大功率开关电源的设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化大功率开关电源的设计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。开关电源已经应用于各种电子设备中，正是开关电源广阔的应用前景，为开关电源技术发展提供了强大的动力。本文是对所搜集资料的梳理，以期对开关电源有一个全面的了解。一、开关电源的分类开关电源种类繁多，按工作性质分，可分为“硬开关”和“软开关”两种。所谓硬开关，是指电子脉冲、外加控制信号强行对电子开关进行“通”和“断”，而与电子开关自身流过的电流以及两端施加的电压无关。显然，开关在接通和关断期间是有电流、电压存在的，因此这种工作

2、方式是有损耗的。但是它比其它变换电源的控制形式简单得多，成本也低，所以硬开关在很多地方仍然在应用，如脉宽调制(PulseWidthModulation，PWM)器就属于硬开关。目前，很多开关电源都用PWM来控制。另一类叫做软开关，电子开关在零电压下导通，在零电流下关断。可见，电子开关是在“零状态”下工作的，所以理论上它的损耗为零，软开关对浪涌电压、脉冲尖峰电压的抑制能力很强，其工作频率可以提高到5MHz以上，开关电源的重量和体积则可以进行更大的改变。为了实现零电压“通”和零电流“断”，我们常采用谐振的方法。利用谐振电路可实现正弦波振荡，当振荡到零时，电子开关导通

3、，称之为零电压导通(ZeroVoltageSwitching，ZVS)。同样，流过电子开关的电流振荡到零时，电子开关关断，称之为零电流关断(ZeroCurrentSwitching，ZCS)。总之，电子开关具有零电压导通、零电流关断的外部条件，这种变换器称为准谐振变换器。它是在脉宽调制器上附加谐振网络而形成的，固定电子开关导通时间，通过调整振荡频率，最终使电路产生谐振，从而获得准谐振变换器的模式。准谐振变换器开关电源的输出电压不随输入电压的变化而变化，它的输出电流也不随用电负载的变化而变化，这种开关电源的主变换器依靠开关频率来稳定输出参数，称之为调频开关电源。调

4、频开关电源没有脉冲调制开关电源那么容易控制，再加上准谐振电路电压峰值高，开关所受的应力大，目前还没有得到广泛的应用[1]。从输入、输出有无变压器隔离来说，直流-直流(DC-DC)变换分为有变压器隔离和没有变压器隔离两类。非隔离型有六种拓补结构，即降压(Buck)型电路、升压(Boost)型电路、升降压(Buck-Boost)型电路、Cuk型丘克电路、Sepic型电路和Zeta型电路。隔离型开关电源分为正激型、反激型、半桥型、全桥型和推挽型五种。按激励方式分，有自激式和他激式两种。自激式包括单管式和推挽式，他激式有四种类型，分别为脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调

5、制(PFM)、脉冲密度调制(PDM)和混合调制,其中用得最多的是脉冲宽度调调制变换器[1]、[2]、[3]。二、国内开关电源的发展概况(1)电源技术的发展国内开关电源技术的发展，起源于20世纪70年代末80年代初。经过20多年的发展，开关电源技术有了重大进步和突破。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化；控制技术的发展以及专用控制芯片的生产，使开关电源的动态性能和可靠性大大提高；有源功率因数校正技术(APFC)的开发，提高了AC/DC开关电源的功率因数，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率[11]。集成化是开关电源的一个重要发展方向。集成化的目的

6、不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。另外，大功率的开关电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作[6]。在节能减排深入人心的今天，自然要求开关电源朝“绿色”方向发展。电源系统的绿色化有两层含义：首先是节电，这样就能减少对环境的污染；其次是要求电源不能(或很少)对电网产生污染[7]。(2)电源市场的发展我国信息产业、国防工业、家电行业，特别是电信业的迅猛发展，是电源市场发展的强大推动力。据国家统计局最新资料显示，当前我国电子信息

7、产业的产区、产出、销售总规模以及对国家经济增长的贡献，均居全国各工业行业之首，成为我国工业第一支柱产业。国内成规模的企业有十几家，国产开关电源已占据了相当市场，一些大公司自主开发的电源系列产品已获得广泛认同，在市场竞争中颇具优势，并开始出口。同时也应看到，也有不少进口品牌，在这一领域已经形成了竞争局面[10]。(3)电源标准的制定20世纪90年代初，高频开关电源的应用刚刚在电子、电信行业起步，适时颁布的《通信用高频开关整流器》和《通信局(站)电源系统总技术要求》等标准对指导生产、服务用户起到了重要作用，对高频开关电源在电信行业的迅速推广也起到了积极作用。随着市场

8、的扩大，用户对电源智能化