【正文】 W， 500A，開(kāi)關(guān)頻率 40kHZ，效率 92％。 3. 1000kW 牽引變流器 4500V／ 1200A GTO 門控 250W 開(kāi)關(guān)電源。 90年代我國(guó)又研制開(kāi)發(fā)了一批新型專用 開(kāi) 關(guān)電源 ， 典型例子如下： 。 80 年代進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用階段，并開(kāi)發(fā)研究 ～ 5MHz 準(zhǔn)諧振型軟開(kāi)關(guān)電源。因此對(duì)開(kāi)關(guān)電源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量要小。 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展歷史 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源（以下簡(jiǎn)稱開(kāi)關(guān)電源）取代晶體管線性穩(wěn)壓電源（以下簡(jiǎn)稱線性電源）已有 30 多年歷史，最早出現(xiàn)的是串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源，其主電路拓?fù)渑c線性電源相仿，但功率晶體管 工 作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)后 ， 脈寬調(diào)制（ PWM）控制技術(shù)有了發(fā)展，用以控制開(kāi)關(guān)變換器，得到 PWM 開(kāi)關(guān)電源，它的特點(diǎn)是用 20kHz 脈沖頻率或脈沖寬度調(diào)制 — PWM 開(kāi)關(guān)電源效率可達(dá) 65～ 70％，而線性電源的效率只有 30～ 40％。 關(guān) 鍵 字 開(kāi)關(guān)電源 ， 自激振蕩，穩(wěn)壓 Summary The power supply is the foundation of the electric circuit switch power supply should be considered the cost, solution, size,value ,power and so on in the design. This article mainly introduces the experience of the design and use of the switch power supply, that is how to choose the ponent that design need, and attentions we should pay to the use and the realization of the functions of the switch power supply,and then it is explained through an example. Keyword switch power supply， autoexcitation,regulators XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 4 頁(yè) 共 43 頁(yè) 第 1 章 緒 論 隨著全球?qū)δ茉磫?wèn)題的重視，電子產(chǎn)品的耗能問(wèn)題將愈來(lái)愈突出，如何降低其待機(jī)功耗，提高供電效率成為一個(gè)急待解決的問(wèn)題。 40 故障分析與排除 37 過(guò)電流限制功能設(shè)計(jì) 34 穩(wěn)壓電路的組成 31 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 2 頁(yè) 共 43 頁(yè) 半波整流電路 15 方案論證 8 第 2章 PWM 開(kāi)關(guān)電源的基本原理 5 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 22 技術(shù)指標(biāo) 30 輸 出整流和濾波電路 30 輸出直流電壓的形成 31 電容濾波 38 第 5章 設(shè)計(jì)成果 39 調(diào)試過(guò)程 41 結(jié)束語(yǔ) 43 附錄 2 裝配圖 45 附錄 3 實(shí)物圖 45 參考文獻(xiàn)傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但它存在著效率低（只有 40%－ 50%）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點(diǎn)。在發(fā)生世界性能源危機(jī)的年代，引起了人們的廣泛關(guān)往。此外要求開(kāi)關(guān)電源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。 80年代中，我國(guó)通信（如程 控 交換機(jī)）電源在 AC－ DC及 DC－ DC 開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域中所 占 比重還比較低。東方紅三號(hào)通信衛(wèi)星、風(fēng)云一號(hào)、二號(hào)氣象衛(wèi)星均應(yīng)用了開(kāi)關(guān)電源。 4. 40kW 固體脈沖激光器的軟開(kāi)關(guān)電源。特點(diǎn)是負(fù)載大范圍變化頻繁，工作環(huán)境惡劣。代替晶閘管調(diào)壓系統(tǒng)，輸出 10A， 180～ 286V。充分顯示了中國(guó)電源技術(shù)人員的聰明才智和艱苦奮斗的創(chuàng)業(yè)精神。 如功率 MOSFET 和IGBT 已完全可代替功率晶體管和晶閘管，從而使中小型開(kāi)關(guān)電源下作頻率可達(dá)到 400kHZ（ AC－ DC）和 1MHZ（ DCDC）的水平。 PWM 開(kāi)關(guān)電源按硬開(kāi)關(guān)模式工作（ 開(kāi)／關(guān)過(guò)程中電壓 下 降／上升和電流上升／下降波形有交疊），因而開(kāi)關(guān)損耗大。以后新的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如準(zhǔn)諧振（ 80年代中）全橋移相 ZVS－ PWM，恒頻 ZVS－ PWM／ ZCS－ PWM（ 80年代末） ZVS － PWM 有 源鉗位； ZVT－ PWM／ ZCTPWM（ 90年代初）全橋移相 ZV－ ZCS－ PWM（ 90 年代中）等。 因 校正技術(shù)（ APFC）的開(kāi)發(fā)，提高了 AC－ DC 開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)。 如集成磁路，平面型 磁芯 ，超薄型（ Low profile）變壓器；以及新型變壓器如壓電式，無(wú)磁 芯 印制電路（ PCB）變壓器等，使開(kāi)關(guān)電源的尺寸重量都可減少許多。如：用一級(jí) AC－ DC 開(kāi)關(guān)變換器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓或穩(wěn)流，并具有功率因數(shù)校正功能，稱為單管單級(jí)或 4S 高功率因數(shù) AC－ DC 開(kāi)關(guān)變換器；輸出 1V， 50A的低電壓大電流 DC－ DC 變換器，又稱電壓調(diào)節(jié)模塊 VRM，以適應(yīng)下一代超快速微處理器供電的需求；多通道（ Multi－ Channel 或Multi－ Phase） DC－ DC 開(kāi)關(guān)變換器； 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（ Server）的開(kāi)關(guān)電源可攜帶式電子設(shè)備的高頻開(kāi)關(guān)電源等。 3. 高可靠性 可用模塊電源使用的元器件比線性工作電源多數(shù)十倍，因此，降低了可靠性。 5. 低噪聲 開(kāi)關(guān)電源又一缺點(diǎn)時(shí)噪聲大，單純追求電源高頻化，噪聲也隨之增大。 7. 電源系統(tǒng)的管理和控制 應(yīng)用微處理器或微機(jī)集中控制和管理，可以及時(shí)反映開(kāi)關(guān)電源環(huán)境的各種變化。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 共 43 頁(yè) 第 2 章 PWM 開(kāi)關(guān)電源的基本原理 PWM 開(kāi)關(guān)電源的組成模塊 開(kāi)關(guān)電源的電路組成方框圖如下： 一、主電路 是 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程，包括： （ EMI） ： 其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng) 。 二、 保護(hù)和 控制電路 指主電路以外的部分，包括：穩(wěn)壓電路、 PWM 控制器電路、保護(hù)電路等。脈寬調(diào)制電路通常由光耦合器和 PWM 控制器組成。串聯(lián)在開(kāi)關(guān)晶體管發(fā)射極上的電阻組成過(guò)電流保護(hù)電路，用于防止開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)開(kāi)關(guān)管出現(xiàn)過(guò)電流。在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏安乘積總是很小的（在導(dǎo)通時(shí)，電壓低，電流 大；關(guān)斷時(shí)，電壓高，電流?。?。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過(guò)變壓器來(lái)生高或降低。也就是說(shuō)控制器的功能模 塊電壓參考和誤差放大器，可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào)節(jié)器相同。 正激式變換器的優(yōu)點(diǎn)式：輸出電壓的紋波峰峰值比升壓式變換器低，同時(shí)可以輸出比較高的功率，正激式變換器可以提供數(shù)千瓦的功率。我們可以在航空和自動(dòng)化產(chǎn)品、儀器儀表、離線式產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)它們的蹤影，它們通常應(yīng)用于要求效率和多組電源 電壓輸出的場(chǎng)合。所以 PWM開(kāi)關(guān)電源的的成本和效率是設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題。這種布置與電源可以在何種環(huán)境下安全工作以及可以給負(fù)載提供的最大功率密切相關(guān)。包括 PWM 開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)?、主要波形和一些估?jì)的參數(shù)。 LC濾波器的作用可用下式表示： DVV inout ? （式 31） 式中 D— 占空比 通過(guò)控制電路改變占空比，即可保持輸出電壓恒定。 在這個(gè)階段，電感存儲(chǔ)能量。 在這個(gè)階段，電流波形時(shí)一條斜率為負(fù)的斜線。在典型應(yīng)用中，電感電流的最大值為負(fù)載電流的 150％，最小值為負(fù)載電流的 50％。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 18 頁(yè) 共 43 頁(yè) 反饋CinCoutVoutVin+++控制TN 1 N 2DSW V swV inI SECI priV inflybkV satI swI Dttt000 ? ?? ?mininouytPK V PI ? outinsw VVV ?? WWPout 1000 —? 圖 3． 2 反激式電路 3. 方案三 半橋電路。另外 Buck 變換器的輸出電壓必須低于輸如電壓。它使用的元器件比較多，但還是可以接受的。在一種應(yīng)用場(chǎng)合下，有好幾種拓?fù)淇梢怨ぷ?，但只有一種是在要求的成本范圍內(nèi)性能最好的。這種開(kāi)關(guān)電源可用于 AV200～ 240V 輸入的電子產(chǎn)品中。 5% +24V,最大177。 (1).工作原理 單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，因?yàn)槭怯伤闹徽鞫O管 D1～ D4接成電橋的形式，所以稱為橋式整流電路。根據(jù)圖 （ a）的電路圖可知： （ a） 橋式整流電路 （ b） 波形圖 圖 單相橋式整流電路 當(dāng)正半周時(shí)，二極管 D D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁(yè) 共 43 頁(yè) 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。在這次設(shè)計(jì)中，我選用的是二級(jí)管 IN4007。 (1)電容濾波電路結(jié)構(gòu) 現(xiàn)結(jié)合單相橋式整流和電容濾波電路為例來(lái)說(shuō)明。 當(dāng) v2到達(dá) ?t=?/2時(shí)，開(kāi)始下降。所以剛過(guò) ?t=?/2時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。 圖 ４ .４ 電容濾波電路波形 (3)外特性 整流濾波電 路中，輸出直流電壓 VO隨負(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線如圖 。一般常采用以下近似估算法： RLC =（ 3?5） 的條件下，