dc-dc升压电路什么拓扑好(dcdc升降压拓扑)

vip2年前 (2023-05-15)防火墙220

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关于直流电压升压器的设计问题

首先参考dcdc中Boost拓扑,然后选择元器件,UC3842可以,自己多看看,会了解更多

DC-DC升压的常用电路有哪些 boost,推挽这两个分别属于反激跟正激的,还有其它的不同正反激的电路吗?谢谢

还有电荷泵, 其实就升压而言旁兆,哪种电路都可以,渣困单端反激、半桥、全桥等都可以实现,只是BOOST相对简单,电流小、非隔离。如果要输入电压低,输出功率大、又要隔离那就用推如启念挽。如果要升降压,就可以用全桥等等型式。

具体要看应该场合选择不同结构电路。

基于TL494的DC-DC升压型开关电源

李睿智

学号19021211293

【嵌牛导读】随着科技的高速发展,电子产品与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子产品都离不开可靠的电源。开关电源则以功耗小、效率高、体积小、重量轻的优势成为研究的热门。因此,提高对开关电源的研究就显得至关重要了。本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路,该电路采用TL494电源控制芯片及其外围电路产生PWM波,并通过PWM波的占空比控制开关管的导通时间,实现不同电压的稳定输出。经过初步的计算,合理的选择了电路中的开关管,储能电感,滤波电容和续流二极管的参数。实验结果证明,该升压电路的效率高于80%,具有良好的电压调整率和负载调整率。

【嵌牛鼻子】DC-DC升压型开关电源、PWM波、开关管

【嵌牛提问】电子产品在人类的生活中起着日益重要的作用,而电子产品都离不开可靠的电源,如何设计制作出既安全、效率又高的电源呢?这成为人们越来越关心的话题。

【嵌牛正文】

1 .引言

随着现代电子技术的迅速发展,电子产品对电源的要求也越来越高。电源的发展经历了从线性电源、相控电源再到开关电源的发展历程,而开关电源则以其开关频率高、体积小、效率高、可靠性高等特点占据着主导地位[1]。1955 年美国的罗耶 ( Roger G H)首次提出了自激振荡推挽晶体管直流变换器[2],为开关电源的研究打下了理论基础。20世纪60年代,各种开关电源的拓扑电路已经较为成熟。改革开放以后,我国的开关电源技术也得到了长足的进步,并向着高频化、高效率,模块化等特点发展。

该电路选用TL494电源芯片作为整个电路的控制器,并搭建其外围电路,构成产生PWM波的控制电路。通过调节PWM波的占空比控制开关管的关断导通时间,从而达到升压的目的。最后,通过对开关管,隐拿储能电感,滤波电容和续流二极管参数的优化,使电路具有较高的效率,良好的电压调整率和负载调整率。

2 .DC-DC升压型开关电源的基本原理

2.1 DC-DC开关电源的种类

开关电源的种类很多,按输入/输出有无隔离的角度,可以分为隔离式纯源与非隔离式两大类型。隔离型的DC-DC开关电源可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等,非隔离型的又可分为降压式、升压式、极性反转式等[3]。本电路为非隔离型的DC-DC开关电源。

2.2 DC-DC开关电源的主电路

图2.2所示是DC-DC升压型开关电源的主电路,它的主要构成元器件包括开关管T,储能电感L、续流二极管D和滤波电容C[4]。

该电路采用的是并联式的结构,既在主回路中开关管T与输出端负载RL并联。由PWM波控制开关管的关断导通时间,高电平时开关管导通,由于导通压降很小,所以续流二极管D截止,此时Ui通过开关管对电感器L充电,负载RL靠电容C中存储的电能供电。低电平时开关管关断,此时续流二极管D导通,Ui与电感器L产生的感应电势正向叠加后,通过续流二极管D对电容器C充电,并同时对负载RL供电。

由以上分析可见,并联式的开关电源电路可以使输出电压高于输入电压,既可实现DC-DC升压的功能。

2.3 DC-DC 开关电源的调制方式

2.3.1 脉冲频率调制

脉冲频率调制PFM(全称为Pulse Frequency Modulation),是指脉冲宽度不变,只通过调节工作频率的方式来改变占空比[5]。这种脉冲调制方式电路复杂,难以实现。

2.3.2 脉冲宽度调制

脉冲宽度调制PWM(全称为Pulse Width Modulation),是指脉冲频率不变,只通过改变脉冲宽度的方式来改变占空比[6]。

这种脉冲调制方式常用在开关型的稳压电路中,在不改变电路输出PWM波频率的情况下,通过电压反馈电路,调节输出PWM波的宽度[7]。电压反馈电路的工作原理是:当输入电压增大时灶裤搭,取样电阻输出的采样电压也将增大,并在比较放大器和基准电压进行比较,通过放大器输出的信号去控制PWM产生器,使输出脉冲占空比减小,输出电压保持稳定。反之,当输入电压减小时,PWM产生器输出脉冲占空比增大,输出电压仍可以保持稳定。

3 .电源控制芯片TL494及其外围电路的设计

3.1 集成脉宽调制芯片TL494的介绍

如图3.1所示为TL494芯片的引脚图和内部结构,TL494是一种固定频率脉宽调制集成电路,内部集成了大部分的脉宽调制电路,几乎包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于各种开关电源中[8]。其内部置有两个误差放大器,1、2 引脚为误差放大器1的正负输入端,16、15 引脚为误差放大器2的正负输入端。3引脚为相位校正和增益控制端,4引脚为死区电平控制端。其内置有线性锯齿波振荡器,5、6引脚处可外置一个电容和一个电阻两个振荡元件。7引脚为接地,8、9引脚分别为三极管Q1的集电极和发射极,10、11引脚分别为三极管Q2的发射极和集电极,12引脚为电源VCC,13引脚为输出PWM波模式控制端,14引脚为内部5V基准电压输出端。

  3.2 TL494芯片的外围电路

其工作频率可通过外接电阻RT和外接电容CT确定。其计算公式如下:

                                              f=1.1/(RT˙CT)

电阻RT的值选为22kΩ,电容CT的值选为1nF,计算得工作频率为50kHZ,既输出PWM波的频率50kHZ。

13引脚为输出PWM波模式控制端,当该引脚为高电平时,两个三极管推挽输出,最大占空比只有48%。为了提高输出能力,将13引脚接地,这使得触发器不起作用,两个三极管输出相同,最大占空比可达到96%。为了提高驱动能力,将两个三级管并联输出,8、11引脚接电源,9、10引脚并联后作为PWM波输出端。

1引脚为反馈信号输入端,为了保持输出电压的稳定性,将该引脚接到电路的输出端,同时将2引脚接入参考电压,参考电压的值由14引脚的5V基准电压经过电阻R3,RP2和R4组成的分压电路提供,一般调节可调电阻RP2的值,使参考电压的值在2.2V-2.3V之间。2、3引脚之间的C2、R5和R6构成的RC网络,可调节误差放大器1的增益和改善开关电源的动态性能,16引脚用作过流保护的输入端,可直接将地反馈给该引脚,使过流保护的作用更佳。

4 .开关电源主要元器件参数的选择

4.1 开关管T的参数选择

    开关管T在电路中承受的最大电压是1.1×1.2U0(U0为输出电压),在实际工程中选择开关管时,应保证有足够的余量,通常选择2~3倍的1.1×1.2U0。开关管T的最大工作电流,通常选择2~3倍的Ii(Ii为输入电压)[9]。在综合考虑开关管的最高开关频率,导通电阻和驱动电路等关键指标的情况下,本电路选择TP75N75,该开关管的最大VDS=75V,最大ID=75A,导通电阻仅8mΩ,其余量完全能够满足实际电路的需求。

4.2 储能电感L的参数选择

稳压电源工作时,流过电感的电流由直流平均值和纹波分量两部分组成。纹波分量是三角波,设其增量为ΔI,则

则根据电感选择公式[10],得

因为开关频率f为50kHZ,通过计算得电感L的值为50μH左右,在实际工程中为保证充分余量,通常选用100μH/2A的电感,在实际制作的过程中发现自行绕制的电感效果不是太好,所以建议最好购买正规产商生产的电感。

4.3 滤波电容C的参数选择

在VT导通的TON期间内,由滤波电容C 给负载供电,设此期间C上的电压降为△U0(△U0为纹波电压)。则

又                 

所以              

因为开关频率f为50kHZ,同时为了尽量减小输出电压的纹波,所以滤波电容C取2200μF/50V,保证了充分的余量。

4.4 续流二极管D的参数选择

在电路中续流二极管的主要作用是开关管导通时,续流二极管D截止,电容C对负载供电;开关管关断时,续流二极管D导通,Ui与电感L通过续流二极管D对电容器C充电,并同时对负载RL供电。所以D的最大反向电压为U0,流过的最大电流是输入电流II,此外续流二极管还需满足开关频率高,导通电阻小的要求,通常选用肖特基二极管,本电路选择三端肖特基二极管MBR60100CT,其最大反向工作电压为100V,最大工作电流为60A,保证了充分的余量。

5 .开关电源电路的测试与相关数据计算

5.1 实验电路的原理图绘制

5.2 实验电路的PCB图绘制

    在绘制PCB图时,应尽量把电源线和地线布粗,这样可以减少损耗,并且可以使电路过大电流。为了画图的方便以及节约空间,信号线则可以细点。另外,若焊接电路板时背面需要用导线连接,靠近输入输出处的导线应使用粗线,避免分流,反馈线可使用较细的导线。

5.3 实验电路相关参数的测试

5.3.1 负载调整率(输入电压UI为10V,输出电压UO为20V)

                                                                           表5.3.1 负载调整率

所以负载调整率为:(20.00-19.59)/20≈2%。

5.3.2 电压调整率(输出电压UO为20V,输出端负载R不变)

                                                                       表5.3.2 电压调整率

所以电压调整率为:(20.15-19.86)/20=1.45%。

5.3.3 升压电路的效率

                                                                  表5.3.3升压电路的效率

5.4 实验结果分析

综上实验数据可得,本升压电路可以实现最高36V的输出,最大输出电流可达1.6A,效率高于86%,负载调整率约为2%,电压调整率为1.45%,并且具有过压保护和过流保护的能力。

6 .总结

   本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路。在制作的过程中,采用非隔离型的DC-DC开关电源主电路,通过电压反馈调节PWM波的占空比,实现输出电压的稳定。并通过对开关管T、储能电感L、滤波电容C和续流二极管D的参数选择,使该电路达到最佳的性能指标。最后,对电路的负载调整率、电压调整率、效率进行测试。从实验结果可得,该电路实现了从(15V~20V)到(18V~36V)的升压功能,具有效率较高,良好的负载调整率和电压调整率的特点,且性能稳定,抗干扰能力强。

参考文献

[1] 李文才,鲁传峰.新一代开关电源发展趋势[J].能源技术与管理.2008(05).

[2] 方舟.通信高频开关电源的现状及展望[J].电源世界,2008(10):35-37.

[3] 赵容,张波.同步整流关键技术及主要拓扑分析.电路与系统学报[N],2004,9(3):

100-104.

[4]  白炳良,周慰君.基于TL494开关电源的设计.大学物理实验.2009(01).

[5]  林荫宇.移相全桥零电压PWM变换器的建模与仿真[J].重庆大学学报.2000,78-85.

[6]  邹怀安,张锐.开关电源的PWM-PFM控制电路[J].电子质量.2004(03).

[7]  华伟.通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究[J].通信电源技术.2001(02).

[8]  沙占友,孟志永.开关电源专用芯片的选择及其应用[J].电源技术应用.2012(05).

[9]  刘慧娟,黄权.开关电源效率的优化设计[J].声屏世界.2015(S1).

[10] 毛景魁.锂电池并联的 Boost 升压电路设计与仿真[J].实验室研究与探索.2012(9): 214-218.

前辈们,DC-DC升压稳压电路请教

1)这样理解很正确,电路原理是这样的核搜。

2)完全可以控制,实现调压。

3)这样的电路适合小电流工作,而且需要的是压差不是很大的电路中。

4)这种电路是基伍靠L的线圈当VT导通时给L存储能量,VT截止时L释放能量,然后通过CO电容储能输出。

所以改锋历如果你需要一个压差这么大的电源建议采用其他方案。

线路连接最简单的DC升压电路图

最简单的升压就是袭茄升压变压器。你应该知道变压器有降压变压器,也有升压的。一个好处就是同相位。而且大多数的升压指的是升电压,电流不升。你的电流也要升哦。你说的那芯片是用来控制和比较的。如LM339。你的这个电路升没意义。因为你需求的电源现实到处都是。你去买个多功能调压电源就行了。野灶有颂禅扮3V,6V,9V,12V。价格也就十块左右。

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