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畢業(yè)設(shè)計:高效dc-dc升壓電路設(shè)計-文庫吧

2024-11-11 17:12 本頁面


【正文】 ......… .............15 設(shè)計電路 saber 仿真圖形 .............… .............................................................16 開關(guān)電源 PCB 排版要點及本設(shè) 計 PCB 布局 ...............… ..........................17 電容并聯(lián)高頻特 性 ............................… .......… .......… ...........… ................17 電感特 性 ...............................................................................................18 焊盤和旁路電容的放 置 .......................................................................19 功率器件組成的電流回路設(shè) 計 … .......… .......… .......… .......… ...............19 本 章 小 結(jié) ..................................................................................................到 第 4 章軟件設(shè)計以及調(diào)試記 錄 ..........… ......… .......… .......… ......…. ......................22 程序流程簡 介 ................................................................................................22 程序具體清 單 … ......................… ......................................................................23 實驗驗證與 測試結(jié)果 ...............................… .......… .......… ................................23 田 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 輸 出 電壓測試結(jié) 果 .....................… ..................… .......… .......… .............23 電壓調(diào)整率測試結(jié) 果 ..........................................................................23 負(fù)載調(diào)整率測試結(jié) 果 ..........................................................................23 噪 聲 及 紋波測 試 .................................................................................24 效 率 測 試 .............................................................................................24 本章小結(jié) .......................................................................................................24 第 5 章 總 結(jié)與展 望 ......................................................................................................萬. 畢 業(yè)設(shè)計總 結(jié) ............................................... ............................................25 未來展 望 ....................................................... ............................................25 致 謝 ............................................................................................錯 誤 ! 未定義書簽。 參考文 獻 .......................................................................................................................27 附 錄 ...............................................................................................................................28 附錄一電路各 模塊原理 圖 ..........… .................… ............................................... 附錄 二 設(shè)計實物 圖 ...............................................................錯 誤 ! 未定義書簽。 附錄三程序清 單 .......… .......................................................................................... IV 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 第 1 章緒論 1. 1 開關(guān)電源的定義與分類 電 是 工 業(yè)的動 力 , 是現(xiàn)代社會生活的源泉。電源是電力裝置的一 種 , 同 時 , 也是 很 多 電 子 設(shè)備如變頻器、儀器儀 表 、 照明器等的重要組成單元。開關(guān)電源以 其效率 高 、 重量 輕 、體積 小 等 優(yōu)勢在 許 多方面漸漸取 代 了 效 率低體積大的線性電 源。 隨著許多電器設(shè)備 尺 寸 的不斷減 小 , 供電電源所占的尺寸便顯得大了許 多 , 人們在降低開關(guān)電源的體積重量等方面做了很 多 工 作。發(fā)展小型便攜式電源尤為 重要。為了實現(xiàn)高功率密度,就必需要提高 PWM 開關(guān)電源 的 工 作頻率。在 1980 年以 前 , 功率變換器的開關(guān)頻率在 2039。39。39。5OkHz 到 20 世紀(jì) 80 年代 起 , 提高開關(guān) 頻率漸漸成為減小開關(guān) 尺 寸 的有效手段,同時也改善了電源的動態(tài)性能?,F(xiàn)在 20039。39。39。500kHz 己成為 l00W 輸出的 DCDC 功率變換器的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)頻率。隨著開 關(guān)電 源 工 作頻率 的提高,開關(guān)電源的功率體積也不斷減小。 盡管通信基礎(chǔ)的電源系統(tǒng)容量比較 大 , 但還是緊跟開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展而在 不斷 進 步。各種開關(guān)電源的發(fā)展方向基本上都是采用更先 進 的新 器 件 、新技術(shù)、 新材料、 新 工 藝逐步減少開關(guān)電源的體積和重 量 , 改 善其電氣性能指 標(biāo) , 提 高 工 作可靠 性 , 消除對其他設(shè)備的干 擾 , 增強智能化程度等等。 按照電子理 論 , 所謂 AC/DC 就是交流轉(zhuǎn)直流即使整流 。AC/AC 稱為 交 流變 交流即交交變頻 。 DC/AC 直流變交流即為逆 變 。 DC/DC 直流變直流即為斬波。 在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng) 域 , 隨著電力電子器件的 不斷發(fā) 展 , 與此同時開關(guān)變頻技術(shù)也 在不斷提 高 , 兩者相互推動著開關(guān)電源向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠性、抗 干擾的方向發(fā)展。 開關(guān)電源的基本工作原理與應(yīng)用 1. 2. 1 開關(guān) 電 源的基本工作原理 開關(guān)電源由主回路和控制回路兩大部分構(gòu)成,它們的主環(huán)節(jié)是輸入濾波器、 整流器、高頻變壓器、功率因數(shù)校正環(huán) 節(jié) 、低通濾波器、 主 開關(guān)管、反饋電阻分 壓 器 、 給定環(huán)節(jié)、誤差放大器、驅(qū)動模 塊 、 電 流采樣模塊等構(gòu)成。由它們組成電 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 2 2 壓負(fù) 反饋、電流負(fù)反饋或前饋補償。因 (a) 所 示 結(jié) 構(gòu) 圖 , 在電阻分壓器 后 , 可以按實線所示組成閉環(huán)控制系統(tǒng),也可以按照虛線所示構(gòu)成控制回路,均由所 選元件決定。圖 ( b ) 是結(jié)構(gòu)框圖和代號,其 中 Gj( S) 代表了誤差放大器占空 比的傳遞函數(shù) , G (s) 代 表 了 主 回 路 、低通濾波 器 等的傳遞函數(shù)。 8(s) i才 五 Ed/LiJ 「甲品運王軍 民 給定環(huán)節(jié) (a) (b) ER(s) 乓 (s) (c) 圖 開關(guān)電源結(jié)構(gòu)圖、框圖及代號 在圖 (b) 中 A 點斷 開 , R(s)作用 下 , 系統(tǒng)的偏差傳遞函數(shù) (見圖 (c)) 為 E( s ) 1 仇。 )= _R. 一 = _ / , / , () R( s ) 1+G1 (s )G2 (s )H(s ) 當(dāng)只有擾動 N(s)輸入,而 R(s)= 0 的閉環(huán)系 統(tǒng) , 系統(tǒng)的閉環(huán)擾動傳遞函數(shù) 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 3 一一一 為 化 (s) = EN ( s ) = G2 ( s )H( s ) () N(s) 1+ Gt (s)G2 ( s )H( s ) 1 . 2. 2 開關(guān)電源的應(yīng)用 隨著電力 電 子 技術(shù)的發(fā) 展 , 尤其是大功率 MOS 管技術(shù) 的迅速發(fā)展,將開關(guān) 電源的開 關(guān) 工 作頻率提高到了 15039。39。39。200阻 z, 這使得開關(guān)電源的功率損耗更 小 , 電源的效率也越 高 , 基本可以達到 90%39。39。39。95%甚至更高。用高頻變壓器取 代 工 頻 變壓器可以降低重 量 , 同時還可以大大減小體積 :而且輸出電壓紋波能夠降到 %以內(nèi),穩(wěn)定度可達 %39。39。39。1%,抗干擾能力強且穩(wěn)定性好智能化程度高。由 于 這些優(yōu)良的特性,高功率開關(guān)穩(wěn)壓電源被廣泛應(yīng) 到 工 業(yè)和軍事上。如電磁發(fā)射 器、 粒 子 加速器、微波武器等脈沖功率應(yīng)用領(lǐng) 域 , 電源設(shè)備的平均功率通常在幾 百千瓦甚至兒 兆瓦以上,而且其體積和重量也只有線性電源的 兒 十 分之一。 ① 通 信電源 通信行業(yè)的迅速發(fā)展極大地促進了通信電源的發(fā)展。高頻輕型化的開關(guān)電源 技術(shù)己逐漸成為現(xiàn)代通信用電系統(tǒng)的主流。在供電領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一 次電源,而將 DC/DC 變換器稱為二次電源。一次電源是把單相或三相交流電網(wǎng) 電壓變換為標(biāo)稱值為 48V 及以下的直流電源。通信設(shè)備的運行速率不斷提高, 使得時鐘頻 率 不 斷上升,所采用的集成電路種類繁多且體積小,其對電源電壓要 求也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用大功率密度的高頻 DC DC 隔離電源 模塊, 從中間母線電壓 (一般為 48V 直流 )變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減 小損耗、方便維護,且安裝使用非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二 次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增 加。 ② 高頻逆變式整流焊機電源 高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、 省材 的新型焊機電源,代表 了當(dāng)今焊機電源的發(fā)展方向。 由 于 IGBT 大容量模塊的商用化,這種電源更有著 廣闊的應(yīng)用前景。 逆變焊機電源大都采用交流 直流 交流 直流 (AC DCACDC) 變換的 方法 。 50Hz 交流電經(jīng)全橋整流變成直流 , IG BT 組成的 P陽高頻變換部分將直流 電逆變成 20kHz 的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器藕合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流, 供電弧使用。 青島 理 工 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 4 由 于 焊機電源 的 工 作條件惡劣,頻繁地 處 于 短路、燃弧、開路交替變化之中, 因此高頻逆變式整流焊機電源 的 工 作可靠性成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心 的問題。采用微處理器作為脈沖寬度調(diào)制 ( PWM) 的相關(guān)控制 器 , 通過對多參 數(shù)、多信息的提取與分析,達到預(yù)知系統(tǒng)
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