方案分享 一种开关可调稳压电源设计与制作

稳压电源设计对于很多工程师来说是非常熟悉的日常工作，而开关可调的稳压电源设计方案并不是特别多件。在今天的方案分享中，我们将会为大家分享一种开关可调的稳压电源设计与制作过程，方便各位工程师和技术人员在新产品设计的过程中，进行借鉴。

在本次所设计的开关可调稳压电源设计方案中，我们主要使用隔离变压器提高抗电磁干扰能力，同时使用脉宽调制电路控制电压输出，采用DC-DC变换器提高电源效率。这种稳压电源的电路原理图如图1所示，其仿真结果如图2所示。

图1

图2

本设计在元件和模块的选择方面，所采用的是N7818稳压芯片、TL494集成电路和非隔离型升压式DC-DC变换器。这种结构的DC-DC变换器主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。下图图3该种变换器的主电路结构。

图3

在该种开关可调的稳压电源设计方案中，这种非隔离型升压式DC-DC升压变换器输入、输出电压的关系可以按照该公式进行计算，即假定储能电感L充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管VT导通时，忽略管子的导通压降，通过电感L的电流近似是线性，则有公式：

通过上面所提供的DC-DC变换器输出电压的关系式可以得出一个结论，在我们所设计的这种开关可调的稳压电源设计方案中，输入电压或负载变化，要保证输出电压保持稳定时，可以采用两种方案。第一种方案是可以维持开关管的截止时间TOFF不变，通过改变脉冲的频率f来维持输出电压U0的稳定，这便是脉冲频率调制控制方式DC-DC变换器。第二种方案是可以保持这便是脉冲频率调制变换器，可以保持脉冲的周期T不变，通过改变开关管的导通时间TON，即脉冲的占空比q，以实现输出电压的稳定，这就是脉宽调制（PWM）控制方式DC-DC变换器。在这里我们选择第二种方案来进行该电路系统的设计。

接下来我们来看一下TL494集成电路的系统构造。这种集成电路的内部电路结构如下图图4所示。当TL494集成电路正常工作时，其本身的输出脉冲的频率取决于5脚和6脚所接的电容和电阻，在电容CT两端形成的是锯齿波。该锯齿波同时加给死区时间控制比较器和PWM比较器，死区时间控制比较器根据4脚所设置的电压大小输出脉冲的死区宽度，利用该脚可以设计电源的软启动电路、欠压或过压电路等。

从图4中还可以看清的一点是，在TL494集成电路系统中，其本身的输出调制脉冲宽度是由电容CT端的正向锯齿波和3、4脚输入的两个控制信号综合比较后确定的。当外接控制信号电压大于5脚电压时，9，10脚输出脉冲为低电平，所以随着输入控制信号幅值的增加，TL494输出脉冲占空比减小，13脚为输出脉冲模式控制端，当该端为高电平时，两路脉冲输出分别有触发器的Q和Q反端控制，两路信号输出互补，即推挽输出，此时PWM脉冲输出频率为振荡器频率的一半，最大占空比为48%。若13脚接地，触发器控制不起作用，两路输出脉冲相同，其频率与振荡器频率相同，最大占空比为96%，为了增大驱动电流的能力，一般使用时可将两路并联输出TL494内部包含两个误差放大器，若两个误差放大器的反相输入端2.15脚的参考电位一定，当它们的同相输入端电位升高时，输出脉冲的宽度变窄，反之脉冲宽度变宽。

图4

我们使用这种基于555的PWM方案来完成这种稳压电源的主系统设计。由于DC-DC变换器的开关电路需要PWM控制晶体管的开关，补充设计选择用555来调节占空比，使输出电压能在30~36V变化。最终完成的开关可调稳压电源设计方案如图5所示。

图5

以上就是本文针对一种开关可调的稳压电源设计方案，所进行的设计和制作过程分享，希望能够对各位工程师的研发设计工作有所帮助。