大功率开关电源的并联运行

第23卷第4期 江 西 科 学 v01．23No．4 2005年8月 JIANGXISCIENCE Aug，2005 文章编号：l001—3679(2005)04—0383—03 大功率开关电源的并联运行 范定寰1，张景基2，盛广沪3 (1．南昌大学物理系，江西南昌330047；2．南昌大学材料科学与工程学院，江西南昌330047； 3．南昌大学基础物理实验中心，江西南昌330047) 摘要：主要讨论开关稳压电源的并联设计与制作，此电源具有功耗小，效率高，输出电流稳定以及输出功率大 等优点。是大功率电器的理想电源。设计的是半桥式稳压电源，采用711494集成块作为控制器，先用’rL494集 成块脉宽调制控制主电路的输出电路的输出电压保持不变，然后对主从电路输出进行采样，同时输入给高精 度比较器，再用另一个TM94集成块脉宽调制控制这个比较器的输出结果，来调节从电路的输出电压，使主 从电路的输出电压相等，产生80V、200w的输出。然后将两个这样的电源通过比较控制后关联起来，得到大 功率(400W)的稳压电源。 关键词：并联输出；Ⅱ494集成块；高功率；脉冲宽度调制 中图分类号：0472；TN304文献标识码：A ParallelOperationofS吡chSupply啊thHighPower FANDing—huanl，ZHANGJing-ji2，SHENGGuang—hu3 (1．Dep毗memofphysics，Nanchangunive瑙时，Ji龃鲥N锄ch明g330047PRC； 2．Departmentofmaterial，NancharIgUIlive璐时，Jian西N粕clmg330047PRC； 3．Expe硼emalcenterofb船icphysics，N锄changuIlive璐ity，Jian商Nanch蚰g330047PRC) Abstract：ThetextmainlyinVestigatedtlleparalleldesign蛐df如ricationoftlleswitchsupplywitll hig}Ipower．Itisfoundt}latt}Ieswitchsupplyhast|leadvantagessuch硒lowconsumptionandhigh emcientinenergysources，andhighpowerforoutput．Itisanidealsupplytoelectricequipment withhighpoweroutput．neircuitwitllhaⅡ一bridgesteadyvoltagew船used7I¨94ast}Iecon拍l— ler．Thenwepa“dleleditwitllaIlot}leronethroug}Ibeingcomparedandcon咖lledt0get400Wpow— eroutput． 1【eywords：ParaUelopenation，TL494，Hi曲power，Ppulse一稍dtllmodulation O 引言 目前单片机系统的开发研究日益广泛，但其 系统存在功耗大，产热多的特点，这对电源的要求 较高‘1·21。本文设计了80V，400w左右的直流 大功率半桥式稳压电源，以便给单片机系统提供 大功率，电流稳定性好的直流稳压电源。这具有 将电源简单地相并联使用所无法达到的优越性 能。 1 电路原理框图 整个电源主要由交流输人部分、DC／AC转换 部分、输出部分、控制部分和比较控制部分组成。 电路为两部分：一为主电路，保持输出电压稳定， 收稿日期：2005一04—13；修订日期：2005一06—19 作者简介：范定寰(1963一)，男，江西南昌人，南昌大学物理系教师。 万方数据 ·384- 江西科学 2005年第23卷 另一为从电路，用于多端输出。另外使用瞰94 集成块对主从电路输出电压的比较结果进行控 制，使两电路的输出电压保持一致。其基本结构 框架图如下图1，其中瞰94集成块使用在控制 部分中。 电 爿跏转姨馅分}=：|变压整流部分冷t匕 压 f f iI 较 爿 控制按分 幢。‘输 募j 入 喜 制 ’都 辣酬 控制龉分 黔 都。 分 iI 舟 列黜轱挟榴分}=：|变压整藏部分譬 图1 电路原理结构框图 2 电路透析 2．1电源输入部分 这部分主要由电网滤波和整流滤波两部分组 成，为了消除电源开关管在开关时引起的高频噪 声，电机启动时的脉冲等，使用电感和电容相串联 的方法来组成电网滤波电路。整流部分将电网输 入电源进行整流滤波，为DC／AC转换部分提供纹 波较大的直流电源(如图2A部分)。为防止电压 漂移引起电容击穿，选择了大电容的C。，C：，另 外，选择两个相等的电阻，C，=C：，以便为DC／AC 转换部分提供相等的分压。 A部分 B部分 图2整流滤波与DC／AC转换图 2．2 DC／AC转换模块 整流后的高压直流经过此DC／AC转换模块 后转变成交流电压(如图2B部分)，来自控制器 的控制信号控制着MOS管的栅极电压，两MOS 管受控制信号控制而呈现交替导通状态，其输出 如图3，输出电压大小是通过控制MOs管的导通 1 ： 1 与截止时间比来实现的。u=专h也=专Ⅱ；瓦。 』 矗 J =u；6，其中6=咒／r，为开关稳压器的占空比。 UJ Ui ] 厂～ ．Ui 、^_～。7U 图3 MOS管T1、T2输出的方波信号图 2．3变压整流 这部分电路主要由高频变压器、整流管和滤 波电路组成，由上一级输入的高频方波电压经过 变压器变压后，再经过整流器进行整流就得到稳 定的直流电压。为了消除纹波，在整流管后面加 人滤波电路，经过滤波后就得到非常稳定的直流 电压。 2．4电源的稳压控制 这是稳压电源的重要部分，在本电源中，采用 双端输出的脉冲宽度调制器TL494和其它辅助 元件组成的控制电路。 图4为瞰94内部结构图‘3l，TL494在工 丽 册丹牝孰 幽一甘融 上b躐√u U07衅 矿 P唧望虫．[卜 1H2一 j， 1 5l一|16， 7， 05Vn40 图4’础94内部结构图 作时，其工作频率仅取决于外接锯齿波发生器 (振荡器)上的定时元件R，和c。值，一旦定时元 件固定后，11494输出信号的工作频率也固定不 变了。一般通过5、6脚分别接定时元件R，和 C，。锯齿波发生器起振后，可在5脚所接定时电 路C，上产生锯齿波电压，其频率f=1．1／RTC，， 该锯齿波在片内分别被送到比较器l和2的同相 输入端。一般开关的电源的稳压控制、过流保护 控制、过压保护控制等采样电压是加在差分放大 器的同相输入端(1或16脚)或死区控制输入端 (4脚)的。因此，在片内差分放大器的输出电平 与锯齿波在比较器2中进行比较，而死区控制电 万方数据 第4期 范定寰等：大功率开关电源的并联运行 ·385· 平与锯齿波在比较器l中进行比较，二者的输出 分别得到一串具有一定宽度的矩形脉冲。它们同 时送到门电路，经D触发器分频后，再经相应的 门电路去控制TL494内部的两个驱动三极管交 替导通和截止，通过8脚和11脚问输出相应差 180。的脉宽调制控制脉冲。其工作时各部分工作 波形输出如图5。 ：嚣乾翌乏互至睦翌。 比裟l口口口口。 比黹I口口口口。 ·8脚I口口口口．+ { 口 口。 图5 7肼94工作波形输出图 若’rL494片内的两个差分放大器的反相输入端 (2脚或15脚)的参考电位一定，当它们的同相输 入端电平升高时，则片内的两个驱动三极管输出 的脉冲宽度调制控制脉冲宽度变窄；反之，可使脉 冲宽度变宽。另外，当死区控制端的电位高于c， 上的电压时，片内的两个驱动三极管截止；当死区 控制端电位不断下降时，则可使两个驱动三极管 输出的脉冲宽度调制脉冲宽度增加。 2．5 比较控制输出部分 此部分起着调控主从两极电源的输出电压， 使两极输出电压相等。在本电路中，主极为稳压 电源，从极为比较控制稳压电源，在两极并联之 前，对各自的电压进行分压，再串联一个相同的电 阻进行并联输出。将分压后的电压进行比较，然 后将比较器的输出信号作为从极电源的控制 Ul U2 Rf Uo 图6 CA74l差动放大电路 信号，来控制从极电源的电压输出。在本电源中， 采用单运放CA741进行差动放大，见图6，经实验 得出，CA741在进行差动放大并且要求输出为5 V时，输入电压u。和u：分别为8和3V时，放大 器反应最灵敏。为了比较精确的控制两极电源电 压相等，在分压的时候，串人了可调电阻以实现电 压差的控制。 3 结论 本开关稳压并联电源的输出比较稳定，可靠 而且安全性能也较高，具有功耗小，效率高，输出 电流稳定以及输出功率大等优点，是大功率电器 的理想电源，具有广泛的应用前景。 参考文献： [1]叶慧贞，杨兴洲．新颖开关稳压电源【M]．北京：国 防工业出版社，1999． [2]王剑英．新型开关电源实用技术[M]．北京：电子工 业出版社，1999． [3]尹雷飞，陈克安．集成电路速查大全[M]．西安：西 安电子科技大学出版社，1999． (上接第358页) [2]uetaT，Kawal【锄iH．Astudyofpendul哪eqIlation1269—1275． 试出Bp丽池impulsivefor倪一Bi妇ati叽姐dcon． [3]王月梅．理论力学[M]．北京：机械工业出版社， n州J]．IEIcETmns．FllIld锄entals，1995，研8一A：2004． 万方数据 大功率开关电源的并联运行 作者： 范定寰， 张景基， 盛广沪， FAN Ding-huan， ZHANG Jing-ji， SHENG Guang-hu 作者单位： 范定寰,FAN Ding-huan(南昌大学物理系,江西,南昌,330047)， 张景基,ZHANG Jing-ji(南 昌大学材料科学与工程学院,江西,南昌,330047)， 盛广沪,SHENG Guang-hu(南昌大学基础 物理实验中心,江西,南昌,330047) 刊名： 江西科学 英文刊名： JIANGXI SCIENCE 年，卷(期)： 2005,23(4) 参考文献(3条) 1.尹雷飞;陈克安 集成电路速查大全 1999 2.王剑英 新型开关电源实用技术 1999 3.叶慧贞;杨兴洲 新颖开关稳压电源 1999 本文读者也读过(4条) 1. 孟亚峰.黄考利.王民全.曾令涛.李戍.MENG Ya-feng.HUANG Kao-li.WANG Min-quan.ZENG Ling-tao.LI Shu 一 种大功率开关电源的设计及效能分析[期刊论文]-军械工程学院学报2000,45(1) 2. 瞿世尊.王可亮.陈健 大功率开关电源的设计与实现[期刊论文]-电子工程师2004,30(4) 3. 刘陵顺.鲁芳.姜忠山 高精度PWM稳压电源控制电路的设计[期刊论文]-仪表技术与传感器2001(11) 4. 大功率开关电源中功率MOSFET的驱动技术[期刊论文]-今日电子2003(2) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxkx200504028.aspx