流滤波电路；PWM控制电路；MC34063 引言

电源是各种电子设备的核心，因此电源的优劣直接关系到电子设计的好坏。另外电子设计者不得不考虑的一个问题就是效率问题，所

以一个好的电源不仅要工作可靠还应该有较高的效率，而开关电源正是正好符合以上两点。

自开关稳压电源(以下简称开关电源)问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。随着脉宽调制(PWM)技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20kHz的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达70%~90%，而线性电源的效率只有30％~40％。随着超大规模集成芯片尺寸的不断减小，电源的尺寸也越来越小；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备(如手提计算机、移动电话等)更需要小型化、轻量化的电源。因此，对开关电源提出了小型轻量要求。这一切高新要求便促进了开关电源的不断发展和进步。 一．方案论证

开关电源的组成部分：

开关稳压电源IINIOUIN隔离U1=220VAC变压器U2=18VAC整流滤波DC-DC变换器UORL 1.1整流电路方案论证 方案一：半波整流 1.1.1电路的组成

单相板波整流电路是最简单的一种整流电路，有二极管的单向导电性可知，经过一个二极管以后完整的正弦波被过滤掉一半，如上图所示。 1.1.2参数分析

对于整流电路我们应该考虑的三个重要指标是整流电路输出电压平均值、输

输出电压平均值：oAV解得：oAV0.452 负载电流的平均值：脉动系数S: S=O

12022sinwtdwt

IO(AV)OAVRL0.452RL

O1MAV=

22221.57

根据以上参数的要求且考虑电网电压的波动，二极管的选择应满足：IF1.1IO(AV)1.1URM1.12U2

2U2 RL方案二：全波整流

全波整流电路中采用最常用的桥式整流电路,如下所示： 1.2.1电路的组成

1.2.2参数分析 输出电压平均值：UO(AV)输出电流平均值：IO(AV)102sinwtd(wt)22U20.9U2

UO(AV)0.9U2 RLRLUO1M20.67脉动系数：S=UO(AV)3

根据以上参数的要求且考虑电网电压的波动，二极管的选择应满足：IF1.1IO(AV)2U2 1.12RLURM1.12U2

单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二级管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动系数小等优点，因此得到相当广泛的应用。 2.1 滤波电路方案论证 方案一电容滤波 2.1.1电容滤波电路

输出电压平均值：UO(AV)2U2(1T4R)1.2U2 LC脉动系数：S14RLC

T1根据以上参数的要求且考虑电网电压的波动，电容的选择应满足：U1.12U2 方案二：电感滤波 2.2.1电感滤波电路

输出电压平均值：UO(AV)RLRLUD(AV)0.9U2 RRLRRL在这里虽然电感滤波电路中二极管的导通角比电容滤波电路中二极管的导通角大，但因电感没有现成的需要自己缠制，所以制作麻烦且体积较大，所以在这里我们选择电容滤波电路进行滤波。 3.1 DC-DC变换电路论证

方案一：TL494DC-DC变换器控制电路 3.1.1 TL494的功能简介

TL494是美国德州仪器公司生产的电压驱动型脉宽调制器，可在显示器、计算机等系统电路中作为开关电源电路，TL494的输出三极管可接成共发射极及射极跟随器两种方式，因而可以选择双端推挽输出或单端输出方式，在推挽输出方式时，它的两路驱动脉冲相差180度，而在单端方式时，其两路驱动脉冲为同频同相。 3.1.2 TL494的内部功能框图如图1所示。

其引脚功能如下：

1、2脚分别为误差比较放大器的同相输入端和反相输入端。

3脚为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端，输出时表现为或输出控制特性，也就是就在两个放大器中，输出幅度大者起作用。当3脚的电平变高时，TL494送出的驱动脉冲宽度变窄，当3脚电平低时，驱动脉冲宽度变宽。

4脚为死区电平控制端，从4脚加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制，使其不超过180度，这样可以保护开关电源电路中的三极管。

5、6脚分别用于外接振荡电阻和电容。 7脚为接地端。

8、9脚和11、12脚分别为TL494内容末级两个输出三极管的集电极和发射极。

12脚为电源供电端。 13脚为功能控制端。

14脚为内部5V基准电压输出端。

15、16脚分别为控制比较放大器的反相输入端和同相输入端。

3.1.3 应用电路

图2是由TL494组成的计算机开关电源电路（只画出了脉宽控制振荡电路），图中的TL494工作在推挽输出方式，并接成共发射极形式，由8脚和11脚输出的脉冲信号T2耦合主开关三极管VT1和VT2，可使它们处于它激振荡状态。

图3是由TL494组成的直流日光灯电子镇流器电路，采用推挽输出方式并接成射极跟随器形式。由9脚和10脚输出的脉冲先输入至NE556电路的12、8和2、6脚，再由NE556电路的5、9脚输出脉冲信号来驱动VT1和VT2两个CMOS场效应管。 方案二：MC34063 DC-DC变换器控制电路

3.1.4 MC34063 DC/DC变换器控制电路简介

MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器控制部分。片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关，能输出1.5A的开关电流。它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。

3.1.5 MC34063特点及内部功能框图如图所示 特点：

*能在3.0-40V的输入电压下工作 *短路电流限制 *低静态电流

*输出开关电流可达1.5A（无外接三极管） *输出电压可调

*工作振荡频率从100HZ到100KHZ

3.1.6 MC34063应用电路图： MC34063升压变换器电路

MC34063降压变换器电路

MC34063大电流升压变换器电路

MC34063大电流降压变换器电路

MC34063反向变换器电路

二．整体方案设计

2.1.1整体电路设计

2.1.2各部分简介

输入端从变压器输出交流电经电桥作全波整流，之后经电容C1进行滤波，得到一个固定值的直流电压，经含有MC34036芯片的DC/DC变换电路使刚才不变的直流电压变成可变的直流电压。

三．方案验证

经protues仿真电路验证输出电压的可调范围为： 3.1.1输出电压的最小值：

输出电压的最小值为：2.20V 3.1.2输出电压的最大值：

输出电压的最大值为：19.9V 3.2.1实际电路检验

经过实际电路的调试的最小电压2.3V，最小电压19.5V，并且经过改变输入电压的幅值时输出电压稳定，说明输出电压抗输入电压波动能力强，当改变输出端负载时输出电压稳定，说明输出电压抗负载能力强。 四．测试数据

4.1输出电压抗输入电压波动

选择一个固定的输出电压值如5V，改变输入电压测试结果如下所示： 输入电压/v 8.12 16.28 27.4 4.2输出电压抗负载能力 负载电阻/Ω 1 150 输出电压/v 5 5 输出电压/v 5 5 5 1000 4.3电源的效率 负载阻值/Ω 220 987 4700 输入电压/V 7.15 7.16 7.16 输入电流/mA 32.8 9.21 5.9 5 输出电压/V 5.02 4.99 5.00 输出电流/mA 22.3 5.0 1.31 效率大小/％ 47.73 37.83 15.51 结束语：经过这几天我们团队一起努力，共同探讨，最终完成开关电源的设计任务。