新型谐振式高效智能开关电源结题(提交)

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1、实用塔里木大学大学生创新性实验计划项目结题报告项目名称：新型谐振式高效智能开关电源项目编号：TDEGCX09055项目负责人：张少鹏计划起止年月：2009.7学院、年级、专业：机电学院电气化12指导教师：王丽实际完成日期：2010.12批准经费：2000元主要研究人员：侯志超、杨爱平塔里木大学教务处制文档实用一、填写要求1.主要研究内容。本项目旨在针对目前问世的平板电视机，由于平板电视机的厚度相对很薄。这要求电源的厚度也很薄，仅仅25mm。这样，研究谐振式高效智能开关电源已成为当前的热点问题。这里以35英

2、寸液晶电视机为研究对象，其供电背光电源为24V/8A，还有其他辅助电源12V3A、、8V/1.5A、5V/6A和待机电源5V/2A，共计约20W。所要解决的关键问题是：①尽可能薄；②尽可能高的效率来尽可能的降低电源自身损耗而导致的发热；③由于平板电视机有微弱信号的模拟电路，故其电源需要尽可能低的电磁干扰（EMI）。综合以上三方面的因素，这里采用谐振零电压开关工作模式，提高效率，降低EMI。谐振式电源控制器的设计，以及如何有效的降低EMI的问题。1.1谐振式电源的基本原理谐振式电源是新型开关电源的发展方向。

3、它利用谐振电路产生正弦波，在正弦波过零时切换开关管，从而大大提高了开关管的控制能力，并减小电源体积。同时，也使得电源谐波成份大为降低。另外，电源频率得到大幅度提高。PWM一般只能达到几百K，而谐振开关电源可以达到1M以上。普通传统的开关电源功率因素在0.4-0.7,谐振式电源结合功率因素校正技术，功率因素可以达到0.95以上，甚至于接近1。从而能有效的抑制对电网的污染。谐振电源的组成包括控制器、励磁变压器（中压电源）、电抗器和电压测量装置等四个部分。各部分的主要作用如下：交流电源经过整流后变换成直流，然后

4、通过逆变电路变换成交流，通过控制逆变电路来改变逆变输出的频率和电压。控制器主要用来控制输出电压和回路谐振频率及过压保护、击穿保护、过流保护区。励磁变压器用来给谐振电抗器提供能量的变压器；电抗器用来同电容进行谐振，获得高电压或大电流；电压测量装置采用电容元件，由高压臂和低压臂组成的转换装置。通常低压臂的电压控制在交流100伏～200伏，用来测量高压端电压。1.2谐振开关谐振开关电源分为ZCS电流谐振式开关电源(零电流开关)和ZVS电压谐振式开关电源（零电压开关）。如下图1所示。文档实用ZCS电流谐振开关中，

5、Lr、Cr构成的谐振电路通过Lr的谐振电流通过S，通过控制开关在电流过零时进行切换。这个谐振电路的电流是正弦波，而Us为矩形波电压。图1（a）电流谐振式开关电源图1(b)电压谐振式开关电源ZCS电压谐振开关中，Lr、Cr构成的谐振电路通过Cr的谐振电流通过S，通过控制开关在电压过零时进行切换。这个谐振电路的电压是正弦波，而Is为矩形波电压。谐振开关中的所谓“谐振”并不是真正理论上的谐振，而是L、C电路在送电瞬间产生的一个阻尼振荡过程。1.3变换器方案根据上述分析，本项目采用LLC半桥谐振变换器，如下图2所

6、示。其控制思想是：在降低开关管的di/dt和dv/dt同时，还要将输出整流二极管的反向恢复过程避开开关管的开通过程。这样输出整流二极管就可以在开关管开通前完成反向恢复，消除输出整流二极管的反向恢复对开关管开通过程的影响。图2LLC半桥谐振式变换器电路控制特点如下，在开关工作频率低于LC谐振频率时，输出整流器在LC谐振电流下降到零后自动关断，开关管开通使输出整流器的反向恢复结束，所产生的电磁干扰相对低；而且也不会产生对开关管不利的由于输出整流器的反向恢复所造成的开关管的开通损耗。满足设计要求。1.4整个系统

7、控制方案系统控制方案框图如下图3所示。文档实用图3整个系统控制方案1.5具体电路设计其中核心元器件参数选择如下：1)输入整流滤波电容器，一般为220~330μF，为了使电容器具有比较大的额定纹波电流，一般选择细长型电解电容器，采用卧式装配。2)谐振电感选用变压器漏感的方式实现，可以减少元件数量，简化电路。3)变压器采用低高度磁芯和的卧式骨架。4)为降低成本，输出整流器选择肖特基二极管，不采用同步整流器。具体电路如图4所示。图4整体设计电路文档实用2.项目完成情况（与预期计划及目标比较，说明实际完成情况）及

8、取得的社会、经济效益。2.1项目完成效果本项目设计了一款应用于平板电视的高效智能开关电源。采用半桥谐振式零电压变换器设计开关电源，整体性能完善，控制可靠，效能高，满载运行时效率可达80%以上。可以工作在50~500kHz宽范围频率下，当过热、过电压的恶劣故障条件下关闭输入。2.2经费使用情况开支项目金额（元）备注资料费200购买参考书籍、资料打印实验元器件、PCB板1200购买元器件、PCB制板仪器设备费300测试辅助设备测试