AC-DC反激式电源

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1、AC｜DC反激式电源*******AC-DC反激式电源课程设计引言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。开关电源是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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IGBT和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。1设计分

2、析1.1开关电源的组成部分开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。其电路比较复杂，基本构成如图1所示。输入电路控制电路输出电路220VDC图1开关电源基本构成功率变换电路12V、5VDC主要由以下5部分构成：①输入整流滤波器：包括从交流电到输入整流滤波器的电路；②功率功率管（VT）及高频变压器（T）；③控制电路（PWM调制器），含振荡器、基准电压源、误差放大器和PWM比较器，控制电路能产生脉宽调制信号，其占空比受反馈电路的控制；④输出整流滤波器；⑤反馈电路。除此之外，还需增加偏置电路、保护电路等。其中，

3、PWM调制器为开关电源的核心。1.2开关电源的工作过程交流电网电压进入输入电路后，经输入电路中的线路滤波器、浪涌电流控制电路以及整流电路，变换成直流电压。其中线路滤波器及浪涌电流控制电路的主要作用是削弱由电网电源线进入的外来噪声以及抑制浪涌电流，整流电路则完成交流到直流的变换，可分为电容输入型和扼流圈输入型两大类，开关电源中通常采用电容输入型。功率变换电路是整个开关电源的核心器件，它将直流电压变换成高频矩形脉冲电压，其电路主要由开关电路和变压器组成。开关电路的驱动方式分为自激式和他激式两大类；开关变压器因是高频工作，其铁芯通常采用铁氧体磁芯或非晶合金磁芯；开关晶

4、体管通常采用开关速度高，导通和关断时间短的晶体管，最典型的有功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅型双极晶体管（IGBT）等三种。输出电路是将高频变压器次级方波电压经过高频整流滤波电路整流成单向脉动直流，并将其平滑成设计要求的低纹波直流电压，供给负载使用。1.3脉宽调制器的基本原理脉宽调制式开关电源的工作原理如图2所示。220V交流电u首先经过整流滤波电路变成直流电压，再由功率开关管VT斩波、高频变压器T降压，得到高频矩形波电压，最后通过整流滤波后后的所需要的直流输出电压。脉宽调制器能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的

5、通、断状态，进而调节输出电压的高低，达到稳压目的。锯齿波发生器用于提供始终信号。利用取样电阻。误差放大器和PWM比较器形成闭环调节系统。输出电压经R1、R2取样后，送至误差放大器的反相输入端，与加在同相输入端的基准电压进行比较，得到误差电压，再用的幅度去控制PWM比较器输出的脉冲宽度，最后经过功率放大和降压式输出电路使保持不变。为锯齿波发生器的输出信号。基准电压源锯齿波发生器电路图２　脉宽调制式开关电源的工作原理ＰＷＭ比较器驱动信号输出误差放大器开关电源输出采样电压2方案设计2.1设计要求初始条件：输入交流电源：单相90V～230V，要求完成的主要任务:1、输出

6、直流电压：12V。2、直流输出电流5A。3、效率＞80%4.纹波系数0.42.2.2方案设计电源输入，即单相交流电压。输出为：12V直流电压，电流5A。交流电220V经过一个整流滤波电路后得到直流电压，送入DC-DC降压斩波电路，控制电路提供控制信号控制MOSFET管的关断，调节直流电压的占空比，最后经过LC滤波电路得到所需电压。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图3所示。整流滤波脉冲宽度调制（PWM）滤波220VAC图３整体设计方框图降压斩波电路保护电路12VDC整流部分是利用具有单向导通性的二极管构

7、成桥式电路来实现的；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（），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，最终控制输出电压（或电流）的稳定。2.3整流滤波部分整流电路工作原理：在输入交流电压的正半周期，二极管D1、D4承受正向电压导通，D2、D3承受反向电压截至，

8、整流输出电压等于输入电压