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开关稳压电源系统设计方案
[发布时间]:2011年8月19日 [来源]:电子变压器资讯网 [点击率]:9746
【导读】: 文章构建了基于Boost 型变换器的DCDC 变换器,系统以专用芯片UC3842 作为控制核心,辅以Atmega128 单片机稳定输出电压。利用UC3842 自身的电压电流环反馈,加上输出电压均值...

2 电路设计与参数计算
  2. 1 主电路器件的选择和参数计算
  2. 1. 1 电感量计算
  主电路的主要参数为: 整流滤波后的直流输入电压18 ~ 26 V,输出电压在30 ~ 36 V 范围内可调,最大输出电流2 A,开关频率取10 kHz,Boost 电路工作在电流连续工作模式( CCM) 。
  忽略电路的损耗,根据Boost 电路输出电压表达式,可得PWM 占空比:

      最大占空比Dmax发生在输入直流电压最低( 18V) 而输出直流电压最高( 36 V) 的时候,最小占空比Dmin发生在输入直流电压最高( 26 V) 而输出直流电压最低( 30 V) 的时候,根据式( 1) 计算Dmax为0. 5、Dmin为0. 13。
   取电感器电流的变化量为半载时输入电流的30 %,即:

最坏的情况为占空比最小的时候,根据电流临界连续条件求得电感值为:

 实际取值500 μH。
   2. 1. 2 主开关管选取
   主开关管承受的最大漏源电压为最大输出电压36 V,考虑到过载条件,开关管最大实际漏源电流为:

       考虑到实际电压电流尖峰和冲击,电压电流耐量分别取2. 5 和2 倍裕量,即应选取耐压高于90 V,最大电流12 A。实际选用IRF3710 型MOS 管,最大漏源电压100 V,最大漏极电流57 A,通态电阻25 mΩ,最高开关频率超过1 MHz。
   2. 1. 3 快恢复二极管选取
   二极管选取依据是通态平均电流:

      式中,η 为波形系数; IF( AV) 是实际通态平均电流。考虑到实际系统控制时占空比的变动性,依据最大峰值电流( 5. 75 A) 选取FR607。
     2. 1. 4 输出滤波电容选取
  设计输出电压的纹波小于200 mV,考虑到负载电流可能达到3 A,实际选用1 000 μF /50 V 的电解电容。
  2. 2 控制电路设计与分析
  
  Boost 变换器控制电路如图( 2) 所示,输出电压经取样电阻R1、R2反馈到UC3842 的电压误差放大器的反相输入端,与其内部基准电压Uref比较之后得到误差电压Ue,经过电压调节器,送入UC3842 的电流比较器,与主开关源极上的取样电阻Rs上取得的电流信号进行比较,产生PWM 输出。电压调节器为PI 调节器( 在该芯片1 脚和2 脚之间并积分电容和比例电阻) .  2. 2. 1 开关频率的设计 
     开关频率由UC3842 第4 脚锯齿波发生器的定时电容、电阻确定其计算公式为:

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