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【风采汇】+2018 年山西省大学生电子设计竞赛试题&&降压型直流开关稳压电源（1 题）
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2019/09/12 15:14:29

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2019/09/13 00:01:26

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2019/09/13 00:14:25

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2019/09/13 00:18:16

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此题目是2018年山西省电子设计竞赛的电源组1题题目，要求设计一个额定功率15W的电源。对纹波电压有特别要求，具有过流保护。电压调整率和负载调整率以及效率要求容易实现

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2019/09/14 00:05:48

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当时手绘的原理图，这是主回路以及EMI

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2019/09/14 00:10:04

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初步方案利用TL494主控，控制电路如图

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2019/09/14 00:12:58

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当时利用运放做的负载识别

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2019/09/14 00:14:16

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BUCK电路

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2019/09/14 23:17:15

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TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源，振荡频率可以通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。输出电容的脉冲其实是通过电容上的正极性锯齿波电压与另外2个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触压器的时钟信号为低电平时才会被通过，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。

控制信号由集成电路外部输入，一路送至时间死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波的周期4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输出端接参考电平时，占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压，即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。

脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段：当反馈电压从0.5V变化到3.5时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降为零。2个误差放大器具有从—0.3V到(vcc—2.0)的共模输入范围，这可能从电源的输出电压和电流察觉的到。误差放大器的输出端常处于高电平，它与脉冲宽度调智器的反相输入端进行“或”运算，正是这种电路结构，放大器只需最小的输出即可支配控制电路。

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2019/09/22 07:41:19

冰糖葫芦娃[版主]

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营长

TL 494确实是个好玩意

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2019/09/27 23:54:46

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494玩法好多，有些还没玩过呢

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2019/09/27 14:44:10

薄浩楠

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营长

哈哈，可以呀

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2019/09/28 00:15:11

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恒压输出与负载识别功能的切换即恒压和恒流模式的切换，可以采用数控方法和OP07双运放放大电路。

通过两个OP07组成双运放电路，第一个OP07运放通过调整电压放大倍数让负载阻值以输出电压形式体现，第二个OP07运放调整输出电压方向，再将电压反馈至TL494的2脚，从而实现负载识别功能。该方案具有很好的稳定性，并且硬件电路不复杂。为了实现切换功能，我们选择按键开关进行手动切换，简单实用。通过比较，我们选择此方案。如图所示。

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2019/09/28 00:24:45

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电阻分压检测电路。经过在输出回路中串连采样电阻，将经过电阻的电流转换成两端的电压，经过检测电压值从而获得电流值。

使用电阻采样法，电阻与电位器串联，获得中间电压返回给单片机，实现采集电压。

的电流转换成两端的电压，经过检测电压值从而获得电流值。

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十2019/09/28 00:37:33

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连长

过流保护采用TL494内部实现过流保护需要在电路中加采样电阻。利用采样电阻的分压进入芯片内部，实现过流保护。同时该芯片有多种过流保护模式，该方案电路非常简单，但是在3.2A情况下，要实现过流保护，需要加大采样电阻，这会降低整个系统的效率。或者可以采用运放放大电压在进行控制。

这对运放线性要求较高。采样电路如图

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九2019/09/30 00:30:18

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降低纹波

首先，在输入端串联一个磁珠，以滤除电源与系统之间的杂波，在输出端接入两个2000uF的电解电容和三个470uF的钽电容，用来滤除低频信号，再接入一个104独石电容滤除高频信号实现降低纹波

降低纹波的方法

（1）加大输出滤波的电容、电感参数；

（2）提高开关电源工作频率，增加L值或提高开关频率减小电感内电流波动；

（3）也可采用EMI滤波电路，即由串联电抗器和并联电容器组成低通滤波电路.

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八2019/10/07 23:25:03

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驱动电路由IR2104半桥驱动芯片驱动BUCK型同步整流电路实现系统降压的操作

该芯片采用被动式泵荷升压原理。上电时，电源流过快恢复二极管D向电容C充电，C上的端电压很快升至接近Vcc，这时如果下管导通，C负级被拉低，形成充电回路，会很快充电至接近Vcc，当PWM波形翻转时，芯片输出反向电平，下管截止，上管导通，C负极电位被抬高到接近电源电压，水涨船高，C正极电位这时已超过Vcc电源电压。因有D的存在，该电压不会向电源倒流，C此时开始向芯片内部的高压侧悬浮驱动电路供电，C上的端电压被充至高于电源高压的Vcc，只要上下管一直轮流导通和截止，C就会不断向高压侧悬浮驱动电路供电，使上管打开的时候，高压侧悬浮驱动电路电压一直大于上管的S极。采用该芯片降低了整体电路的设计难道，只要电容C选择恰当，该电路运行稳定。

BUCK型同步整流电路如下

2104自举电路如图

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七2019/10/07 23:41:19

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经过对tl494电路的推敲，利用洞洞板搭建系统电路如下

该电路只能实现对系统稳压降压以及带载功能

过流和负载识别尚没使用

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六2019/10/07 23:48:36

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在初代系统的设计基础上加入了由358硬件实现的过流保护功能，过流在基本在3.2A左右.由于采样电阻的加入导致负载调整率的严重下跌，（电压调整率不带载不受影响），接下来要解决采样电阻和负载调整的矛盾，以及负载识别功能

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五2019/10/07 23:57:31

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这个是具备完整功能的电路系统，在以前基础上将494主控芯片独立焊接防止受到主回路浪涌的影响

电压调整0.3%

负载调整5.5%

效率80%

纹波未测

虽然可以实现过流，负载识别等功能但是负载调整效率纹波都未达要求

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四2019/10/08 00:00:17

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这个是在输出端采用Π型滤波大大降低了纹波，但是由于滤波使得公共端地的不稳定造成电路有时的故障不能工作

一开始以为是基准电压的浮动就用另一片494的基准作为控制端2脚的基准电压。滤波电路带来的损耗也比较大

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三2019/10/10 00:27:31

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在经过一系列调试测试参数，发现利用494做的纯硬件的稳压电源可以实现过流保护功能、负载识别功能。

并且再通过滤波电路的调整会得到一个满足的纹波值

但是这种电路效率最高只能达到75%，离要求还有很多距离而且负载调整率严重不行

重量也严重超标

因此，我们组决定换用覆铜板，利用频率和电路PCB布局走线来降低纹波，

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二2019/10/12 00:23:59

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这个是当时以494主控做的最完美的稳压系统，重量也是最轻的

上部分是控制电路，下部分是主回路

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一2019/10/12 00:28:08

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