【正文】 鍵器件的選型 ......................................錯誤 !未定義書簽。 整流橋晶閘管選型 ..................................錯誤 !未定義書簽。 IV 輸入整流電容的選擇 ................................錯誤 !未定義書簽。 DCDC變換器開關(guān)管的選擇 ...........................錯誤 !未定義書簽。 輸出整流二極管的選型 ..............................錯誤 !未定義書簽。 結(jié)論 ...................................................錯誤 !未定義書簽。 致謝 ..................................................................19 參考文獻(xiàn) ..............................................................20 1 緒 論 電力電子技術(shù)與裝置的市場需求與日俱增，其中電源是電力電子技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。隨著微電子制造技術(shù)的進(jìn)步，計算機(jī)、通信設(shè)備、家用電 器得到飛速發(fā)展，這些設(shè)備內(nèi)部往往需要采用直流穩(wěn)壓電源供電。很多關(guān)鍵的設(shè)備還需要不間斷電源，以確保市電停電時設(shè)備仍能工作。 近年來，隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的電子元器件、新電磁材料、新變換技術(shù)、新控制理論及新的軟件不斷的出現(xiàn)并應(yīng)用到開關(guān)電源，使開關(guān)電源達(dá)到了頻率高、效率高、功率密度高、功率因數(shù)高、可靠性高。因此，許多領(lǐng)域，例如郵電通信、軍事裝備、交通設(shè)施、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備、家用電器等都越來越多的應(yīng)用開關(guān)電源，并取得了顯著效益。 隨著芯片集成度的不斷提高，電子設(shè)備內(nèi)功能部件的體積不斷減小，因而要求設(shè)備內(nèi) 部電源的體積和重量不斷減小。提高開關(guān)頻率是減小開關(guān)電源體積和重量的基本措施，因為變壓器和電感電容等濾波元件的體積和重量隨頻率的提高而減小。高頻化、小型化、模塊化和智能化是直流開關(guān)電源的發(fā)展方向。高頻化是小型化和模塊化的基礎(chǔ)，目前開關(guān)頻率為數(shù)百 kHZ至數(shù) MHz的開關(guān)電源已有使用。功率重量比或功率體積比是表征電源小型化的重要指標(biāo)， 50w/in 的開關(guān)電源早已上市，目前己向 120W/in 發(fā)展。模塊化與小型化分不開，同時模塊化可提高電源的可靠性，簡化生產(chǎn)與使用。模塊電源的并聯(lián)串聯(lián)和級聯(lián)既便于用戶使用，也便于生產(chǎn)。智能 化是便于使用和維修的基礎(chǔ)，無人值守的電源機(jī)房、航空和航天器電源系統(tǒng)等都要求高度智能化，以實現(xiàn)正常、故障應(yīng)急和危急情況下對電源的自動管理。 現(xiàn)代越來越復(fù)雜的電子設(shè)備對電源提出了各種各樣的負(fù)載需求。一個特定用途的電源裝置，應(yīng)當(dāng)具有符合負(fù)載要求的性能參數(shù)和外特性，這是基本的要求。安全可靠是必須加以保證的。高效率、高功率因數(shù)、低噪音是普遍關(guān)注的品質(zhì)。無電網(wǎng)污染、無電磁干擾、省電節(jié)能等綠色指標(biāo)是全球范圍的熱門話題，并有相關(guān)的國際和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行約束。 電源技術(shù)發(fā)展到今，己融匯了電子、功率集成、自動控制、材料、傳感、 算機(jī)、電磁兼容、熱工等諸多技術(shù)領(lǐng)域的精華，已從多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科成長為獨樹一 2 幟的功率電子學(xué) [1]。 電源電壓的變換，要有一種基礎(chǔ)的技術(shù)，使得變換簡單，成本低，體積重量小、容易控制輸出電壓、變換方式等，由此，產(chǎn)生了一種電源變換技術(shù)，叫做開關(guān)電源技術(shù)，最早開始應(yīng)用也就是上世紀(jì) 90 年代初，這種技術(shù)的核心就是先將電壓能量統(tǒng)一變成直流，然后切成間隔脈沖，通過脈沖的占空比實現(xiàn)控制能量輸出多少，來調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，由于這種方法去掉了變壓器，所以體積減小重量減輕，控制簡單。 如今都提倡綠色化、環(huán)保節(jié)能，而開關(guān)電源可以做 到相比其他電源更優(yōu)秀。 首先是顯著節(jié)電 , 這意味著發(fā)電容量的節(jié)約。發(fā)電造成環(huán)境污染的重 , 通過節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染。并且開關(guān)電源能很好的防止高次諧波對電網(wǎng)的污染，提高功率因素。直流開關(guān)穩(wěn)壓電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源一般多采用脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制方式。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開關(guān)電源逐步向高頻化方向發(fā)展。高頻化使開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，因此，研究、開發(fā)高質(zhì)量的開關(guān)電源就變得十分必要，尤其在節(jié)約能源、節(jié)約資源 及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義 [2]。 直流開關(guān)穩(wěn)壓電源主電路的設(shè)計，主要包括：輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。 本文 設(shè)計的直流開關(guān) 穩(wěn)壓 電源主要應(yīng)用于 儀器儀表的 開關(guān)電源，確定 技術(shù)指標(biāo)如下 : (1) 電網(wǎng)輸入電壓：交流 220V； (2) 電網(wǎng)頻率： 50Hz； (3) 輸出電壓：直流 24V； (4) 輸出最大電流： 10A。 3 1 直流開關(guān)電源主電路的設(shè)計 開關(guān)電源的基本原理與組成特點分析 開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種 , 實際應(yīng)用中 , 調(diào)寬式使用的較多 , 在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中 , 絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理如圖 11所示。 圖 11 調(diào)寬式開關(guān)電源的基本原理 對于單極性矩形脈沖來說，其直流 平均電壓 U0 取決于矩形脈沖的寬度 , 脈沖越寬 ， 其直流平均電壓值就越。其中有 :U0=UmT1/T 式中， Um 為矩形脈沖的最大電壓值；T為矩形脈沖周期， T1為矩形脈沖寬度。由此可知 , 當(dāng) Um 與 T不變時，直流平均電壓 U0 將與脈沖寬度 T1 成正比。這樣，只要設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄， 就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的 [3]。 開關(guān)穩(wěn)壓電源（簡稱 開 關(guān) 電源 ）是利用現(xiàn)代 電力電子 技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。 開 關(guān) 電源 一般多采用脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制方式。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開關(guān)電源逐步向高頻化方向發(fā)展。高頻化使開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，因此，研究、開發(fā)高質(zhì)量的開關(guān)電源就變得十分必要，尤其在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。 開關(guān)穩(wěn)壓電源具有，效率高，輸出功率大，輸入電壓變化范圍寬，節(jié)約能耗等優(yōu)點， 而被廣泛使用在各個行業(yè)和領(lǐng)域中。開關(guān)電源的工作原理就是通過改變開關(guān)器件的開通時間和工作周期的比值即占空比來改變輸出電壓，通常有三種調(diào)制方式 : 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)、脈沖頻率調(diào)制 (PFM)和混合調(diào)制。 PWM調(diào)制是指開關(guān)周期恒定， 4 通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式，因為周期恒定，濾波電路的設(shè)計容易，是應(yīng)用最普遍的調(diào)制方式。開關(guān)穩(wěn)壓電源的主回路框圖如圖 12 所示，由隔離變壓器產(chǎn)生一個 24V 的交流，經(jīng)過整流濾波成一個直流，然后再進(jìn)行 DCDC 變換，有 PWM的驅(qū)動電路，去控制開關(guān)電源管的導(dǎo)通和截止，而產(chǎn)生出一個穩(wěn)定的電壓源，如圖12所示 [4]。 圖 12 開關(guān)穩(wěn)壓電源 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)與組成特點分析 開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu) 開關(guān)電源作為一種高效、輕型、高性能的電源已廣泛用于家用電器、電子 計算機(jī)、變頻器等電子設(shè)備中。而在變頻器中的廣泛應(yīng)用更顯其本色。變頻器的控制回路、驅(qū)動回路、保護(hù)回路、檢測電路等需要十余種相互隔離的電源。采用開關(guān)電源后 ,可以使變頻器體積小、重量輕、功耗低、穩(wěn)壓范圍寬 ,大大地改善了裝置的控制可靠性及保護(hù)性能。 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖可如圖 13所示。 圖 13 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖 5 從圖中可以看出，這幾部分是相輔相成的統(tǒng)一整體。在電源的研制和開發(fā)過程中必