基于PWM控制的线性稳压电源电路的设计(2)

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1.3 课题方案的设计原理

基于PWM控制的线性稳压电源电路设计的基本构想方案：前半部分是开关稳压电源,后半部分是线性稳压电源。开关电源输出的直流电压,虽然稳定度不高而且纹波电压较多,实际电压波动的范围较小(零点几伏),纹波电压也就几十到一百几十毫伏,作为电源输出性能较差,但是作为线性稳压电源的输入电压来说是很好的输入电源, 线性稳压电路在开关电源的基础上再进行稳压,效果很好而且还非常容易,虽然效率略低于开关电源,但是却比线性稳压电源的效率提高了不少,其性价是相当高的。通过这两者的结合和相互弥补，最终可以形成一个具有两者优点的电源，即一种开关式线性稳压电源。

2 基于PWM控制的线性稳压电源的总体设计框图

基于PWM控制的线性稳压电源的总体设计框图

图 2.1 总体设计框图

如图2.1所示,220V交流电输入经桥式整流电容滤波进入开关晶体管，中间适当加一保护电路，在开关晶体管后进入脉冲变压器，再整流滤波（利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路，在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二级管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态。滤波电路作用是尽可能的减小直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。用整流滤波就是为了得到波形平直的直流电）。用光电耦合取样，比较放大，PWM控制，负反馈到开关晶体管。这是开关式电源的基本思路，将开关式电源的输出作为直流稳压电源的输入来提高电源的稳定性，虽然效率比开关电源低了，但稳定性却大大提高了。

2.1 开关式电源输入的整流滤波电路的设计

2.1.1 输入整流管的选择

对于隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥，亦可直接选用成品整流桥完成桥式整流。非隔离式开关电源，可采用输入整流管进行半波整流。近年来，以大管芯、小封装为特点的各种塑料封装（以下简称塑封）硅整流管大量上市。它们的体积很小、性能优良、价格低廉，可取代原国产2CZ系列整流管。塑封整流管的典型产品主要为1N4001~1N4007（1A）。

2.1.2 输入整流桥的选择

全波桥式整流器简称硅整流桥，硅整流桥有4个引出端，其中交流输入端、直流输入端各两个。硅整流桥是将四只硅整流管接成桥路形式，再用塑料封装成的半导体器件。它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致等优点，可广泛用于开关电源的整流电路。硅整流桥的最大整流电流平均值分0.5A、1A、1.5A、2A、3A、4A等规格，最高反向工作电压有50V、100V、200V、400V、600V、1000V等规格。一般的，小功率硅整流桥可以直接焊在印刷板上，而大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定，并且需要安装合适的散热器。

2.1.3 整流桥的导通时间与选通特性

50Hz交流电压经过全波整流后成脉动直流电压U1,再通过输入滤波电容得到直流高压U1。在理想情况下，整流桥的导通角本应为180°（导通范围从0°~180°），但由于滤波电容器C的作用，仅在接近交流峰值电压处的很短时间内，才有输入电流经过整流桥对C充电。50Hz交流电的半周期为10ms，整流桥的导通时间tc≈3ms，其导通角仅为54°（导通范围是36°~90°）。因此，整流桥实际通过的是窄脉冲电流。