标题:
开关稳压电源系统设计方案（2）
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作者:
我是MT
时间:
2015-2-12 18:05
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开关稳压电源系统设计方案（2）
2. 6 效率分析及计算
2. 6. 1 控制电路功耗
经实际测试控制电路各个部分的功耗如表1 所示。
表1 控制电路主要器件正常工作时功耗
2. 6. 2 Boost 主开关管功耗
主开关管功耗由两部分构成： 开关损耗和通态损耗。开关损耗估算为：
式中，UDS为开关管阻断电压的峰值； IDS为开关管电流的峰值； tr为开关管上升时间； trd为开通延迟时间； tf为开关管下降时间； tfd为关断延迟时间； fs为开关频率。
查阅IRF3710 手册相关数据和以上相关计算数据求得Pds = 0. 08 W。可见降低开关频率能明显降低开关损耗。
通态损耗为：
式中，ID为通态平均电流； Ron为通态电阻； D 为平均占空比。经粗略计算得出Pdon = 0. 09 W。
Boost 二极管的损耗由两部分构成： 反向恢复损耗和通态损耗。反向恢复损耗估算为：
式中，UDR为二极管反向电压峰值电压的峰值； IDR为二极管反相恢复电流峰值； tr为反向恢复时间； fs为开关频率； UFD为正向导通压降； IF为正向导通平均电流。
计算出Pdd = 1. 14 W。
2. 6. 3 系统总效率
3 软件流程图
开关稳压电源系统软件流程如图4。
图4 软件流程图
4 系统测试
4. 1 测试仪器
系统测试所需测试仪器如下：
EE1410 合成函数信号发生器； TEK 1002B 数字存储示波器； TEK 2024 四通道隔离示波器； UT88B 4 12位数字万用表； 直流稳压源； MS8215 3 12位数字万用表。
4. 2 测试方案及数据
4. 2. 1 输出电压Uo可调测试
输出电压可调测试方案： 负载采用20 Ω 电阻值，用UT88B 数字万用表监测负载电压。通过键盘输入设定电压，具体数据记录在表2 设定电压栏。按确认键后读出数字万用表显示的电压，具体数据记录在表2 中实际电压栏。
表2 输出电压可调测试数据
4. 2. 2 电压调整率测试
电压调整率测试方案： 负载为可调阻性负载，用UT88B 万用表分别监测隔离变压器输出电压（ U2） 和负载电压（ Uo） 。调自耦变压器，使U2分别为15 V 和21 V，同时调滑动变阻器，使负载电流维持在2 A，分别记录两次负载电压Uo1 = 36. 03 （ V） ，Uo2 = 36. 04 （ V）。根据题目所给出的相关公式可计算出电压调整率：
4. 2. 3 负载调整率测试
负载调整率测试方案： 分别用UT88B 万用表监测隔离变压器输出电压（ U2） 、负载电压和负载电流，调滑动变阻器使输出电流分别为0 A 和2 A，调隔离变压器使U2维持在18 V，同时记录对应的负载电压Uo1 = 36． 03 （ V） ，Uo2 = 35． 93 （ V）。根据相关公式可计算出电压调整率：
4. 2. 4 DC-DC 变换器效率测试
DC-DC 变换器效率测试方案： 调节自耦变压器使隔离变压器输出电压（ U2） 为18 V，调整变换器使输出电压（ Uo） 为36 V，调节负载使输出电流为2 A，用UT88B 万用表检测并记录此时DC-DC 变换器输入输出电压，输入输出电流：
计算出变换器效率：
4. 2. 5 输出纹波电压测试
输出纹波电压测试方案： 调节自耦变压器、变换器输出电压、负载使U2为18 V，Uo为36 V，输出电流为2A。使用TEK 1002B 数字存储示波器在AC 耦合、时基25 ms /div 测量输出电压纹波Uopp，其示波器输出纹波电压图如图5 所示。
图5 输出纹波电压图
4. 2. 6 过流保护动作电流测试
本系统可以有两种过流保护模式，模式一： 限流保护； 模式二： 封锁保护。两种保护均可通过键盘设定保护电流的阈值，并自恢复。限流保护测试方案：
UT88B 监视负载电流，负载为滑动变阻器，分别设定保护电流为2 A、2. 5 A、3 A。调整滑动变阻器分别记录最大输出电流（ 即为保护电流） 。然后减小电到阈值以下，测试值能否降低到保护电流以下。封锁保护测试方案： UT88B 监视负载电流，负载为滑动变阻器，分别设定保护电流为2 A、2. 5 A、3 A。调整滑动变阻器，使负载电流慢慢接近设定电流值。记录负载电流是否被封锁到0，测试结果见表3。
表3 过流保护模式测试结果
由表3 可知，最大输出电流为设定电流值，能自恢复。说明本系统过流保护作用明显，并可自恢复到正常状态。
5 结语
综合分析各项指标的测试结果，本系统各项指标均达到或超过设计指标。系统实际效率应略低于理论计算值，主要是因为计算中没有涉及boost 电感等损耗，进一步提高效率的措施是采用同步整流取代二极管整流等措施，本系统是一种较为理想的设计方案。
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