【正文】 實(shí)現(xiàn)對(duì) IGBT的過(guò)流保護(hù)。 （ 2）在 IGBT 中， MOSFET 的開(kāi)關(guān)速度非常快，所以 IGBT 的開(kāi)關(guān)速度取決于等效晶體管的開(kāi)關(guān)速度。既有 MOSFET的通斷速度快、輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單及驅(qū)動(dòng)功率小等優(yōu)點(diǎn)，又具有大功率雙極晶體管的容量大和阻斷電壓高的優(yōu)點(diǎn)。 最大漏極功耗 PDM：它由管子允許的溫升決定。 （ 8）正向偏置安全工作區(qū)及主要參數(shù) MOSFET 和雙極型晶體管一樣，也有它的安全工作區(qū)。偏置電壓高時(shí)，電容效應(yīng)也加大，因此對(duì)高壓電子系統(tǒng)會(huì)有一定影響。定義為： Gfs=Δ ID/Δ VGS （ 16） 顯然，這個(gè)數(shù)值越大越好，它反映了管子的柵極控制能力。 （ 3）通態(tài)電阻 Ron： 通態(tài)電阻是器件的一個(gè)重要參數(shù)，決定了電路輸出電壓幅度和損耗。這個(gè)特性和 VGS 又有關(guān)聯(lián)。 無(wú)載流子注入，速度取決于器件的電容充放電時(shí)間，與工作溫度關(guān)系不大，故熱穩(wěn) 定性好。但高壓時(shí)，導(dǎo)通電阻與電壓的平方成正比，因而提高耐壓和降低高壓阻抗困難。達(dá)到飽和前， VGS 正偏越大， IDS越大。 MOS 器件的電極分別為柵極 G、漏極 D、源極 S。 (3) 不可控器件 不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷，因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。開(kāi)關(guān)器件的通斷是通過(guò)在其控制端和一個(gè)主電路端子之間加一定的信號(hào)來(lái)控制的 ，這個(gè)主電路端子是驅(qū)動(dòng)電路的公共端，一般是主電路電流流出期間的端子。 控制電路系統(tǒng)的工作要求形成控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路去控制住電路中開(kāi)關(guān)器件的通或斷來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。 (5) 為保證比值語(yǔ)音雖好散發(fā)的熱量而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)器件溫度過(guò)高而損壞，不僅在開(kāi)關(guān)器件封裝上講究散熱設(shè)計(jì)，在其工作是一般都安裝散熱器。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 46 頁(yè) 第三章 開(kāi)關(guān)電源的控制及 PWM 技術(shù) 開(kāi)關(guān)器件 開(kāi)關(guān)器件的特性及驅(qū)動(dòng)是開(kāi)關(guān)電源電路中關(guān)鍵的問(wèn)題對(duì)開(kāi)關(guān)器件的認(rèn)識(shí)和了解是電源設(shè)計(jì)和使用的基本知 識(shí)。當(dāng)交流輸入電壓為 110V時(shí)，通過(guò)電壓檢測(cè)電路是雙向晶閘管 V導(dǎo)通，整流電路工作在倍壓整流方式。 倍壓 /橋式整流自動(dòng)切換 為了保證負(fù)載能在較寬的交流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，如 90~245V，有些電源加了一個(gè)倍壓 /橋式整流自動(dòng)切換電路，使他在 110V 交流電壓下工作在倍壓整流方式，而在 220V 交流輸入電壓下工作在橋式整流方式，從而使負(fù)載在 110V 和 220V 兩種交流供電情況下都能正常工作。一般要求電源電路對(duì)交流輸入時(shí)電電壓的適應(yīng)范圍為 90— 245V，并對(duì) 50Hz 即 60Hz 輸入頻率均能適應(yīng)。由于輔助電路是將行輸出及經(jīng)直流 — 交流 — 直流做兩次變換，所以又稱為二次電源。 (2)副電源 電源的主要作用是為微處理 器控制電路提供 +5V 的供電電壓。 (1) 主開(kāi)關(guān)電 源 主開(kāi)關(guān)電源的輸出功率較副電源、輔助電路的輸出功率要大。全橋電源開(kāi)關(guān)廠用在輸出功率較大的場(chǎng)合。 全橋開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu) 源電路及波形如圖 112所示。 300W左右的開(kāi)關(guān)電源多采用半橋式。同樣，電容 C C2上的電壓也分別為 Ui/2。 半橋開(kāi)關(guān)源結(jié)構(gòu) 半橋開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)電路及波形圖如圖 ，兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管 VT1和 VT2在開(kāi)關(guān)脈 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 46 頁(yè) （ a） 電路圖；（ b） 波形圖 圖 半橋開(kāi)關(guān)電源電路及波形 沖信號(hào)作用下，交替的導(dǎo)通與截止。 反激開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu) 反激開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)電路如圖 110所示，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管 VT 導(dǎo)通時(shí)，輸入側(cè)的電能以磁能的形式儲(chǔ)存在變壓器的初級(jí)線圈 N1中，由于同名端關(guān)系，次級(jí)側(cè)二極管 V1不導(dǎo)通，負(fù)載沒(méi)有電流流過(guò)。 正激電源開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu) 正激開(kāi)關(guān)電源是一種更采用變壓器耦合的降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)定電源，其電路圖如圖 所示。由于采用變壓器耦合，因此變壓器的初、次級(jí)側(cè)以相互隔離，從而使初級(jí)側(cè)電路與次級(jí)側(cè) 圖 變壓器耦合并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源原理圖 電路的分開(kāi)，做到次級(jí)側(cè)路的不帶電，使用安全。 圖 串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源原理圖 并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu) 并聯(lián)開(kāi)光電源原理圖如圖 ：其中功率開(kāi)關(guān)管 VT與輸入電壓。 輸入交流電壓或負(fù)載電流的變化，會(huì)引起輸入直流電壓的變化，通過(guò)輸出取樣電路后將得到的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較，其誤差值通過(guò)誤差放大器放大后控制脈沖調(diào)寬電路的脈沖占空比 D，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓 U0的目的。開(kāi)關(guān)原件及功率開(kāi)關(guān)晶體管 VT串聯(lián)在輸入與輸出之間。反饋調(diào)節(jié)回路增益越高，基準(zhǔn)電壓 Ue越穩(wěn)定，輸出 電壓 U0的穩(wěn)定性越好。這個(gè)電壓值越小，表示電源的輸出性陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 46 頁(yè) 能越好。這個(gè)比值越小，表示電源輸出電壓隨負(fù)載的變化越小，穩(wěn)壓性越好。這個(gè)范圍越寬，表示電源適應(yīng)外界電壓變化的能力越強(qiáng)，電源使用范圍就越寬。由于取樣繞組與此取樣繞組采用了緊耦合結(jié)構(gòu)，因此濾波電容 C815兩端電壓的高低，就間接反映了開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的高低，所以這種取樣方式稱為間接輸出取樣方式。 光電耦合器中三極管集電極電流 cI 的大小與發(fā)光二極管電流 FI 及光電耦合系數(shù) h 成正比關(guān)系，即 Fc hII ? (14) 當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓因輸入電壓升高或負(fù)載減輕而升高時(shí)，濾波電容 C1兩端升高的電壓一路經(jīng)取樣電阻 R R2取樣后，使光電耦合器 V515的右下腳電壓升高，即發(fā)光二極管正極電位升高，由于VT553 發(fā)射極接有穩(wěn)壓管，其發(fā)射極電位不變，所以 VT553加速導(dǎo)通，集電極電位下降，于是 V515內(nèi)的發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度增大，光電三極管內(nèi)阻下降，脈寬調(diào)節(jié)電路 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 直接輸出取樣開(kāi)關(guān)電源電路 的 VT VT1相繼導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管 VT2導(dǎo)通時(shí)間減小，是輸出電壓下降到正常值采用直接輸出取樣方式的開(kāi)關(guān)電源，不見(jiàn)安全性好，而且具有便于空載檢修、穩(wěn)壓反應(yīng)速度快、瞬間響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。 2) 它激式開(kāi)關(guān)電源 它激式開(kāi)關(guān)電源必須有一個(gè)震蕩器，用以產(chǎn)生開(kāi)關(guān)脈沖來(lái)控制開(kāi)關(guān)管，使開(kāi)關(guān)電源工作，輸出直流電壓。 開(kāi)關(guān)電源的分類 為更好、更方便地設(shè)計(jì)和使用開(kāi)關(guān)電源，在此按電路的輸出穩(wěn)壓控制方式、開(kāi)關(guān)電源的觸發(fā)方式、電路的輸出取樣方式等多種角度，對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行分類。濾波電容容量減小以后，整個(gè)電源的體積和重量也相應(yīng)地有所減小。 （ 4）濾波效率高，不需要叫大容量的濾波電容。開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓是通過(guò)激勵(lì)信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)的，輸入電壓的波動(dòng)變化，可以通過(guò)改變占空比的方式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，這樣在輸入電壓變化或波動(dòng)較大時(shí)，它仍能保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。沒(méi) 有了笨重的工頻降壓變壓器。在一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，可以做到幾百或者上千 kHz。除此以外，開(kāi)關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動(dòng)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等電路。 T 不變，只改變 ONT 來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調(diào)節(jié)（ PWM）。 開(kāi)關(guān)電源概述 開(kāi)關(guān)電源的工作原理 開(kāi)關(guān)電源的原理可以用圖 進(jìn)行說(shuō)明。 隨著開(kāi)關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信、家用電器等方面的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其需求量增長(zhǎng)和效率、體積、重量及可靠性等方面要求更高。開(kāi)關(guān)電源理論部分在第一節(jié)分別講述了開(kāi)關(guān)電源的 開(kāi)關(guān)電源的工作原理、開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)；第二節(jié)介紹了開(kāi)關(guān)電源的分類第三節(jié)介紹了開(kāi)關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)；第四節(jié)介紹了開(kāi)關(guān)電源典型結(jié)構(gòu)、串聯(lián)電源典型結(jié)構(gòu)、并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)、正激電源開(kāi)關(guān) 結(jié)構(gòu)、反激開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)、半橋開(kāi)關(guān)源結(jié)構(gòu)、全橋開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)；第五節(jié)介紹了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)要點(diǎn)、電源電路的組成及主要特點(diǎn)、倍壓 /橋式整流自動(dòng)切換；第六節(jié)介紹了開(kāi)關(guān)器件、開(kāi)關(guān)器件的特征、開(kāi)關(guān)器件的組成、開(kāi)關(guān)器件的分類；第七節(jié)介紹了 PWM 調(diào)制技術(shù)詳細(xì)說(shuō)明了 PWM 逆變電路及其控制方法、 PWM 跟蹤控制技術(shù)及 PWM 整流電路及其控制方法。其中，在半橋式變換器電路中，變壓器初級(jí)在整個(gè)周期中都有電流流過(guò)，磁芯利用更加充分。開(kāi)關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕 等優(yōu)勢(shì)在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的線性電源。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。 [關(guān)鍵詞 ]開(kāi)關(guān)電源；半橋； SG3525A；高頻變壓器； MOSFET II Design of half Bridge Switching Mode Power Supply Based on PWM technology LI Qianguang (Grade 08,Class 2,Major Electric engineering, Electric engineering and automation Dept, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,Shannxi) Tutor: Yan Qunmin 【 Abstract】 Switching mode power supply (SMPS) is a significant part of the power electronics, which effects the performance and volume of the electronic equipment. The scheme has made a plan of designs based on the task of design, designed corresponding hardware circuit and developed 150W(15V、 10A) halfbridge Switch power supply, it also can display system included three parts: the main circuit part, the control circuit part and driving circuit. And the main circuit part consisted of onephase input rectification. The control circuit involved two parts: One is the circuit brings the pulse controls the switches in main circuit, and the other is the protect circuit. And then detailedly remended the designs of main circuit, control circuit and driving circuit, including selected ponents and calculated parameter. The CMOS chip that is applied in the design is PWM Controller SG352 optical coupler Circuit PC81 half bridge drive chipIR2110. The controlled feature of PWM Controller SG3525A is fully utilized in the process of design, which has wide adjustable operating frequency and dead time, input under voltage lock function and twin channel output current. A half bridge switching modepower supply (SMPW)technology is introduced The detailed design method of high frequency control and dirce circuit is procided A 150W half birdgs SMPS using this method is design .At last,the experimental waveforms are presented. 【 Key words】 SMPS half birdge。本設(shè)計(jì)中采用的芯片主要是 PWM 控制芯片 SG3525A、光電耦合芯片 PG817 和半橋驅(qū)動(dòng)芯片 IR2110。整個(gè)系統(tǒng)包括主電路、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路三部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路，研制了150W(15V、 10A)板橋開(kāi)關(guān)電源。論文具體地介紹了主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等各部分的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn) 過(guò)程，包括元器件