级联开关电源硬件设计毕业设计中期报告

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1、毕业设计（论文）中期报告题目：级联开关电源硬件设计系别电子信息系专业电气工程及其自动化班级姓名学号导师一、设计（论文）进展状况1．整流电路的设计:本设计的输入电压为电网电压，但实际电网电压有波动，一般情况下，电网的波动为：-10%~+10%。而整流滤波电路的作用是将交流输入电压220V，转换为功率变换器所需的直流电压。本文采用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源给后级的功率放大电路。图1(a)为仅用电容滤波的单相不可控整流电路，在实际应用时为了抑制电流冲击，在直流侧串入小电感，使电流id的变化趋缓，有效抑制电流冲击如图1

2、(b)所示。图1(a)无小电感的电容滤波图1(b)有小电感的电容滤波二极管的选择：（考虑电网波动）二极管的最大整流平均电流IF和最高反向工作电压URM分别满足，IF>0.695A,URM>342.2V。电容的选择：为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足，RLC=(3～5)T/2，由此可知，C=191～319uF，电容的耐压值为U>342V，实际选择容量为300uF、耐压350V的电容做本电路的滤波电容。在电子线路中，滤波电感L作用在于限制电流波动，电感值的选择原则是电流波动的最大值不超过峰值电流的根

3、据参数计算，我们可知L>4.39H。2.H桥主电路的设计在开关电源中，电力电子器件是最为关键的元器件。为降低器件的功率损耗、提高电源的工作效率，电力电子器件通常工作在开关状态，因此又称为开关器件。电力电子器件有很多种，如SCR，GTO,GTR,MOSFET和IGBT。由于它们的电流容量、开关速度以及其它特性各不相同，所以它们在逆变电路或逆变器中的应用也不尽相同。MOSFET是近几年发展最快的电力电子器件之一。它的显著特点就是用栅极电压来控制漏极电流，因此所需驱动功率较小、驱动电路简单；又由于它只靠多数载流子导电，因此就没有

4、少数载流子导电所需的存储时间，是目前开关速度最快的电力电子器件，在中小功率电力电子设备中，是应用最为广泛的器件。根据上述MOSFET的优点以及本课题研究的开关电源系统的要求，我们选用MOSFET作为主回路的功率开关器件。本设计中有三个H桥电路，每个H桥电路中MOS管的选择以及MOS管缓冲电路的设计选择如图2所示。图23．驱动电路的设计众所周知,IR公司的集成功率电路IR2110具有集成度高、功能完善、性能稳定等优点在功率变换器主开关器件的驱动中得到了广泛应用。采用IR2110芯片的优点正在于,其内部特殊的自举电路结构,使所

5、需电源数目减少到1个,并且控制的可靠性得到较好改善。管脚图如下：图3aIR2110管脚图IR2110引脚功能及特点简介：LO（引脚1）:低端输出COM（引脚2）:公共端Vcc（引脚3）:低端固定电源电压Nc（引脚4）:空端Vs（引脚5）:高端浮置电源偏移电压VB(引脚6):高端浮置电源电压HO（引脚7）:高端输出Nc（引脚8）:空端VDD（引脚9）:逻辑电源电压HIN（引脚10）:逻辑高端输入SD（引脚11）:关断LIN（引脚12）:逻辑低端输入Vss（引脚13）:逻辑电路地电位端，其值可以为0VNc（引脚14）:空端驱动

6、器件IR2110可输出高达2A的驱动电流，因此可满足驱动功率的要求。图3b为实验中的IR2110连线图。10，12脚分别接脉冲信号发生器控制电路的高低输入，7，1脚分别接同侧的两个H桥的MOS管。具体连接图如下所示：图3bIR2110电路图4．控制电路的设计采用C8051F330单片机作为驱动电路的主控芯片，由于其内部电源为3.3V，而IR2110为5V，因此采用驱动74HC245芯片使得功率放大，然后接IR2110的输入端。通过编程实现对IR2110的控制。图4a采用单片机控制驱动IR2110C8051F330器件是完全

7、集成的混合信号片上系统型MCU。管脚如图4b图4b单片机C8051F330管脚图5．高频变压器稳压电路的设计偏磁是指变压器铁心工作磁滞回线中心点偏离零点，正反向脉冲过程中磁通工作状态不对称的现象。在高频变压器耦合的全桥电路中，功率开关元件的饱和压降、存储时间的不同以及其它原因都会造成电压波形正负半波不对称，即高频变压器中正负伏秒值不平衡，从而造成偏磁现象。逆变电路中高频变压器偏磁积累，铁心严重饱和，导致电流迅速上升，逆变失败而烧毁开关管。所以，在桥式逆变回路中必须采取抑制变压器偏磁的措施。采用的抑制磁偏方法如图5b所示。在

8、变压器一次绕组加入一个串联耦合电容C后，与不平衡的伏秒值成正比的直流偏压将被此电容滤掉，即移动了直流电平，这样在工作期间就会平衡电压的伏秒值。另外，为了防止电容与变压器的漏感形成自激振荡，在回路中加入阻尼电阻。图5b抑制变压器偏磁措施的全桥逆变器二、存在问题及解决措施存在问题：1．确定各个电路的设计方案