全桥式小功率开关稳压电源设计【文献综述】

《全桥式小功率开关稳压电源设计【文献综述】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化全桥式小功率开关稳压电源设计一、前言能源问题在全球越来越受到重视，人们对电子产品的能耗问题也变得愈来愈关注，怎样提高供电效率，降低功耗成为一个需要迫切解决的问题。而传统的线性稳压电源电路存在着效率低、体积大、消耗铜铁量大，工作温度高及调整范围小等缺点[1]。于是为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源。开关式稳压电源简称开关电源（SwitchingModePowerSupply，SMPS），在这种电源中，起调整稳压控制功能的器件始终工作在开关状态。开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换[2]。

2、随电力电子技术在半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、发热量低、效率高、纹波小、噪音低等优良特性而逐渐取代传统技术制造的线性稳压电源，并广泛应用在诸如计算机、电视机、摄像机、游戏机等电子设备上。二、主题1、开关电源的发展历史与状况现有电源主要由线性稳压电源和开关稳压电源两大类组成。在开关电源出现之前使用的一般是线性稳压电源，其功率管处于线性工作状态[10]。传统的晶体管串联调整稳压电源就是连续控制的线性稳压电源，这种技术比较成熟[11]。但这种电源存在着体积大、效率低、发热量大等难以克服的缺点，很难满足现代电子设备发展的要求。于是

3、在20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻、为目标，为搭载火箭开发了开关电源[11]。20世纪60年代，刚开始开关电源的开关频率仅为数千赫兹，随着磁性材料性能及开关器件的改进，其频率不断提高。巨型晶体管（GTR）的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世，那时确定的开关电源的基本结构一直沿用至今[7]。然而当开关频率达到10kHz左右时，变压器、电感等磁性元件发出的噪声变得很刺耳。在20世纪70年代，随着电力MOSFE7T的应用，开关电源的频率较使用GTR的开关电源有了很大的提高。开关频率终于达到20kHz以上，突破了人耳听觉极限，从此进入

4、“无声”的频域。但在硬开关技术发展和应用的同时，研究人员也认识到了开关电源中硬开关的不足，开始了对软开关技术进行研究。全谐振变换器技术就是在70年代最先出现的工作模式。它是负载谐振型变换器，按照谐振元件的谐振方式，分为串联谐振变换器和并联谐振变换器两类[3]。全谐振变换器采用频率调制的方法，它与负载关系很大，且对负载变化很敏感。在谐振变换器中，谐振元件一直谐振工作，参与能量变换的整个过程[12]。接着在20世纪80年代中期出现了准谐振和多谐振变换器技术，这类变换器中的谐振元件只参与能量变换的某一个阶段，而不是全程。末期又发明了零开关变换器技术，分

5、为零电压开关PWM变换器和零电流开关PWM变换器。这类谐振元件的谐振工作时间缩短到为开关周期的1/10一1/5。20世纪90年代初出现零转换技术，分为零电压PWM变换器和零电流转换PWM变换器。其特点是辅助谐振电路只是在主开关管开关时工作一小段时间，实现主开关管的软开关，其它时间则停止工作。其损耗很小。目前，软开关技术已获得了广泛的应用。到了21世纪，人们已经开始关注绿色环保的问题，开关电源的节能和低污染成为研究的重要课题。为了提高开关电源的功率因数，出现了功率因数校正技术（PFC），即治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率，使开关电源

6、进入快速发展期[2]。2、开关电源的基本构成及分类（1）、开关电源基本结构开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。一般来说，典型直流输出的开关电源结构大致由输入电路、DC/DC变换电路、输出的整流滤波、功率因数校正（PFC）、保护电路五个主要部分组成，如图1所示。其中开关电源的核心是DC/DC变换器，它有多种电路形式，常用的有工作波形为方波的PWM变换器和工作波形为准正弦波的谐振型变换器。7控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的，为一脉冲宽度调制器，主要由采样电

7、路、比较放大电路、PWM脉宽调制及基准电压等电路构成。目前，这部分电路已被集成化，制成了各种开关稳压电源用集成电路[10]。图1（2）、开关电源的种类现有的开关电源由AC/DC和DC/DC两大类组成，DC/DC变换器模块化的设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，然而AC/DC变换器由于其自身的特性，在模块化的进程中遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。DC/DC开关电源，顾名思义就是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，亦称为直流斩波器。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽T不变，改变频率F的调制方式，这种方式比较通用，二是频率F不变，改变脉宽T的

8、调制方式，这种方式易产生干扰。具体的电路有降压斩波器Buck电路，升压斩波器Boost电路，降压或升压斩波器Buck－Boost电路，降