推挽式开关电源设计

论文总字数：12792字

摘 要

推挽式开关电源可应用于低压到高压的设备，尤其适用低压输入车辆逆变器电源的前级电压提升。本文设计了一种基于SG3525的推挽式开关电源，设计要求为输入DC10~35V，转变成DC360V。本文选用桥式电路作为主电路拓扑，选用PWM控制方法进行设计。根据设计要求，为主电路参数进行了计算，得到了主要电力电子元件的型号，论文采用SG3525设计控制电路，选用TL431和PC817设计采样反馈电路，同时对高频变压器进行了设计。最后用saber仿真得出波形图，最终分析后处理波形图展示出本次仿真的正确性。

关键词：SG3525，DC/DC ,PWM控制，开关电源

Abstract: Push-pull switching power supply can be used in low voltage rotating high-pressure equipment, especially for low-voltage input in-vehicle inverter power supply, such as the front-level boost. In this paper, a push-pull switching power supply based on SG3525 is designed,which is designed for input dc10~35v and transforms into dc360v. This paper chooses the bridge circuit as the main circuit topology and uses the PWM design of control methods. According to design requirements, the main circuit parameters are calculated, the major power electronic components of the model, the paper uses SG3525 design control circuit, select TCP431 PC817 Design sampling feedback circuit, at the same time the high-frequency transformer design. Finally, the saber simulation is used to get the waveform diagram, and the final analysis of the processing waveform shows the correctness of the simulation.

Keywords: SG3525 ,DC/DC ,PWMcontrol ,switching power supply

目录

1 绪论 3

2 电源整体设计 4

2.1开关电源基本结构 4

2.1推挽电路 5

3 硬件电路设计 7

3.1 推挽电路设计 7

3.2 控制电路的设计 8

3.2.1 SG3525芯片简介 8

3.2.2 引脚功能说明 10

3.2.3 SG3525的控制电路设计 12

3.3 反馈电路 12

3.4 高频变压器的计算与选择 13

4 系统仿真及波形 16

4.1 saber仿真软件介绍 16

4.2 电路仿真 17

5 结论 20

参考文献 21

致 谢 22

1 绪论

在我们日常生活中所运用到的电子设备大多需要输出直流稳压电源来作为直流电源。在直流电源的输出供应中，受到外界环境的影响，包括电源本身的性能，重量体积等要求也随着人们生活水平的要求而不断提高。 由于世界能源的有限性，能源并不是取之不尽的，所以电子设备在稳定电压的功率损耗也提出了更高的要求，减少功率损耗是电子设备面对的挑战之一。现今社会科学技术的迅猛发展，加快了电子设备的推陈出新，电子设备的更新速率日益提高，这一现实也大大提高了电子设备在发展的过程中对于电压以及电流的更高要求^[1]。

电源技术包含较强的实践性，属于电子工程技术的范畴，在人们生活的各行各业中得到了广泛的应用，电源技术结合了诸多学科的知识，伴随着计算机技术和通信技术的不断发展，电子技术也有较为广阔的发展前景。为了能够配合更高的电源发展，电源开发也需要满足越来越多的要求。由于电源在整个系统工作中的重要性，为了保证系统的工作精确度，电源产品需要满足市场规定的产品精确标准，就满足了这一标准才能够进入市场。电源视为电子设备提供电能的重要装置，所以关于电源的研究也越来越多。在实际应用中，通常利用变压器将低压转换为合适的电压然后再根据合适的电路拓扑采取适当的形式如桥式整流二极管电路等来进行电的转换^[2]。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义^[3] 。

随着集成电路的发展，开关电源逐渐向集成化方向发展，趋于小型化和模块化。近20年来，集成开关电源沿两个方向发展。第一个方向是对开关电源的控制电路实现集成化^[4] 。单片开关电源自问世以来便显示出强大的生命力，其作为一项颇具发展前景和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍关注。^[5]单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等特点。高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件，开发高频用的低损磁性材料，改进磁元件的结构及设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用^[6]。

2 电源整体设计

2.1开关电源基本结构

电子科技的迅猛发展，为人类带来了更加便捷的工作与生活条件，并在各个领域中承担着愈发重要的角色。电子设备是电子科技的核心体现，其以多种表现形式应用于工业及科研领域，如直流稳压电源。本文对直流稳压电源进行电路仿真以及相关调试工作，一方面可以巩固书本上学到的有关电子科学技术的理论常识，另一方面加深了对电路设计的整体应用的认识，提高了实践操控能力，对于日后的工作有一定积极意义。

直流电压输入范围是10~35V，额定状态下为12V，作为推挽电路的直流供电。推挽电路将低压直流斩波成高频交流信号，再通过变压器耦合、升压，由快速恢复二极管组成的整流桥进行二次整流，通过LC滤波器过滤，得到高压直流，为负载供电。 由TL431和PC817组成的反馈电路可以采集高压直流信号并与基准电压进行比较，通过调整补偿器，反馈信号被发送到SG3525的比较器。SG3525控制电路将反馈电路所给出的反馈电压信号与内部的三角波进行对比，得到带有占空比变化的PWM波形，然后将PWM波形推送至推挽电路以驱动开关管动作，最后，高压侧输出电压稳定在360V^[7]。

图1 电路整体框图

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