【正文】 。T1左右兩側(cè)的電感線圈匝數(shù)是相同的，在電路正常工作時，電感線圈中時不會出現(xiàn)感應(yīng)電動勢的。所以不存在變壓器直流磁化問題，變壓器繞組的利用率也高。下面就各個部分的設(shè)計(jì)做具體分析與參數(shù)的計(jì)算。將三種法案比較，用單片機(jī)內(nèi)部AD采樣對軟件要求比外部AD采樣要求要高，但是此種方案可以減少芯片的使用可以提高系統(tǒng)的效率，并且采樣的過程中還可以運(yùn)用單片機(jī)本身對采樣信號進(jìn)行濾波，同時還可以降低系統(tǒng)本身的制作成本。方案一：將已知阻值的康銅絲串在回路中，通過把康銅絲兩端壓降經(jīng)過集成運(yùn)放放大后的信號送入單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行AD采樣，從而測得到各支路電路的電流值。 單片機(jī)選擇方案方案一：選一般常用的51單片機(jī)，51單片機(jī)雖然能產(chǎn)生PWM波，但是頻率太低不能滿足題目要求，需要設(shè)計(jì)外部PWM波產(chǎn)生電路。 MOSEFT驅(qū)動電路方案方案一：用驅(qū)動性能優(yōu)良的集成芯片IR2110，自舉懸浮驅(qū)動電源大大簡化了驅(qū)動電源的設(shè)計(jì)。當(dāng)時為降壓，當(dāng)時為升壓。將升壓比得倒數(shù)記作，即。： Boost電路原理圖 Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中開關(guān)管截止時加在開關(guān)管兩端的電壓為輸入電壓和儲能電感兩端的電壓再加上輸出電壓即： （24）所以相對Buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路而言Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路中的開關(guān)管的耐壓值較高。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時負(fù)載電流在一個周期的初值和終值相等，負(fù)載電壓的平均值為 （22）式中，為V處于通態(tài)的時間；為V處于斷態(tài)的時間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或者導(dǎo)通比。 (21)在t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓，負(fù)載電流按指數(shù)曲線上升。： Buck電路原理圖Buck電路的優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓值可以選得較低（一般在1000V以下）。軟件部分的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的軟件是在AVR128的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的。（3） 驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)。相關(guān)技術(shù)發(fā)展：（1）SMT及自動化技術(shù)的應(yīng)用，專用集成電路的發(fā)展技術(shù) （2）軟開關(guān)技術(shù) （3）電力系統(tǒng)的管理控制智能化 （4）CAD技術(shù)的應(yīng)用。VICOR公司的VTM及PRM開辟了DC/DC的新篇章。10%，而開關(guān)型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓從90V~264V范圍內(nèi)時，都可以獲得穩(wěn)定的輸出電壓。以功率晶體管（MOSFET）為例，當(dāng)開關(guān)管飽和導(dǎo)通時，漏極（Drian）和源極（Source）兩端的壓降接近零，在開關(guān)管截止時，其漏極電流為零，所以其消耗的功率低、效率高，一般可高達(dá)70%~95%。開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展與市場領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大，順應(yīng)了電子產(chǎn)品市場的需要[3]。開關(guān)電源的誕生歷史雖然短暫，但是開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展卻是日新月異。所謂線性穩(wěn)壓電源就是起調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，這種電源最大的缺點(diǎn)是變換效率低，一般只有35%~60%左右。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(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。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn)，現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動下快速發(fā)展。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。因?yàn)樗鼪]有采用有源功率因數(shù)校正，功率因數(shù)較低，只達(dá)到 ，如果采用有效的功率因數(shù)校正。同時，在同一開關(guān)電源電路中，設(shè)計(jì)多種保護(hù)電路的相互關(guān)聯(lián)和應(yīng)注意的問題也要引起足夠的重視[15]。隨著高頻開關(guān)電源技術(shù)和應(yīng)用電子技術(shù)的高速發(fā)展，直流高頻開關(guān)電源依靠它的高精度、低紋波及高效率等優(yōu)越性能，正在逐步取代傳統(tǒng)的線性電源。開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II1 緒言 研究目標(biāo)及意義 2 本課題主要的研究內(nèi)容 32 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與論證 4 4 DC/DC電路模塊方案 4 MOSEFT驅(qū)動電路方案 7 單片機(jī)選擇方案 7 8 83 硬件電路設(shè)計(jì) 9 11 Buck電路參數(shù)選擇原理和計(jì)算 12 12 電感值的計(jì)算 15 濾波電容的計(jì)算 15 16 18 19 204 軟件部分設(shè)計(jì) AVR128簡介 21 PWM波的產(chǎn)生 22 AD采樣 255系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析6 總結(jié)與展望 總結(jié) 30 展望 30致 謝 31參考文獻(xiàn) 32附 錄 341 緒言開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕等特點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛，從70年代開始，并用輕量高頻變壓器替代笨重的工頻變壓器。隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源正朝著小型化、高頻化、模塊化的方向發(fā)展，高效率的開關(guān)電源已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。在電氣技術(shù)指標(biāo)滿足正常使用要求的條件下，為使電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作，必須設(shè)計(jì)多種保護(hù)電路，比如防浪涌的軟啟動，防過壓、欠壓、過流、短路等保護(hù)電路。另一方面，會造成電路故障，使用設(shè)備損壞。 目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管制成的500kHz 電源，雖已實(shí)用化，但其頻率有待進(jìn)一步提高。現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。 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(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化?，F(xiàn)代電子設(shè)備中使用的直流穩(wěn)壓電源有兩大類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)性穩(wěn)壓電源。、研究目標(biāo)及意義目前開關(guān)電源的使用對象涵蓋了包括空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信、儀器儀表、汽車電子、照明電器及家用電器等領(lǐng)域，幾乎可以說是只要有電子產(chǎn)品的地方就有開關(guān)電源的用武之地。從當(dāng)初60%~70%的轉(zhuǎn)換效率到現(xiàn)在的80%~90%的轉(zhuǎn)換效率（甚至更高）；從當(dāng)初不考慮待機(jī)功耗到要求待機(jī)功耗必須小于1W。這種電源丟掉了笨重的工頻變壓器，功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率變換器以20kHz~2MHz以上的頻率工作，因此效率大大提高，體積和重量大大減小。而且其對電網(wǎng)的適應(yīng)能力也有較大的提高，一般串聯(lián)穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動范圍為220177。相比之下，我們現(xiàn)在的電源體積在電子設(shè)備中占的比例還是太大，功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠高。開關(guān)電源的發(fā)展方向：（1）輸入電壓通用 （2）擴(kuò)大輸入電壓范圍 （3）提高輸入側(cè)功率因數(shù)。（2） DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇，各電感、電容參數(shù)的選擇。（6） 整流濾波電路的設(shè)計(jì)。 DC/DC電路模塊方案方案一：DC/DC模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用（Buck Chopper）降壓斬波電路[15]。在開關(guān)管截止時輸入電壓和儲能電感兩端的電壓極性是相同的，但是與輸出電壓的極性相反所以加在開關(guān)管兩端的電壓Uv為輸入電壓E加上儲能電感兩端的電壓Ul再減去輸出電壓Uo，所以開關(guān)管兩端的電壓較低。至一個周期T結(jié)束，再驅(qū)動V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。方案二：DC/DC模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用（Boost Chopper）升壓斬波電路[15]。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時一個周期T內(nèi)電感L積蓄的能量與釋放的能量相等[15]，即 （25）化簡得 （26）式（26）中表示升壓比，調(diào)節(jié)其大小，即可改變輸出電壓的大小。穩(wěn)態(tài)時，一個周期內(nèi)電感L兩端電壓對時間的積分為零，即 （29）當(dāng)V處于通態(tài)期間，=E；而當(dāng)V處于斷態(tài)期間，于是 （210）所以輸出電壓為 （211）改變占空比，輸出電壓既可以比電源電壓高也可以比電源電壓低。因此，根據(jù)課題研究的基本要求和其他各方面綜合考慮本系統(tǒng)采用方案一。綜合方案一和方案二本系統(tǒng)采用方案一。綜合上面的考慮本系統(tǒng)選擇AVR128單片機(jī)。方案三：用直流電流、電壓互感器。經(jīng)過系統(tǒng)各個主要模塊的方案論證得出本系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)框圖3 硬件電路設(shè)計(jì)對于本系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)主要分為以下幾個方面： 變壓整流濾波電路 DC/DC模塊 采樣反饋電路 保護(hù)電路。在交流電源的正負(fù)半周都有整流輸出電流流過負(fù)載，在一個周期內(nèi)，整流電壓波形脈動2次，變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零。在變壓器降壓前級設(shè)計(jì)了一個由TCCCC10組成的類似型的濾波器。這4個電容的主要作用是保護(hù)整流二極管。這里元器件的選擇包括電容材料的選擇和容值大小的選擇，以及電感磁芯材料的選擇和電感值得選擇。因?yàn)殍F氧體 的導(dǎo)磁率很高，可以獲得很大的電感量，而由于共模 扼流圈的特殊繞制方法，沒有磁芯飽和的危險(xiǎn)。這時要注意，電感也是一個非常高效的磁場接收器件，會將周圍的干擾收集到電感上，形成新的干擾，必要時可以采取屏蔽措施。比較后可看出，應(yīng)根據(jù)所要濾除噪聲的頻率下限選取扼流圈的電感值。利用電容器的容抗與頻率成反比這一特性，將電容并聯(lián)在信號線與地線之間，可起到對高頻噪聲的旁路作用。因此在實(shí)際工程中，要使電容器的引線盡量短。其中瓷片電容CCCCCC8容值較小起濾除低頻諧波的作用，電解電容C1C1C1C14容值較大起濾除高次諧波的作用。 輔助電源電路原理圖采用7817817805三級串聯(lián)穩(wěn)壓，這樣可以得到不同的電壓等級，給驅(qū)動電路芯片如I開關(guān)管驅(qū)動芯片IR2110，高速光藕芯片6N137等其他電路的芯片供電。因此，可以表達(dá)為 （34） 輸出電壓波形所以實(shí)際的輸出電壓由所需要的直流分量加少量的交流分量所組成，交流分量由低通濾波器未能完全衰減的開關(guān)諧波所產(chǎn)生。通過電感電壓波