DC/DC 電源拓?fù)湟话惴譃槿悾航祲?、升壓和升降壓。此處以降壓拓?fù)浣榻B，簡化效果圖如下圖3 所示。輸出與輸入同極性，輸入電流脈動大，輸出電流脈動小，結(jié)構(gòu)簡單。

圖 3 Bulk 降壓斬波電路

　　在開關(guān)管導(dǎo)通時間ton,輸入電源給負(fù)載和電感供電；開關(guān)管斷開期間toff,電感中存儲的能量通過二極管組成續(xù)流回路，保證輸出的連續(xù)。負(fù)載電壓滿足如下關(guān)系式（2-2）：

　　2.3 典型電路與參數(shù)設(shè)計

　　典型電路如下圖4 所示。

圖 4 MC33060 的降壓斬波電路

　　MC33060 作為主控芯片控制開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能可知，在MC33060內(nèi)部有一個+5V 參考電壓，通常用作兩路比較器的反相參考電壓，設(shè)計中1 腳和2 腳的比較器用來作為輸出電壓反饋，13 腳和14 腳的比較器用來檢測開關(guān)管的電流是否過流。電路中2 腳通過一個反相電路接參考電壓，降壓輸出反饋經(jīng)一同相電路接MC33060 的1 腳。當(dāng)電路處于工作狀態(tài)時，1 腳和2 腳電壓就會相互比較，根據(jù)兩者的差值來調(diào)整輸出波形脈寬，達(dá)到控制和穩(wěn)定輸出的目的。

　　電路中過流保護(hù)采用0.1 歐姆額定功率為1W 的功率電阻作為采樣電阻，在電流過流點，采樣電阻上的電壓為0.1V.14 腳用作采樣點，因此13 腳的參考電壓由Vref 分壓設(shè)定為0.15V,相比0.1V 留有一定余地。當(dāng)采樣電壓高于設(shè)定值時，MC33060 將自動保護(hù)，關(guān)閉PWM 輸出。保護(hù)點還和3 腳的控制信號有關(guān)，根據(jù)對該腳的功能分析，選擇積分反饋電路，使得降壓電路在空載或滿載時，Comp 腳的電壓始終在正常范圍（0.5V-3.5V）之內(nèi)。

　　輸出 PWM 波形的頻率由管腳5 的電容和管腳6 的電阻值來確定，降壓電路采用25KHz的波形頻率，選擇CT 值為1nF 電容，RT 為47K 的普通電阻達(dá)到設(shè)計要求。

　　3.本系統(tǒng)設(shè)計

　　本設(shè)計采用的是DC（Direct Current）/DC 轉(zhuǎn)換電路中的降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。輸入為220VAC和0-10V 可調(diào)直流電壓，輸出為0-180V 可調(diào)，輸出電流能達(dá)8A,系統(tǒng)組成框圖如下圖5 所示。在大功率開關(guān)電源設(shè)計中，為防止在啟動時的高浪涌電流沖擊，常采用軟啟動電路，本設(shè)計不重點介紹。

　圖 5 系統(tǒng)組成框圖

　　3.1 整流濾波電路

　　采用全橋整流電路，如下圖6 所示。輸出電流要求達(dá)到8A,考慮功率損耗和一定的余量，選擇10A 的方橋KBPC3510 和10A 的保險管。整流后的電壓達(dá)310V,采用兩個250V/100uF 電容作濾波處理。圖中開關(guān)S1 和電阻R1 并聯(lián)為"軟啟動"部分，此處未作詳細(xì)講解，詳細(xì)軟啟動設(shè)計見各種開關(guān)電源軟啟動設(shè)計。

圖 6 整流電路。

　　3.2 控制IC 與輸入電路

　　MC33060 控制電路和輸入調(diào)節(jié)電路分別如下圖7 和圖8 所示，選MC33060 為控制IC,其外圍器件選擇此處不再贅述，參考典型電路設(shè)計中參數(shù)選擇部分。其中比較器1 作電壓采樣，比較器2 作電流采樣。輸入可調(diào)電壓經(jīng)分壓跟隨后送入比較器的負(fù)向端作為參考電壓控制電源輸出大小。

圖 7 MC33060 控制電路

圖 8 輸入調(diào)節(jié)電路

　　3.3 反相延時驅(qū)動電路

　　反相延時驅(qū)動電路如下圖8 所示。電路中驅(qū)動芯片采用了美國International Rectifier（IR）公司的IR2110.它不僅包括基本的開關(guān)單元和驅(qū)動電路，還具有與外電路結(jié)合的保護(hù)控制功能。其懸浮溝道的設(shè)計使其可以驅(qū)動工作在母線電壓不高于600V 的開關(guān)管，其內(nèi)部具有欠壓保護(hù)功能，與外電路結(jié)合，可以方便地設(shè)計出過電流，過電壓保護(hù)，因此不需要額外的過壓、欠壓、過流等保護(hù)電路，簡化了電路的設(shè)計。

圖 8 反相延時驅(qū)動電路

　　該芯片為而輸出高壓柵極驅(qū)動器，14 腳雙列直插，驅(qū)動信號延時為ns 級，開關(guān)頻率可從幾十赫茲到幾百千赫茲。IR2110 具有二路輸入信號和二路輸出信號，其中二路輸出信號中的一路具有電平轉(zhuǎn)換功能，可直接驅(qū)動高壓側(cè)的功率器件。該驅(qū)動器可與主電路共地運行，且只需一路控制電源，克服了常規(guī)驅(qū)動器需要多路隔離電源的缺點，大大簡化了硬件設(shè)計。IR2110 就簡易真值圖如下圖9 所示。

圖 9 IR2110 簡易真值圖。

　　IR2110 有2 個輸出驅(qū)動器，其信號取自輸入信號發(fā)生器，發(fā)生器提供2 個輸出，低側(cè)的驅(qū)動信號直接取自信號發(fā)生器LO,而高側(cè)驅(qū)動信號HO 則必須通過電平轉(zhuǎn)換方能用于高側(cè)輸出驅(qū)動器。本系統(tǒng)中驅(qū)動雙管需一片IR2110 即可。

　　因驅(qū)動雙管，且雙管不能同時導(dǎo)通，控制IC 輸出只有一路信號，則在控制IC 輸出和驅(qū)動之間需加入反相延時電路，將控制IC 輸出的一路PWM 經(jīng)同相和反相比較器后，經(jīng)電阻R29 和R30 的上拉分別對電容C12、C13 充電產(chǎn)生延時，使得兩路PWM 具有對稱互補性且具有一定的死區(qū)間隔，保證主回路中兩開關(guān)管不會同時導(dǎo)通。在電路中HIN 和LIN 標(biāo)號端得到的波形圖如下圖10 所示。

圖 10 反相后驅(qū)動波形

　　3.4 主回路與輸出采樣

　　主回路如圖 11 所示，采用半橋開關(guān)電路。

圖 11 主回路

　　根據(jù)整流后的電壓和輸入電流參數(shù)，選擇IRF840 為高頻開關(guān)管，其耐壓VDS 為500V,能承受的導(dǎo)通電流ID 為8A,滿足設(shè)計要求。工作在高頻工作狀態(tài)的續(xù)流二極管一般選用快恢復(fù)的二極管，此處選擇HFA25TB60,能承受600V 的反向壓降，導(dǎo)通電流為25A,且恢復(fù)時間僅為35ns.輸出部分通過兩個電阻分壓至電壓采樣電路，如下圖12 所示。

圖 12 電壓采樣電路

　　3.5 過流保護(hù)電路

　　過流保護(hù)電路如下圖13 所示。

圖 13 過流檢測電路。

　　在主回路的上端串聯(lián)一個0.33 歐姆10W 的功率電阻作為采樣電阻，當(dāng)電流過大時，光耦中光敏三極管導(dǎo)通，檢測電路輸出高電平到IR2110 的SD 端，由于SD 是低電平有效、高電平關(guān)斷點，因此電流過大時能很好地保護(hù)電路。且如前所述，IR2110 自身帶有各種保護(hù)電路，故外圍的電流電壓保護(hù)電路可以大大簡化。

　　4. 總結(jié)

　　本設(shè)計給出了在非隔離拓?fù)湎乱环N設(shè)計大功率開關(guān)電源的方法，電路結(jié)構(gòu)簡單。在主回路中采用半橋電路替代傳統(tǒng)的單管開關(guān)電路，在上管關(guān)閉時，下管的開通能更好地保證輸出續(xù)流的穩(wěn)定性，且保證功率的輸出。文中并未給出電感量的計算方法，因不是討論重點，可根據(jù)電路中輸出電流、電壓和開關(guān)管的RDS（MOSFET 管漏極和源極導(dǎo)通電阻）等參數(shù)來計算，實際中應(yīng)留有一定的余量值。系統(tǒng)運行基本穩(wěn)定，可考慮應(yīng)用于工業(yè)電源設(shè)計中。