【正文】 整流電路圖 參數(shù)計算以及元器件的選型由于開關電源系統(tǒng)三路輸出分別為：15V，4A；12V，3A；5V，2A，則輸出功率如果考慮變壓器的效率80%，則整流電路的輸出功率應為：則可以設定整流電路輸入電壓U1=220v，輸出電壓100v、。整流輸出電壓為Vs=100V，則變壓器次級電壓U2 =Vs/=100/=考慮到變壓器二次側及管子的壓降，變壓器二次側電壓大約需要提高10%，則 U2==二極管的最大反向電壓二極管平均電流可選用1N4003/A（代用型號ZCI11B）整流二極管，最高反向工作電壓為200V,額定工作電流為1A。 變壓器參數(shù)則變壓器變比為：N=220/=9：5變壓器二次側電流有效值變壓器的容量為如果考慮變壓器的效率η=80%則 電容參數(shù)計算整流電路負載RL=U0/I0=100V/ = 在工程中，一般取由于 則選用、耐壓為150V的極性電解電容。第三章 DC/DC變換器的設計 DC/DC變換器進行功率變換，是采用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，控制開關元件的占空比來調整輸出電壓，將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波，它是開關電源的核心部分，開關電源DC/DC變換器有多種電路方式，常有的有工作波形為方波的脈寬調制（PWM）變換器以及工作波形為正弦波的諧振變換器?；竟ぷ髟砣鐖D31所示。圖31 DC/DC變換器的基本原理圖它是一種控制開關S通/斷時間的比例，用電抗器與電容器蓄積能量的元件。對續(xù)流的波形進行平滑處理，從而更有效地調整功率流的電路。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調制方式TS不變，改變ton（通用），二是頻率調制方式，ton不變，改變TS（易產生干擾）。DC/DC變換器按輸入輸出的隔離方式分有隔離方式與非隔離方式；按開關的控制方式分有自勵式和它勵式，以及脈寬調制、脈頻調制與幅度調制等多種方式。對于TRC變換器，有兩種工作方式：一種是保持開關工作周期Ｔ不變，控制開關導通時間的脈沖寬度調制（PWM）方式，二是保持導通時間不變，改變開關工作周期的脈沖頻率調制方式（PFM）。脈沖寬度調制（PWM）變換器就是通過重復通斷開關方式把一種直流電壓（電流）變換為高頻方波電壓（電流），再經(jīng)過整流平滑后變?yōu)榱硪环N直流電壓輸出。PWM變換器由功率開關管、整流二極管及濾波電路等元件組成。對PWM變換器，加在開關管S兩端的電壓及通過S的電流的波型近似為方波，如圖33所示圖32 PWM變換器的工作波形占空比D定義為： 功率轉換電路的選擇PWM型穩(wěn)壓電源功率轉換電路有挽推、全橋、半橋以及單端反激、單端正激等。 推挽式功率轉換電路控制開關晶體管VT1和VT2的基極，VT1和VT2以PWM方式激勵而交替通晰，將輸入直流電壓變換成高頻方波交流電壓。當VT1導通時，輸入電源電壓VI通過VT1加到高頻變壓器T1的初級繞組Nl，由于T1具有兩個匝數(shù)相等主繞組N1故在VT1導通時，在截止晶體管VT2上將加有兩倍的電源電壓2VI。當基極激勵信號消失時，一對開關晶體管均截止，其集電極施加電壓均均為2 VI。當下半個周期，VT2激勵導通，VT1截止，基極激勵信號消失，一對開關晶體管又都均截止，VCE1和VCE2均為VI。下一個周期五復上述過程。在品體管導通過程中，集電極電流除負載電流成分外，還包含有輸出電容器的充電電流和高頻變壓器的勵磁電流，它們均隨導通脈沖寬度的增加而線性上升。在開關的暫態(tài)過程中，由于高頻變壓器次級側開關整流二極管反向恢復時間內所造成的短路以及為了抑制集電極電壓尖峰而設置的RC吸收網(wǎng)絡的作用，當開關管導通時，將會有尖峰沖擊電流；在關斷瞬間，由于高頻變壓器漏感的作用，在集電極會產生電壓尖峰。 推挽式轉換電路的輸出電壓V0＝2NDVI，式中，N為變壓器的匝比，D為晶體管的占空比，其優(yōu)點是：轉換效率高；經(jīng)濟實用；變壓器的利用率高；輸入輸出間隔離；晶體管加相同電壓，控制電路直接對其激勵，不需要驅動變壓器。不足之處是：需要一對開關晶體管；晶體管的耐壓需要是輸入電壓的2倍；直流分量加到變壓器上，使其磁心易飽和。 全橋式功率轉換電路 工作原理是：當一組開關晶體管（例如VTVT4）)尋通時，截止晶體管(VTVT3)上加的電壓即為輸入電壓VI。當所有的晶體管截止時，同臂上的兩只開關晶體管共同承受輸入電壓即VI/2。由高頻變壓器漏感引起的電壓尖峰，當其超過輸入電壓時，反向并接在開關晶體管的集射之間的告訴續(xù)流二極管便導通，集電極電壓被鉗位在輸入電壓上。 由此可見，全橋式電路開關晶體管穩(wěn)態(tài)時其最高加的電壓即為輸入電壓，暫態(tài)過程的尖峰電壓亦被鉗位在VI，比推挽式電路低一半，晶體管可選用耐壓低的元件；而且，鉗位二極管將漏感儲能量饋送給輸入電源，有利于提高效率，并可獲得大功率輸出，可大于750W。缺點是：使用4只開關晶體管，需要4組彼此隔離的基極驅動電路，電路復雜，元器件多。 半橋式功率轉換電路工作原理簡介如下：當一對開關晶體管管截止時，若電容C01和C02的容量相等而且電路對稱，則電容中點A的電壓為輸入電壓的—半，即為VC01=VC02=VI/2。當VT1被激勵導通時，電容C01將通過VT1，和變壓器T1的初級繞組N1放電，同時，電容C02則通過輸入電源、VT1和VI的初級繞組Nl充電、中點A的電位在充放電過程中將按指數(shù)規(guī)律下降。在VTl導通終了時，VA將下降至VI/2—VI；接著是一對晶體管都截止的期間，此時，VCE1=VC01，VCE2=VC02都接近輸入電源電壓的一半；當VT2激勵導通時，電容C01將被充電，電容C02將放電，中點A電位在VT2導通終了時將增至VI/2+VI，即中點A的電位在開關過程中將在VI/2的電位上以177。VI的幅度作指數(shù)變化。當一個晶體管導通時，截止晶體管上加的電壓約為等于輸入電壓，晶體管由導通轉為截止的過程中，漏感引起的尖峰電壓被二極管鉗位，因此，開關管上承受的最高電壓不超過電源電壓。而且，晶體管的數(shù)量只是全橋式的一半，這是其優(yōu)點。但要得全橋和推挽式電路相同的輸出功率，開關晶體管必須流經(jīng)兩倍的電流，因此，一般適宜獲得中等功率輸出。然而半橋式電路具有抗不平衡能力。為此，獲得其廣泛應用。 正向激勵功率轉換電路 加在變壓器上電壓是振幅等于輸入電壓VI，寬度為開關導通時間TON的脈沖波形。變壓器次級側電壓經(jīng)過極管整流變?yōu)橹绷?。正激變換器的優(yōu)點：(1)正激變換器的銅損較低。因為使用無氣隙的鐵芯，電感值較高，原邊與副邊的峰值電流較小。因此，銅損較小。在多數(shù)情況下，減小程度不足以允許使用小一級尺寸的鐵芯，但會使變壓器的溫度稍為降低一些。 (2)副邊紋波電流明顯衰減。因為，在一定輸出負載時，輸出電感器和續(xù)流二極管的存在使得儲能電容電流保持在較小的數(shù)值上。正激變換器的能量儲存于輸出電感器是有利于負載的，儲能電容可以取得很小，因它只用來協(xié)助降低輸出紋波電壓。而且相對反激變換器而言，電容上通過紋波電流定額值要求小一些。(3) 如果加假負載，則效率會在同等功率輸出下，正激變換器集電極峰值電流小得多，開關管Tr的峰值電流較低。理由同(1)。(4)因為紋被電流小，紋被電壓小。 反向激勵功率轉換電路工作原理簡介如下：在晶體管VT1導通期間，變壓器T1的初級繞組N1中電流線性增長(VI=Ldi/dt )，繞組電感中存儲能量(1／2Li2)，此時，T1的次級側的二極管VD1阻斷電流流通；在晶體管VT1截止期間，電感中存儲的能量通過二極管VD1釋放給負載：反激變換器雖然不需要電感，但有開關管(包括原邊和副邊繞組)和濾波電容紋波電流大的不足；缺點是晶體管的尖峰電流較大，需要較大的濾波電容等。此電路適用于輸出功率為200W的電源。單端正激變換器主回路如圖34所示。它是在Buck電路的開關S與續(xù)流二極管D之間加入單端變壓隔離器而得到的。圖33 單端正激變換電路原理圖由于正激式變換器的隔離元件T1純粹是個變壓器，因此在輸出端需附加一個電感器L作為能量的儲藏及傳送元件。電路中必有一個續(xù)流二極管，同時也要注意到變壓器原邊和副邊線圈具有相同的同銘端。由于是正激工作方式，副邊有電感器，折算至原邊電感量較大。一般電感量越大越好，使得IP較小。變壓器T1的另一個繞組P2與二極管Dl串聯(lián)后接至Vs。這個繞組主要起去磁復位的作用。在Tr導通時，在原邊繞組接向電源Vs，同一時間內，副邊繞組把能量傳遞到輸出端。當Tr關斷時，續(xù)流二極管D3和儲能元件L構成放能的回路，繼續(xù)對負載電阻R0供能。 當晶體管TT導通時，設副邊電壓為Vs’，則電感L內的電流將直線增加，如下式所示： 當晶體管Tr關斷時，由于反激作用，電感上電壓反向，D3導通，構成續(xù)流回路，而電感上的電壓等于輸出電壓Vo(忽略二極管壓降)，L上電流iL的衰減由下式定義： 由上式可知，電感L的大小，只是影響diL/dt, 或者說，影響電流的峰—峰值。電流平均值應與輸出電流I0相等。 正激變換器輸出電壓的大小取決于變壓器的匝比和晶體管Tr的導通占空比——導通時間與周期的比，即導通占空比：式中 ——副邊與原邊的匝比——導通時間與周期的比，即導通占空比——原邊繞組施加的電源電壓（