电力电子技术课程设计：应用直流变换器的开关电源设计及拓扑结构研究分析

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1、创新实验项目（2011年）《专业课程设计》报告课程设计题目设计题目：应用直流变换器的开关电源设计及拓扑结构研究分析一、题目概述直流变换器中各类型斩波电路和各类型间接直流变换电路在开关电源广泛应用，基与PWM控制恒压开关稳压电源是一种应用于恒压性能好电源电路。该电路具有输出电压稳定、元件选择合适时性能指标高、效率高、体积小等特点。具有短路、过流保护功能，工作可靠。针对各类成型直流变换器的开关电源拓扑结构研究分析有助于学生设计思维的拓展和设计能力的提高。（一）PWM控制恒压开关稳压电源的设计1、设计主要技术指标如下（1）输

2、入交流电源：单相220V10%f=50Hz；（2）输入直流电压：Ui=5V+10％；（3）输出直流电压：Uo=15V；（4）输出直流电流：Imax=0.5A；Imin=0.2A；（5）电压调整率：Sr≤0.01；（6）开关频率：20KHz；（7）具有过压保护和过流保护功能；（8）具有稳压电源工作显示。2、设计内容（1）整流电路的选择和相关元件选择和计算；创新实验项目（2011年）（2）斩波电路设计和元件选择和计算；（3）PWM控制电路选择和相关元件选择和计算；（4）驱动电路的设计和相关元件选择和计算。三、设计要求及完成

3、文件1、调研、查找并收集资料；2、总体设计、画出框图；3、单元电路的设计说明；4、电器原理设计——绘制标准原理图；5、参数计算——列元器件明细表；6、撰写设计说明书；7、参考资料目录。二、设计任务和设计要求（Ⅰ类）1、设计主要技术指标（1）输入交流电源：单相220V10%f=50Hz（2）输入直流电压：Ui=5V+10％（3）输出直流电压：Uo=15V（4）输出直流电流：Imax=0.5A；Imin=0.2A（5）电压调整率：Sr≤0.01（6）开关频率：20KHz（7）具有过压保护和过流保护功能（8）具有稳压电源工作

4、显示2、设计内容（1）整流电路的选择和相关元件选择和计算（2）斩波电路设计和元件选择和计算（3）PWM控制电路选择和相关元件选择和计算（4）驱动电路的设计和相关元件选择和计算七、设计相关知识SG3524简介：创新实验项目（2011年）SG3524是双端输出式脉宽调制器，工作频率高于100kHz，工作温度为0~70益，适宜构成100~500W中功率推挽输出开关电源。SG3524采用DIP-16型封装，管脚排列和内部结构如图所示。SG3524工作过程如下。直流电源VS从脚15接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压

5、稳压器的输入端，产生稳定的+5V基准电压。+5V再送到内部（或外部）电路的其他元器件作为电源。振荡器脚7须外接电容CT，脚6须外接电阻RT。振荡器频率f由外接电阻RT和电容CT决定，f=1.18/RTCT。本设计将Boost电路的开关频率定为10kHz，取CT=0.22滋F，RT=5k赘；逆变桥开关频率定为5kHz，取CT=0.22滋F，RT=10k。振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相端，比较器的反向端接误差放大器的输出。误差放大器实际上是差分放大器

6、，脚1为其反相输入端；脚2为其同相输入端。通常，一个输入端连到脚16的基准电压的分压电阻上（应取得2.5V的电压），另一个输入端接控制反馈信号电压。本系统电路图中，在DC/DC变换部分，G3524的脚1接控制反馈信号电压，脚2接在基准电压的分压电阻上。误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，从而在比较器的输出端出现一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器的两个输出端互补，交替输出高低电平，其作用是将

7、PWM脉冲交替送至两个三极管V1及V2的基极，锯齿波的作用是加入了死区时间，保证V1及V2两个三极管不可能同时导通。最后，晶体管V1及V2分别输出脉冲宽度调制波，两者相位相差180毅。当V1及V2脉冲并联应用时，其输出脉冲的占空比为0%~90%；当V1及V2分开使用时，输出脉冲的占空比为0%~45%，脉冲频率为振荡器频率的1/2。SG3524是定频PWM电路，采用16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图1(a)所示，内部框图如图1(b)所示。创新实验项目（2011年）（a）SG3524的引脚（b）SG3524引脚及内部

8、框图SG3524脚9接不同的对地电容时的软起动时间：脚9对地电容C/μF软启动时间t/s100.29220.58330.97471.161002.23指导教材：《开关电源设计》，电子工业出版社，王志强译，电子版发给学生主要参考书：创新实验项目（2011年）（1）石玉等编著，《电力电力技术电路设计指导》，机械工业出版社，1998（2