【正文】 電統(tǒng)。趨膚效應導線流過高頻電流時，只在導線表皮流過，稱為趨膚效應(Skineffect)。如果功率管有獨立的、快速反應的限流裝置，那么觸發(fā)脈沖能在過電流造成危害之前消失，電源裝置就可避免損壞。輸出功率為:PO=220*S=1100W效率按90%計算，則輸入功率:Pi=1100/=1200w又知工作頻率為looKHZ，所以由鐵芯選擇圖可以選擇EE55/55/21磁心選擇最佳磁感應強度變壓器設(shè)計為求有最佳效率，均從銅耗等于鐵耗出發(fā)的。二、變壓器的設(shè)計步驟橋式變壓器的設(shè)計相對比較容易，兩個半周期都用同一個原邊繞組，磁芯和繞組使用率都比較高。理想的變壓隔離器有如下的特征:(1)從輸入到輸出能夠通過所有的信號的頻率，即從理想的直流到不理想的直流都能變換。圖316中，氣、表示驅(qū)動波形，其占空比小于50%，VO1表示未加快恢復電路的輸出波形，VO2表示加了快恢復電路的輸出波形，tdl表示VO1對應的截止延遲時間，td2表示VO2對應的截止延遲時間，由圖可以看出，td1明顯地大于td2，實驗證明，MOSFET管的截止時間較長，驅(qū)動電路需要加合適的快恢復電路，以防止兩路同時導通造成電路短路的情況的發(fā)生。圖中的隔離變壓器要求頻率響應要好，能量的傳輸效率要高，磁芯一般采用鐵氧體，使得變壓器不容易出現(xiàn)磁飽和?；蛘咴诳拷鼥艠O處串聯(lián)一個小電阻以便抑制寄生振蕩。漏極電流為負的溫度系數(shù)有良好的熱穩(wěn)定性。以上，因而它的輸入阻抗極高，是一種理想的電壓控制器件。一般低壓器件開關(guān)時間為10ns數(shù)量級，高壓器件為100ns數(shù)量級。曲線的斜率表示管子的放大能力。定義為： 輸入電容：Ciss=CGS+CGD 輸出電容：Coss=CDS+CGD 反饋電容：Crss=CGD圖313MOSFET的極間電容示意圖:輸出特性以柵源電壓VGS為參變量，漏極電流ID與漏源電壓VDS的關(guān)系稱為輸出特性。關(guān)斷時間toff定義為:從輸入信號波形下降至幅值的90%到輸出信號上升至幅值的10%所需時間:開關(guān)時間幾乎與溫度變化無關(guān)，但與柵極驅(qū)動電源以及漏極所接的負載性質(zhì)、大小有關(guān)。導通時間ton。最高工作頻率fm，在漏源電壓VDS的作用下，電子從源區(qū)通過溝道到漏區(qū)是需要一定時間的。導通電阻RON，導通電阻是指在確定的柵源電壓VGS下，功率MOSFET處于恒流區(qū)的直流電阻，它與輸出特性密切相關(guān)，在開關(guān)電源中， RON決定了輸出電壓和自身的損耗。最大漏極電流IDmax，在特性曲線飽和區(qū)中，漏極電流達到的飽和值。根據(jù)設(shè)計要求，4只MOSFET功率管選用功率管SSH11N90，可替換元件為IRFPE50、IRFPE52SK682SK1032。當Sl信號來時，Pl和P4導通，電流經(jīng)過Pl進入變壓器原邊，再經(jīng)P4形成回路。二、變換器工作原理在圖3l1中，PI、P4和PP3分別構(gòu)成全橋的兩臂，我們設(shè)定PI、P4由驅(qū)動信號S1驅(qū)動，其中，Pl是驅(qū)動信號Sl通過變壓器隔離后驅(qū)動的。但是，這種缺點我們將采取一定的措施進行避免。在導通回路上，至少有兩個管壓降，因此功率損耗也比雙晶體管推挽式變換器大一倍。功率開關(guān)在非常安全的情況下運作。從總體上說，開關(guān)電源的控制電路還包括過壓、過流保護、均流控制等。脈寬調(diào)制器:輸入為誤差放大器輸出。圖231是脈寬調(diào)制器的基本原理圖。它用調(diào)整脈沖寬度和控制占空比的方法來達到輸出電壓的穩(wěn)定。根據(jù)我們的設(shè)計要求，我們選用PWM，即脈寬調(diào)制型變換器。DCDC可分為PWM式、諧振式和它們的結(jié)合式。兩對開關(guān)管是輪流導通，導通時繞組電壓近似等于Vi。如圖223所示: 推挽式開關(guān)電源主回路 半橋式開關(guān)電源主回路 全橋開關(guān)電源主回路 圖223（）三種多端式變換器這里以全橋變換器說明它的功率變換原理:全橋式開關(guān)電源變換器的原理圖如圖223(3)所示，VTVT4與VTVT3由基極激勵驅(qū)動而輪流通斷，從而將直流電壓Vi變換成高頻矩形波交流電壓，然后通過Dl、D2整流，L、C2濾波后給負載提供穩(wěn)定的直流電壓。當功率晶體管T導通時，整流二極管Dl也同時導通。充電。與之對應的高頻變壓器副邊電壓為上負下正，此時整流二極管D承受的是反向偏置電壓，故不導通。轉(zhuǎn)變時用自動控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護環(huán)節(jié)則稱開關(guān)電源(SwitchingPowerSuPply)。輔助電源可以是獨立的，也可以由開關(guān)電源本身產(chǎn)生。一般控制電路還包括啟動及禁止電路。 (4)、輸出整流濾波:將變換器輸出的高頻交流電壓濾波得到需要的直流電壓。一個典型的三相輸入電網(wǎng)濾波器如圖213所示: 圖213三相電網(wǎng)濾波器示意圖(2)、輸入整流濾波器:將電網(wǎng)輸入的交流電進行整流濾波，為變換器提供波紋較小的直流電壓。其基本原理是:交流輸入電壓經(jīng)電網(wǎng)濾波、整流濾波得到一直流電壓，通過高頻變換器將直流電壓變換成高頻交流電壓，再經(jīng)高頻變壓器隔離變換，輸出所需的高頻交流電壓，最后經(jīng)過輸出整流濾波電路，將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的高質(zhì)量、高品質(zhì)的直流電壓。3%輸出標稱電壓:220VDC輸出額定電流:5A輸出過壓保護:325V177。5V輸出電壓:浮沖:198~290V均沖:230~320V穩(wěn)壓精度:≤177。本系統(tǒng)要到的技術(shù)指標如下:輸入電壓：380V177。除元器件及生產(chǎn)工藝等因素外，開關(guān)電源的可靠性主要取決于其主電路拓撲結(jié)構(gòu)及控制方法。在目前的電力系統(tǒng)中，大部分用的都是相控電源，但是，相控電源用的是工頻變壓器，體積大，而且輸出電壓的紋波系數(shù)大，監(jiān)控系統(tǒng)不完善，采用主從備份方式，用戶使用不方便，對電力系統(tǒng)新的要求也達不到標準，另外，由于充電設(shè)備與蓄電池并聯(lián)運行，紋波系數(shù)較大，會出現(xiàn)蓄電池脈動充電放電，影響蓄電池的使用壽命。相控電源即相位控制型穩(wěn)壓電源，它的主要原理就是將市電直接經(jīng)過整流濾波提供直流，由改變晶閘管的導通相位角來控制整流器的輸出電壓，所以如果采用適當?shù)目刂齐娐肥咕чl管的導通相位根據(jù)輸入電壓或負載電流變化自動調(diào)整，整流器的輸出電壓就能穩(wěn)定不變。動力負荷和直流事故照明專用的電壓采用220V。另外，因為它沒有采用有源功率因數(shù)校正，功率因數(shù)較低，如果采用有效的功率因數(shù)校正。另一方面，會造成電路故障，使用電設(shè)備損壞。體積設(shè)備、重量越來越顯著下降。在21世紀，分布式電源系統(tǒng)的組成將強調(diào)“系統(tǒng)集成’，、“電力電子封裝技術(shù)”等?，F(xiàn)在，又進一步發(fā)展成單級有功率因數(shù)校正的開關(guān)電源，(成本只增加5%)。(簡稱五挑戰(zhàn))把挑戰(zhàn)看成開關(guān)電源發(fā)展的動力和機遇，一向是電源科技工作者的態(tài)度。究其原因，是新的電子元器件、新電磁材料、新變換技術(shù)、新控制理論及新的軟件(簡稱五新)不斷地出現(xiàn)并應用到開關(guān)電源的緣故。當前，世界上許多國家都在致力于數(shù)兆Hz的變換器的實用化研究。其中，為防止隨開關(guān)啟一閉所發(fā)生的電壓浪涌，可采用RC或LC緩沖器，而對由二極管存儲電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器。當前市場上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的100kHz、用MOSFET制成的500kHZ電源，雖己實用化，但其頻率有待進一步提高。國外先進變壓器上都采用了國際上先進的鐵芯材料、導線材料。在產(chǎn)品量產(chǎn)化后，最終可以使其成本低于常規(guī)電源。這些特點都決定了高頻開關(guān)電源是供電的理想方式，在除塵、凈化煙氣等方面都有應用前景，是一項具有廣闊發(fā)展前途的技術(shù)產(chǎn)業(yè)。由于開關(guān)集成電源的“電流脈沖”頻率是常規(guī)電源的幾百倍，電壓波動對它來說很小，即電壓的算術(shù)平均值與電壓的峰值、谷值相差無幾。在一臺新的電除塵器中安裝開關(guān)集成電源，不需要對除塵設(shè)備進行改動，而且其安裝成本低于常規(guī)的變壓整流器。這些缺點使其遠遠不能滿足當今環(huán)境保護的發(fā)展要求。(2)變壓器和濾波器體積大，重量重，耗費大量的銅和鐵。(6)電源設(shè)備的標準規(guī)范電源設(shè)備要進入市場，今天的市場意識超越區(qū)域融貫全球的一體化市場，必須遵從能源、環(huán)境、電磁兼容、貿(mào)易協(xié)定等共同準則，電源設(shè)備生產(chǎn)廠家必須接受安全、EMC、環(huán)境、質(zhì)量體系等種種標準規(guī)范的認證?？刂剖侄斡梦⑻幚砥骱蛦纹瑱C組成的軟件控制方式，達到了較高的智能化程度，并且進一步提高了電源設(shè)備的可靠性。指導了現(xiàn)代電源技術(shù)的發(fā)展。為高頻變換提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，促進了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計成N+1冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展[v]。開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體(Mn一Zn)材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度(BS)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關(guān)鍵技術(shù)[6]。雖然國內(nèi)已有少數(shù)廠家生產(chǎn)高頻高壓開關(guān)電源，但價格昂貴，因此設(shè)計、開發(fā)價格低廉的高頻高壓開關(guān)電壓是大勢所趨，具有良好的市場。第二個階段自20世紀80年代開始，高頻化和軟開關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，使功率變換器性能更好、重量更輕、尺寸更小。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源[3]。國際上，從20世紀20年代開始發(fā)展起來的常規(guī)電除塵器，其輸出的高壓電源是采用工頻22ov(或38ov)通過鐵芯變壓器把電壓升高至幾萬伏，在經(jīng)過整流器變成脈動直流。電源裝置的容量、供電方式和供電特性將直接影響到靜電除塵器的除塵效率。常見的除塵設(shè)備有沉降除塵、慣性除塵、旋風除塵、水膜除塵、布袋除塵及電除塵。The buek full_brige converter is made of four MOSFET， and the theory of PWM is used。.. . . ..畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）題 目： 高頻開關(guān)電源設(shè)計 （英文）：High Frequency Switching Power Supply 院 別： 自動化學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓 名： 學 號： 指導教師： 日 期： 摘要本文分析了國內(nèi)外高頻開關(guān)電源的發(fā)展和現(xiàn)狀，研究了高頻開關(guān)電源的基本原理以及高頻開關(guān)電源在電力直流操作電源系統(tǒng)中的應用，設(shè)計出一種實用于電力系統(tǒng)的高頻開關(guān)電源，以替代傳統(tǒng)的相控電源。【關(guān)鍵詞】:高頻開關(guān)電源，Buck變換器，PWM，MOSFETAbstraCtThe PaPer analyze the Present situation and development of h1gh_frequeney Switehing power supply(HF SPS) domestieally and overseas，study and researeh the basal prineiple of HF SPS and its applieation in electric power system，then design HF SPS applied in e1eetric power system in order to replace the old supply controlled by phase angle。[Keywords]:HF Switch power Supply，BuckConvertor，PWM，MOSFET第一章緒論1 概述 .1開關(guān)電源概述隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)粉塵治理成為急于解決的問題。為了形成電場和電暈電流，必須設(shè)置配套的高壓電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，新一代功率電子器件，如MOSFET、IGBT等應用，高頻逆變技術(shù)越來越成熟，各種不同類型和特點的電路，廣泛地應用于直流直流變換，直流交流逆變等場合，并使用戶系統(tǒng)總體的體積減小，重量減輕，系統(tǒng)的效率也將得到一定程度的提高。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅諫發(fā)展。隨著許多電器尺寸不斷減小，供電電源所占尺寸變得大得多，人們在降低開關(guān)電源的體積、重量等方面做了不少工作。第一個階段是功率半導體器件從雙極型器件(BPT、SCR、GTO)發(fā)展為MOS型器件(功率MOSFET、IGBT、IGCT等)，使電力電子系統(tǒng)有可能實現(xiàn)高頻化，并大幅度降低導通損耗，電路也更為簡單。目前市場上的高壓開關(guān)電源大多采用晶閘管驅(qū)動，開關(guān)速度低、損耗大、噪聲也大，并且使高壓開關(guān)電源的頻率受到限制，從而縮小了它