降压型pwmac-dc开关电源课程设计

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1、降压型PWMAC-DC开关电源课程设计摘要开关电源(SwitchModePowerSupply,SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用

2、在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFETo一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC控制器(内含变压器)、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。【关键词】功率半导体；小型化；PWM目录1.PWM技术简介12•电路总体方案的设计及相关原理23•主电路设计及参数计算33.1主电路的设计33.2主电路的参数确定54•控制电路、驱动电路及保护电路的设计74.1控制及驱动电路设计74.2保护电路的设计75.DC-DC

3、电路86•结论107•心得体会11参考文献12附录131.PWM技术简介脉冲宽度调制(PWM),是英文"PulseWidthModulation"的缩写，简称脉宽调制，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输岀电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出來对模拟电路进行控制的…种非常有效的技术。广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制(PWM)基于采样控制理论中的一个重要结论，即冲量相等而形状不同

4、的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基木相同。在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输岀端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替止弦波或其他所需要的波形•按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率・PWM运用于开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期(T=ton+toff),再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton,最终控制输出电压(或电流)的稳定。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形

5、式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。12.电路总体方案的设计及相关原理电源有一种输入，即单相220V交流电压，设计输入电压变动范围为?20%0有一种输出：24V直流电压，输出功率约为200Wo交流220V经过一个滤波整流电路后得到直流电压，送

6、入DC-DC降压斩波电路，控制电路提供控制信号控制IGBT的关断，调节直流电圧的占空比，最后经过LC滤波电路的到所需电压。通过对输出电压的取样，比较和放大，调节控制脉冲的宽度，以达到稳压输出的目的。开关电源原理框图如下：图2J开关电源原理图整流部分是利用具有单向导通性的二极管构成桥式电路來实现的；滤波部分是利用电容电感器件的储能效应，构成LC电路来实现的；降压部分是利用降压斩波电路来实现，控制方式为脉宽调制控制(PWM),即在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他

7、所需要的波形。本次设计的开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期(T=ton+toff),再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton,最终控制输出电压(或电流)的稳定。23•主电路设计及参数计算3.1主电路的设计主电路主要完成对交流的整流滤波，对直流电压降压和滤波三个工作。整流电路图设计如下：图3J整流电路图工作时的波形图如下：将整流后的得到的直流电压送入降压斩波电路，通过脉宽调制控制调节输出电压平均值，在经过LC滤波电路是电压稳定。降压斩波电路设计如下图：3图降压斩波电路脉宽调制控制型号有IGBT驱动电路发出

8、；RCD保护电路用以缓冲IGBT在高频工作环境下关断时因为正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应岀的过电压。工作吋的波形图如下：43.2主电路的参数确定设计输入