DIY隔離升壓電源

2023-03-12 10:04 作者:硬木課堂 0人讀過 | 我要投稿

所需材料

????????硬木課堂實(shí)驗(yàn)平臺，鐵氧體磁芯變壓

????????74HC04，PMOS AO3409，NMOS AS2304，NE555P，1N5819,

????????電容47uF50V耐壓，470pF，1K電阻，2.2K電阻，200歐電阻

????????實(shí)心硬線導(dǎo)線

關(guān)鍵字 555振蕩器，MOS管，H橋驅(qū)動，隔離電源，高頻變壓器

背景知識

????????隔離電源是指可以提供跟輸入電壓不共地的電源。正是利用了變壓器的磁耦合，用磁場進(jìn)行了電路隔離。隔離就是指不共地。隔離電源在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛。醫(yī)療電子，電機(jī)控制，電力電子，都可以看到。主要目的就是隔離低壓部分和含有高壓的部分，并傳輸電能。例如醫(yī)療電子中，通過隔離電源提高了接觸人體的醫(yī)療設(shè)備安全性，以防220V上竄入的高壓導(dǎo)致意外傷害。電機(jī)控制中，可以防止電機(jī)內(nèi)線圈電感產(chǎn)生的高壓感應(yīng)電動勢對控制電路的傷害。

經(jīng)過隔離電源后，左側(cè)的兩根線，跟右側(cè)兩根線之間沒有電壓差。地線隔離。

原理圖

????????NE555電路產(chǎn)生占空比50%的方波，頻率在300KHz左右。然后方波經(jīng)過非門的緩沖和取反，得到兩個有驅(qū)動能力的相位差180度的方波。兩個方波控制PMOS和NMOS的H橋，將直流電源電壓轉(zhuǎn)化為交流，相位差180度的方波。然后帶動變壓器，變壓器內(nèi)部磁場交替翻轉(zhuǎn)，就在另一端產(chǎn)生電壓輸出。輸出電壓跟輸入電壓的比值，等于匝數(shù)N2：N1。最后用1N5819進(jìn)行全波整流，經(jīng)過47uF電容后得到直流輸出。

????????74HC04中有6個非門，可以并聯(lián)使用，增強(qiáng)驅(qū)動能力。因?yàn)镸OS管的柵極有電容，所以如果驅(qū)動能力弱，則方波的邊沿不陡峭。PMOS和NMOS在方波邊沿的中間點(diǎn)會存在同時導(dǎo)通的情況。方波邊沿不陡峭，則這個導(dǎo)通時間就增加，PMOS和NMOS就會發(fā)熱。也就是開關(guān)損耗增加。

????????一般在大功率應(yīng)用中會加入“死區(qū)保護(hù)”時間。小功率應(yīng)用中，增加方波邊沿的陡峭程度就可以，在幾十ns級別。

????????采用高頻300KHz，是因?yàn)樽儔浩魇氰F氧體磁芯，電感量在幾十uH，低頻會出現(xiàn)電感飽和。整流用1N5819二極管，開關(guān)速度快。

????????測試隔離電源輸出時，要接線共地。實(shí)際使用中兩側(cè)的電路是不共地的。

硬件實(shí)物

????????用兩個1K并聯(lián)作為500歐，給隔離電源當(dāng)負(fù)載。23V 500歐，約1.06W功率。H 橋后面可以接一個變壓器構(gòu)成一個隔離電源，也可以接兩個變壓器構(gòu)成兩路。輸出功率增加，對5V供電和H橋的驅(qū)動，MOS管都要相應(yīng)增加功率。