《数字式开关电源》PPT课件

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1、2012届毕业答辩报告数字式开关电源的研究内容提要1课题研究意义及任务2研究思路及总体框架3硬件设计4软件流程5仿真结果6实验结果7结论数字式开关电源研究1课题意义及任务1.1意义在数字化浪潮与节能环保理念的共同推进下，数字式开关电源正在被快速产品化，其应用正在以强劲的势头向各个领域延伸，因此，本课题具有长远的现实应用意义。1.2任务正激电路：建模、设计、仿真、PCB2研究思路及总体框架2.1思路〈1〉掌握正激电路工作原理〈2〉建立数学模型〈3〉应用PSIM进行电路仿真〈4〉PCB设计〈5〉软件设计〈6〉系统调试2.2总体框架

2、3正激变换器建模正激变换器包含多种不同的拓扑形式，本次采用磁复位绕组式单管正激变换器，如图3-1所示。图3-1磁复位绕组式单管正激变换器应用状态空间平均法求出正激变换器输出到占空比的传递函数为：设计参数：MOSFET开关频率一般在250KH以下，IGBT的开关频率较低，且实际功率为180W左右，故选择IGBT作为电路中的开关管较合适；磁芯复位时间：因，所以占空比D<0.5，实际取。3.1正激变压器设计变压器的传输功率约为：根据功率查表知应选择PC40磁材料做的PQ40/40型号的磁芯，其每伏输入电压匝数为0.278匝，实验中最

3、恶劣直流输入电压为：故原边匝数：实际取副边匝数：实际取高频变压器是开关电源的关键部件，其参数和性能直接影响到整机的性能，为减小其寄生参数，提高其性能，应采用“三明治”绕法，即绕一层原边，绕一层副边，退磁绕组与原边并行绕制，其匝比为1:1；绕制时应尽量做工精良，线间紧密，线层光滑，以提高其性能。3.2IGBT选择正激变换器中，开关管承受的最大电压为开关管关断时承受的电压，此时开关管两端电压为：实际选择的开关管型号为GT15Q101，其耐压为1200VDC，最高开关频率50KHz.3.3退磁绕组二极管选择退磁绕组二极管应与开关管耐

4、压一样，都为716V，开关频率最低40KHz。实际选用的退磁绕组二极管型号为RHRP8120，其耐压为1200V，正向电流8A，最大恢复时间70ns,所以此二极管远远满足实际要求。3.4副边整流二极管选择整流二极管最低耐压应为开关频率最低40KHz。实际选用的整流二极管型号为MUR1560，其耐压为600V；正向电流15A，最大恢复时间60ns,所以也满足实际要求。3.5续流二极管选型续流二极管在IGBT开通时承受电压最大，其耐压值与整流二极管一样，最小耐压为179V，因此也选用MUR1560，满足实际要求。3.6滤波电感的设

5、计输出滤波电感可以通过假设最大允许的纹波电流△ILO来计算。假设电感纹波电流峰峰值为输出电流的15%，如图3-2所示。△ILO为电感电流峰峰值，△ILO（PK）为输出电流峰值。图3-2电感电流波形滤波电感的大小直接体现在输出电流上，电感量过大虽然电流纹波减小，但也意味着电感体积的增大，电感量与频率成反比，与负载电流成反比，电感体积与开关频率成反比，与负载电流成正比，电感量的大小可以使变换器工作在CCM模式和DCM模式，电感的能量处理能力与其体积成正比，实际采用的电感量为3mH。数字式开关电源研究3.7滤波电容设计滤波电容的设计

6、与电感相类似，先假设输出电压纹波为输出电压的2%，根据以下两式其中一个可以计算其最小电容量：根据第一个式子计算出的电容量为：电容的耐压值为输出电压的峰值，即为：数字式开关电源研究电容的大小关系到输出电压纹波，容量越大纹波越小，但也意味着电容体积增大，如果电容量要求比较大，应该多个电容并联使用，因为大的电容量意味着大的寄生参数，使电容滤波效果变差，在实际制作中用的是一个100V220uF的电容。总结：器件的详细参数计算与型号选择远远比此复杂，每个元器件都不同程度的存在寄生参数与误差，而且，很多参数都与温度存在着非线性的关系，在实

7、际中，难以有定量的计算，以上简单计算的参数都是其选用的最小值，制作过程中，为了安全考虑，使用的元器件都留有足够大的余量。数字式开关电源研究4DSP—TMS320F2812简介F2812是TI公司推出的数字信号处理芯片，本实验中主要涉及的有以下模块：1.高处理速度，最高时钟频率可达150M2.事件管理器模块（EVA和EVB）；由通用定时器产生PWM，还有3个由比较单元可以产生互补的PWM3.AD采样模块：12位AD共16路采样通道；4.SPI通信模块可以灵活的和其它控制器进行通信；开关电源属于恒值给定系统，用DSP进行控制远远足

8、够，以上模块足以对开关电源进行闭环、通信、显示等控制。数字式开关电源研究4.1驱动电路驱动芯片采用三菱公司生产的M57962，其接线图如图4-1。M57962具有以下特点：1.正负电源供电，可输出-12V偏压，使IGBT快速可靠关断。2.输入输出进行光耦隔离。3.具有过流保护