开关电源设计_电力电子课设

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1、.....目录1概述12方案论述22.1整流平波32.2高频逆变42.3高频变压52.4高频整流62.5滤波器62.6保护电路62.7脉宽调制72.7.1脉宽调制原理72.7.2UC3842简介73参数设计93.1整流平波参数设计93.2逆变器参数设计103.3变压器参数设计103.3.1电源变压器铁芯内的磁感应强度分析113.3.2逆变电源变压器偏磁原因分析及抗偏磁措施113.3.3变压器参数计算123.4滤波器参数设计13心得体会14参考文献15符录16学习参考.....开关电源设计1概述所谓开关电源，广义上凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成为另一形态的主电

2、路都叫做开关变换电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源。开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以现在DC/DC变换器已实现模块化。开关电源的优点:功耗小，效率高。开关电路中，功率晶体管在信号源的激励下，交替工作在导通—截止和截止—导通的开关状态，转换速度很快，频率一般在几十到几KHz。体积小，重量

3、轻。由于去除了线性电源笨重的工频变压器，并且在功晶体管上的耗散功率大幅度降低之后，就省去了较大的散热片，因此开关稳电源的体积和重量都可以得到大大减少。稳压范围宽。开关电源的输出电压是由信号源的占空比或者信号源的率来调节的，输入电压的变化也可以通过变频或调宽进行补偿。在工频电网压有较大的变化或负载有较大的变化时，它仍能保证有较稳定的输出电压，以稳压范围宽、稳压效果好。滤波的效率大为提高，使滤波电容的容积和体积大为减小。开关电源的缺点:开关干扰严重。功率晶体管工作在开关状态，它产生的交流电压和电会对电路的其它器件产生尖峰干扰和谐波干扰，这些干扰如不能抑制、消除屏蔽，就会严重地影响

4、整个系统的工作。此外由于没有工频变压器的隔离，些干扰就会倒入电网，对周围的电磁环境产生谐波干扰。电路结构较复杂，故障率高，维修困难。开关电源的分类：学习参考.....开关电源因体积小、重量轻、效率高等优点，在中、小功率乃至大功率领域都得到了广泛的应用。从输入输出之间是否有变压器隔离分，可以分成有隔离和无隔离另类每一类中又有多种拓扑结构：Buck、Boost、Buck-Boost等。若按激励形式不通，可分为自激励式和他激励式两种。其中自激励式包括单管式变换器和推挽式变压器两种；他励式变压器按不同的调节模式分为：脉宽调制、脉频调制，脉冲跨周期调制等。脉冲宽度调制（PWM）的开关频

5、率恒定，通过调节导通脉宽来改变占空比，脉冲频率调制（PFM）的脉冲宽度恒定，通过调节开关频率来实现对电能的控制；脉冲跨周期调制（PSM）检测反馈反馈信号电平，决定是否在该时钟周期内工作。目前应用比较广泛的是脉冲宽度调制模式，包括正激式、反激式、半桥式和全桥式等。2方案论述本次设计任务的初始条件为：输入220V,50Hz的单向交流电压，要求输出双路直流电压：+10V，-10V，要求直流最大输出电流2A。AC/DC双路输出开关电源的设计，主要就是首先对输入的220V,50Hz的交流电源进行整流滤波，得到直流电压，再经过高频逆变得到高频交流电压，然后在经过高频变压器降压，再经过高频

6、整流得到脉动直流，最后经过滤波器得到要求的直流电。整体设计方框图如图1所示：整流滤波高频逆变变压器高频整流滤波器220V50Hz直流高频交流高频交流脉动直流直流保护电路脉宽调制控制（PWM）驱动图1整体设计方框图整流部分是利用具有单向导电性质的二极管构成的桥式电路来实现；学习参考.....滤波部分则是利用电容电感器件的储能效应，构成LC电路来实现的；高频逆变电路则是通过开关电力电子器件的开通关断性质实现的；高频变压器降压则是通过互感变压器实现降压的；高频整流则是通过整流器件实现交流变脉动直流的；而滤波器则是通过电容的滤波效应实现脉动直流向直流的转化的。2.1整流平波所谓整流，

7、就是把交流电变成直流电。整流滤波电路设计如图2所示：图2整流平波电路设计图整流电路工作原理：在输入交流电压的正半周期，二极管D1、D4承受正向电压导通，D2、D3承受反向电压截至，整流输出电压等于输入电压；在输入交流电压的负半周期，二极管D2、D3承受正向电压导通，二极管D1、D4承受反向电压截至，输出电流是输入电流的相反数。整流电路工作时的波形如图3所示：由图3可知，经过二极管整流桥后，输入的正弦电压成了正的电压，同时由于电容电感的储能效应，整流桥输出的电压和电流会进一步变的平直。当然电容量越大，滤波