半橋式開關電源設計摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广,电子设备的种类也越来越多,电子设备与我们的工作、生活的关系日益密切。
近年来 ,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论的快速发展 ,新一代的电源电路开始逐步取代传统的电源电路。
该电源电路具有体积小，控制灵活方便，输出特性好、纹波小、负载调整率高等显著优点。
由于開關電源中的功率調整管工作在開關狀態，具有功耗小、效率高、穩壓范圍寬、溫升低、體積小等突出優點，因此在通信設備、數控裝置、儀器儀表、視頻音響、家用電器等電GAGGAGAGGAFFFFAFAF子電路中得到廣泛應用。
開關電源的高頻變換電路形式很多, 常用的變換電路有推挽、全橋、半橋、單端正激式和單端反激式等形式。
本論文采用雙端驅動集成電路——TL494輸的PWM 脈沖控制器設計音響設備供電電源，利用BJT管作為開關管，可以提高電源變壓器的工作效率，有利于抑制脈沖干擾，同時還可以減小電源變壓器的體積。
關鍵詞：TL494，PWM，半橋式電路，開關電源GAGGAGAGGAFFFFAFAFDesign of Half Bridge Switching Power SupplyABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, electronic systems, more and more extensive applications, the types of electronic equipment, more and more electronic equipment and people work and live closer and closer. In recent years, with the power electronic devices (such as IGBT, MOSFET), PWM switching power supply technology and development of the theory, a new generation of power began to gradually replace the traditional power supply circuits. The circuit is small,GAGGAGAGGAFFFFAFAFflexible to control the output characteristics of a good, ripple, load adjustment rate and so on.Switching power supply in the power adjustment control work in the off state, with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, low temperature rise, and other outstanding advantages of small size, the communication equipment, CNC equipment, Instrumentation, video audio, home appliances so widely used in electronic circuits. High frequency converter switching power supply so many forms of commonly used with push-pull converter, full bridge, half bridge, single-ended forward and the form of single-ended flyback. In thisGAGGAGAGGAFFFFAFAFthesis, two-side driver IC - TL494 PWM pulse output of the controller design car audio power supply in use as a switch MOSFET, can improve the efficiency of the power transformer, is conducive to impulse noise suppression, but also can reduce the size of the power transformer.KEY WORDS: TL494, PWM, Half bridge circuit, Switching powerGAGGAGAGGAFFFFAFAF目錄前言 (1)第1章開關電源基礎技術 (2)1.1 開關電源概述 (2)1.1.1 開關電源的工作原理 (2)1.1.2 開關電源的構成 (3)1.1.3 開關電源的特點 (4)1.2 開關電源典型結構 (4)1.2.1 串聯開關電源結構 (4)1.2.2并聯開關電源結構 (5)1.2.3 正激式結構 (6)GAGGAGAGGAFFFFAFAF1.2.4 反激式結構 (7)1.2.5 半橋型結構 (8)1.2.6 全橋型結構 (9)1.3 開關電源的技術指標 (10)第2章半橋變換電路 (12)2.1 半橋變換電路工作原理 (12)2.2 半橋變換電路的應用 (13)2.3 半橋變換電路中應注意的問題 (14)2.3.1 偏磁問題 (15)2.3.2 用作橋臂的兩個電容選用問題 (15)2.3.3直通問題 (16)2.3.4 半橋電路的驅動問題 (17)GAGGAGAGGAFFFFAFAF2.4 雙極結型晶體管 (17)2.4.1 結構和定義 (17)2.4.2 三極管的特性曲線 (19)第3章脈寬調制芯片TL494應用分析 (23)3.1 TL494管腳圖 (23)3.2 TL494內部電路介紹 (23)3.3 TL494管腳功能及參數 (24)3.4 TL494脈寬調壓原理 (26)第4章 TL494在DC-DC變換中的應用 (28)4.1 音響設備電源簡述 (28)4.2音響供電電路分析 (28)第5章 PCB設計制作 (31)GAGGAGAGGAFFFFAFAF5.1 PCB的設計制作步驟 (31)5.2 注意事項 (33)5.2.1 特殊元件的布局 (33)5.2.2 布線處理 (34)結論 (35)謝辭 (36)參考文獻 (37)附錄 (39)外文資料翻譯 (40)GAGGAGAGGAFFFFAFAF前言電源是實現電能變換和功率傳遞的主要設備。
在當今信息時代，隨著農業、能源、交通運輸、信息技術、國防教育等領域的迅猛發展，對電源產業提出了更多、更高的要求，如：節能、節電、節材、縮體、減重、環保、可靠、安全等。
這就迫使電源工作者在電源研發過程中不斷探索，尋求各種相關技術，做出最好的電源產品，以滿足各行各業的需求。
開關電源是一種新型電源設備，較之于傳統的線性電源，其技術含量高，耗能低，使用方便，并取得了較好的經濟效益。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF近年來，隨著電力電子技術的快速發展，電力電子設備與人們生活、工作的關系越來越密切，而所有的電子設備都離不開安全可靠的電源。
進入80年代以后計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成了計算機電源的更新換代。
進入90年代以后開關電源進入了電子、電器設備各個領域。
程控交換機、通訊設備、電子檢測設備等都已廣泛地使用了開關電源，進一步促進了開關電源技術的發展。
開關電源是采用現代電力電子技術，通過增大或者減小開關晶體管開通和關斷時間的比值的方式，來使輸出電壓相對穩定的一種電源。
開關電源按照一般的分類方式可以分為脈沖頻率調制方式（PFM)、脈沖寬度調制方式（PWM）和脈沖調頻調寬方式三種。
開關GAGGAGAGGAFFFFAFAF電源和線性電源的成本都隨著輸出功率的增加而增長，可是二者增速的快慢卻是不一樣的。
在某一輸出功率點上，線性電源成本有可能高于開關電源，這一功率點被形象的稱為成本反轉點。
隨著電力電子技術的快速發展，使得開關電源技術在不斷地前進，這一成本反轉點也日益向低輸出電力端移動，這些都為開關電源的發展提供了廣闊的空間。
因為許多音響設備受到低電壓電源供電的限制，因此無論輸出功率還是音場效果都難以再進一步提高。
在此情況下，從上世紀末，歐洲生產的許多音響中開始采用DC-DC變換器，將12V蓄電池供電變換為±24V-±50V，GAGGAGAGGAFFFFAFAF向音響設備供電。
目前，DC-DC變換器與機械變流器相比，已今非昔比，其開關頻率可達100KHZ以上，效率接近90%。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF第1章開關電源基礎技術1.1 開關電源概述1.1.1 開關電源的工作原理開關電源的工作原理如圖1-1所示。
圖中輸入的直流不穩定電壓i U經開關S加到輸出端。
S為受控開關，是一個受開關脈沖控制的開關調整管。
使開關S按要求改變導通或斷開時間，就可以把輸入的直流電壓i U變成矩形脈沖電壓。
這個脈沖電壓經濾波電路進行平滑濾波后可得到穩定的直流輸出電壓0U。
GAGGAGAGGAFFFFAFAFGAGGAGAGGAFFFFAFAFUO(a)原理性电路 (b)波形图图1-1 开关电源的工作原理为了方便分析开关电路，定义脉冲占空比如下：T T D ON(1-1)式中T 表示开关S 的开关周期，T ON 表示开关S 在一个开关周期中的导通时间。
开关电源直流输出电压0U与输入电压U i之间关系如下：UUDOi(1-2) 由(1-2)式可以看出，如果开关周期T一定，改变开关S的导通时间T ON，来实现占空比调节的方式叫做脉冲宽度调制(PWM)。
因为PWM式的开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，所以PWM式开关电源用得比较多。
如果保持T ON不变，通过改变开关频率f=1/T来实现脉冲占空比调节，从而实现输出直流电压0U稳压的方法，称为脉冲频率调制(PFM)。
由于开关频率不固定，所以输出滤波电路的设计不易实现最优化。
既改变T ON，又改变T，GAGGAGAGGAFFFFAFAF实现脉冲占空比的调节的稳压方式称作脉冲调频调宽方式。
在各种开关电源中，以上三种脉冲占空比调节方式均有应用。
1.1.2 开关电源的构成开关电源由四个基本环节组成，如图1-2所示。
其中DC/DC变换器用来进行功率变换，是开关电源的核心部分。