电力电子技术小型开关电源的设计.pdf

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1、湖南工程学院课程设计课程名称电力电子技术课题名称小型开关电源专业电气工程及其自动化班级学号姓名指导教师湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：小型开关电源的设计专业班级：电气工程学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期2011年5月24日设计完成日期2011年6月4日设计内容与设计要求一.设计内容：1.分析开关电源的结构及功能2.介绍小型辅助开关电源设计要求和方案选择3.小型开关电源主电路设计(主电路的选用依据和原则,主电路的设计及分析,主开关的选用依据和原则,元器件定额及选型)4.小型开关电源控制电路设计及元器件选型5.小型开关电源变压器设计二、设计要求：1、思路

2、清晰，给出整体设计和电路图；2、给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告；主要设计条件1.电机控制器中需要性能可靠的电源，否则弱电控制失效，强电设备将会损失严重。本设计性能可靠的小型开关电源，为电机控制器的弱电控制部分提供辅助电源，辅助电源要求如下：输入电源是三相交流220VAC,50HZ,输出电压是直流电压±15.0V,0.1A;±12.0V,0.05A;+15.0V,0.2A;+5.0V,0.8A。2.提供设计要求,提供实验室.说明书格式1．课程设计封面；2．任务书；3．说明书目录；4．正文5．总结与体会；6.参考文献7、课程设计成绩评分表进度安排1:课题内容介绍和查找资料；2:总

3、体电路设计和分电路设计；3:写设计报告，打印相关图纸；4.答辩参考文献1.《电力电子技术》2.《现代逆变技术及其应用》3.《交流电机变频调速技术》4.《电机控制》目录第1章开关电源的功能及结构1.1开关电源的功能1.2开关电源的结构1.3开关电源的工作原理第2章开关电源总体设计要求与方案2.1开关电源总体设计要求2.2开关电源总体设计方案第3章小型开关电源主电路设计3.1主电路的选用与原则3.2主电路的设计与分析3.2.1整流电路3.2.2高频逆变-变压器-高频整流电3.3主电路的工作流程及元器件的选用3.3.1电感参数及电容参数计算3.3.2变压器的匝数的计算3.3.3功率计算3.3

4、.4磁芯的选用第4章总结与体会第1章开关电源的功能及结构1.1开关电源的功能开关电源输入端直接将交流电整流变成直流电，再在高频震荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。在电感（高频变压器）的帮助下，输出稳定的低压直流电。由于变压器的磁芯大小与他的工作频率的平方成反比，频率越高铁心越小。这样就可以大大减小变压器，使电源减轻重量和体积。而且由于它直接控制直流，使这种电源的效率比线性电源高很多。这样就节省了能源，因此它受到人们的青睐。开关电源有好多优点，一是稳压范围宽，在一定范围内输出电压与输入电压变化无关，电源可以在80V－240都可以正常工作，是其它方式电源无法比拟的。

5、二是效率高，由于采用开关震荡工作方式，热损耗特别少，发热低。三是结构简单，相对于其它相同功率的电源，开关电源的体积与重量要少得多。因此，在众多的电子设备中，开关式电源已经是相当普遍。他的输出可分多组抽头，一般输出有5、12、14、18、26、52、115、190伏等。电视机、显示器、打印机等都用的是开关电源。1.2开关电源的结构交流输入、直流输出的开关电源将交流电转化为直流电，其典型的能量变换过程如图1-2所示：图1-2开关电源能量变换过程高频逆变-变压器-高频整流电路时开关电源的核心部分，电路采用的是隔离型直流-直流变流电路。针对不同的功率与输入电压，我们可以选取不同的电路。整流电路

6、普遍采用二级管构成桥式电路，直流侧采用大电容滤波，电路结构简单、工作可靠、成本低，效率比较高。1.3开关电源的工作原理开关电源开关电源一般都采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是效率高、功率密度高、可靠性高。开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，对输入电压的变化的动态响应慢，很难达到较高的线性调整率精度；后者是一个电压、电流双闭环控制系统，对输入电压和输出负载的变化的瞬态响应均快，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。脉宽调制器能产生频率固定而脉冲宽度可以调节的驱动信号，控制大功率开关管的通断状态来调节输出电压的大小，达到稳压目的，锯齿波发生器

7、提供恒定的时钟频率信号，利用误差放大器的电流测定比较器形成电压闭环，利用电流测定、电流测定比器构成电流闭环，在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节驱动信号的占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。假如电源电压变化或负载发生变化使输出电压升高时，则脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，即减小输出PWM波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间变短，斩波后的电压平均值下降，从而达到稳压目的，反之