【正文】 在此，謹(jǐn)向冮老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。并結(jié)合設(shè)計要求設(shè)計了反饋電路、控制電路、保護(hù)電路、均流電路以及輔助電源。但是，由于二極管的正向壓降總是存在的，所以主模塊的均流會有誤差。通過電阻R上的電壓差，由均流控制器產(chǎn)生均流控制電壓,與基準(zhǔn)電壓綜合后再與反饋電壓進(jìn)行比較放大后，產(chǎn)生電壓誤差，控制PWM及驅(qū)動器。其缺點是:電壓調(diào)整率下降，為達(dá)到均流，每個模塊個別調(diào)整；對于不同額定功率的并聯(lián)模塊，難以實現(xiàn)均流。由于大功率負(fù)載需求和分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展，開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性日益增加。 過壓保護(hù)電路第6章 輔助電源設(shè)計輔助電源是給控制部分供電的，分為兩部分:一部分是UC3825以及其它控制部分的電源，另一部分是電壓反饋環(huán)節(jié)的電源。這是上述兩種保護(hù)方式相結(jié)合的產(chǎn)物。 過流過壓保護(hù)(1) 過電流保護(hù)開關(guān)電源通常設(shè)有電流保護(hù)電路，當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)定值或發(fā)生短路時，對電源本身提供保護(hù)，系統(tǒng)的過流保護(hù)在系統(tǒng)的安全性方面占有重要的地位，過流保護(hù)我們采用了三重保護(hù):一是在系統(tǒng)的輸入級的三相交流引入處安置熔斷保險管，在系統(tǒng)出現(xiàn)短路和其它意外重大故障的時候切斷外部電源的輸入以保護(hù)系統(tǒng)免受損壞；二是在用于控制軟啟動的觸發(fā)器后級安置熔斷保險管，以防止啟動浪涌電流的過大而破壞功率器件；三是系統(tǒng)的最主要的過流保護(hù)部分，通過對系統(tǒng)電流的檢測來控制PWM信號脈寬從而達(dá)到過流保護(hù)的目的，過流保護(hù)電路的型式有三種。 ，由(413)的比例部分知靜態(tài)時，==12，所以的范圍為： ，這樣反饋比例系數(shù)就可以確定了。%。 線性光耦隔離的電壓反饋電路，這個精密線性光耦合器是由一個紅外光LED照射分叉配置的一個隔離反饋光二極管和一個輸出光二極管。OutA和OutB輸出的兩個PWM信號是相互之間有死區(qū)時間的互補(bǔ)信號。但是軟啟動腳外接電容在充足電之前不會放電。前沿封鎖時間可由下式計算:=(R//10k)C （43）式中，外接電阻R不能小于2k。在時鐘的下降沿，輸出端為高電平。由此可得：比較器輸出的高低電平時間是由誤差放大器的輸出電壓與鋸齒波電壓相比較決定的。下面將詳細(xì)介紹此芯片的主要特點、工作原理和應(yīng)用及調(diào)試。引腳9 (ILIM/SD)：此引腳具有過流保護(hù)的功能，只要將輸出電流反饋至此端，當(dāng)電源輸出短路情況或者輸出電流過大出時，即一旦超過內(nèi)部設(shè)定值，芯片可以迅速封鎖輸出，讓整個電路處于關(guān)閉狀態(tài)。引腳2 (NV)：此腳為與INV端行比較的誤差放大器同相輸入端。因此，輸出濾波電容為:33400uF取以上兩者最大值，并考慮一定裕量，最后取C= 。采用全橋整流滿足高壓的要求，高頻濾波電感，電解電容(、)，高頻電容(，)濾除高頻諧波分量，共模電感()，電容(、)，抑制共模分量，電流采樣電阻、輸出二極管，防止電流反灌。的平均值：A因此，原邊繞組等效矩形波電流幅值為：= += 其有效值為:==，電流密度J=3A/mm。電路工作頻率為30kHz，T=，為導(dǎo)通時間，根據(jù)計算的占空比，我們暫取11uS，為施加在原變繞組上的電壓幅值，其最大值為電網(wǎng)電壓最大時的三相整流濾波輸出值:即為：380(1+ 20%)=640V。因為電源的輸入功率隨效率變化，所以應(yīng)取電源效率最差時的數(shù)值。EMI濾波器的作用是濾除功率管開關(guān)產(chǎn)生的電壓電流尖峰和毛刺，減小電源內(nèi)部對電網(wǎng)的干擾，同時又能減小其他用電設(shè)備通過電網(wǎng)傳向電源的干擾。第3章 開關(guān)電源主電路的設(shè)計開關(guān)電源最重要的兩部分就是主電路和控制電路。 輸入整流濾波回路本課題研究的電源額定工作狀態(tài)的技術(shù)要求為:輸出電壓220V，輸出電流50A，輸出功率為10kW，屬于大功率電源。當(dāng)前開關(guān)電源電路的主要保護(hù)功能有:過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、溫度保護(hù)。最后，反饋控制電路將該控制電壓送給脈沖產(chǎn)生電路，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出脈沖的脈寬達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。本文根據(jù)實際技術(shù)要求開發(fā)的開關(guān)電源的主電路，應(yīng)該采用移相式全橋變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。輸入整流濾波回路將交流電通過整流模塊變換成含有脈動成分的直流電，然后通過輸入濾波電容使得脈動直流電變?yōu)檩^平滑的直流電。最后對開關(guān)電源整流濾波電路進(jìn)行了簡單介紹。只是作為通信設(shè)備的二次電源使用(二次電源對元器件的耐壓及電流要求較低)。隨著通信用開關(guān)電源技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不斷深入，實際工作中人們對開關(guān)電源提出了更高的要求，提出了應(yīng)用技術(shù)的高頻化、硬件結(jié)構(gòu)的模塊化、軟件控制的數(shù)字化、產(chǎn)品性能的綠色化、新一代電源的技術(shù)含量大大提高，使之更加可靠、穩(wěn)定、高效、小型、安全。電源界把開關(guān)電源的頻率提高到20kHz以上稱為電源技術(shù)的“20kHz革命”。在隨后的20年內(nèi)，由于半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，可控硅的電壓、電流額定值及其它特性參數(shù)得到了不斷提高和改進(jìn)，滿足了通信設(shè)備不斷發(fā)展的需要，因此，直到70年代，發(fā)達(dá)國家還一直將可控硅整流器作為大多數(shù)通信設(shè)備的一次電源使用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。本次設(shè)計的10kW直流開關(guān)電源具有輸出電壓可調(diào)、輸出電流大、紋波小等特點。本設(shè)計的題目為10kW直流開關(guān)電源的設(shè)計，直流開關(guān)電源的工作原理：電網(wǎng)輸送來的交流電經(jīng)整流濾波電路變?yōu)橹绷?，?jīng)過高頻逆變電路變?yōu)楦哳l交流，通過高頻變壓器將高頻交流電變壓，然后高頻交流電經(jīng)單相橋式整流濾波電路變?yōu)橹绷?。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(jìn)入80年代計算機(jī)電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機(jī)的電源換代，進(jìn)入90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、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(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。因此直流開關(guān)電源的分類是依賴DC/DC轉(zhuǎn)換器分類的。Jen Sen)又發(fā)明了自激式推挽雙變壓器變換器電路。到80年代中后期，絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)已研制出來并投入了市場，各種通信設(shè)備所需的一次電源大多采取PWM 集成控制芯片、雙極型晶體管、場效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管。但后來，我國的開關(guān)電源發(fā)展相當(dāng)緩慢。%,模塊化組合的高頻開關(guān)電源，電信行業(yè)成套電源技術(shù)提高到了一個嶄新的水平。在電源的研制和開發(fā)過程中必須對每一部分都進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，才能使所研制的開關(guān)電源滿足設(shè)計要求。為了使開關(guān)電源設(shè)備正常的工作，使電源的各個組成部分都能發(fā)揮其最大的效能，就必須讓電源的各個組成部分相互協(xié)調(diào)、相互協(xié)作、在電源的研制與設(shè)計過程中應(yīng)對這方面的問題給予足夠的重視。脈沖產(chǎn)生電路是控制電路的核心。輸出電壓在合閘時容易出現(xiàn)過沖，這種過沖，合閘時可能發(fā)生，在關(guān)閉電源時也可能產(chǎn)生，只要達(dá)到足夠的幅度將會給負(fù)載造成損害，而且，反復(fù)的大電流沖擊對電容器本身也不利，同時還會引起干擾，因此，開關(guān)電源必須具備輸出電源軟啟動的功能。選取輔助電源電路形式時，只要該電源能滿足控制電路的要求即可。橋式整流電路適用于輸出電壓較高的場合，還可以使變壓器結(jié)構(gòu)簡單，降低整流管的電壓定額，所以我們采用橋式整流電路作為輸出整流電路。虛線以上是主電路，主電路主要分為輸入整流濾波、逆變開關(guān)電路、逆變變壓器和輸出整流濾波；虛線以下為控制回路，控制回路主要包括信息檢測電路、控制和保護(hù)單元、監(jiān)控單元和輔助電源。主要包括兩部分組成:整流橋和輸入濾波電路。電感中最大電流為交流輸入電壓下限時通過直流輸入電路的平均電流=。選取工作磁通密度B=900GS.(2) 計算磁芯規(guī)格并計算副邊繞組匝數(shù)根據(jù)電源所用高頻變壓器的設(shè)計經(jīng)驗，磁芯采用環(huán)形磁芯。取電流密度J=3A/mm。在第二章中，我們對主電路的工作模式進(jìn)行了分析，對電路的重要參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)，得出了如下關(guān)系式: (36)式中: 為初級電流下降的時間；為變壓器的漏感；為占空比；變壓器的漏感與繞線工藝及磁芯形狀等有關(guān)，繞制好的變壓器漏感基本不變。根據(jù)以上分析，同時考慮一定的裕量，選取IN5398作為輸出二極管。當(dāng)然也可將控制器的兩路輸出并聯(lián)起來去驅(qū)動單端變換器或串聯(lián)調(diào)整型開關(guān)穩(wěn)壓電源中的功率開關(guān)管。引腳5和引腳6 (CT和RT)：這兩腳設(shè)置芯片的工作時鐘，通過接不同的電容和電阻，形成不同的鋸齒波信號。其脈寬比較器的輸入端可以用負(fù)載輸出的電壓信號與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。(1) 振蕩器：引腳5接芯片內(nèi)部3V的穩(wěn)定電壓，引腳6接芯片內(nèi)部的一個恒流源。在實際的應(yīng)用中，選為2nf，工作頻率為200kHz。同時，由于采用了輸出脈沖上升沿封鎖，脈寬調(diào)制器的斜坡輸入就不需要再經(jīng)過濾波。在軟啟動電容放完電后，故障鎖存器就不輸出脈沖。采用獨立的集電極電源和功率地線PGND腳，能夠減小大功率門極驅(qū)動噪聲對集成電路內(nèi)模擬電路的干擾。電流反饋控制很簡單，只需在開關(guān)變換器和高頻變壓器之間加上一個檢測電流的互感器，將檢測值引入到UC3825的第9個管腳限流端(I LIM ) ,系統(tǒng)就可以在負(fù)載過大的時候關(guān)斷輸出，這種情況在前面的部分已經(jīng)介紹；下面我們詳細(xì)介紹電壓反饋控制。光電流的值滿足: =，此電流與LED的電流成正比，比例系數(shù)為反饋傳輸增量，即=，運算放大器向LED提供足夠的電流以保持運放的正向和反向輸入。用表示整定電壓，表示反饋電壓，由主電路輸出直接通過比例系數(shù)K反饋到慣性環(huán)節(jié)中，和C組成的比例積分電路構(gòu)成了PI調(diào)節(jié)器，以減少系統(tǒng)的超調(diào)，降低系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靈敏度。對于后一種軟啟動電路，我們在前面的章節(jié)己經(jīng)介紹過，只要在UC3825的第8管腳接入一個電容C, UC3825通過內(nèi)部集成的電路就可以完成對軟啟動的控制，一般啟動時間為數(shù)百毫秒。電流信號電流檢測和I/V轉(zhuǎn)換電壓比較電路去V/W電路取代誤差放大器 限流式保護(hù)電路原理框圖限流式保護(hù)電路和切斷式保護(hù)電路的差別在于電壓比較電路的輸出不是使整個控制電路失效，而是取代誤差放大器控制V/W電路輸出的脈沖寬度。用來濾掉干擾，以防止過流保護(hù)電路的誤動作。由圖可知，此電源因為有高頻變壓器的隔離，所以和UC3825是隔離的，與第一部分的電源不共地。 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流方法很多，常用的有:(1) 輸出阻抗法調(diào)節(jié)開關(guān)變換器的外特性傾斜度(即調(diào)節(jié)輸出阻抗)，以達(dá)到并聯(lián)模塊接近均流的目的。②如果主模塊失效，則整個電源系統(tǒng)不能工作，因此這種方法不適用于冗余并聯(lián)系統(tǒng)。 最大電流法自動均流法電路原理圖由于二極管D的作用，均流母線上的電壓反映的是并聯(lián)各模塊的中的最大值?，F(xiàn)代許多工業(yè)自動化控制、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備以及通訊設(shè)備等都離不開穩(wěn)定的直流開關(guān)電源，本文的主要內(nèi)容就是研制一種高性能、大功率直流開關(guān)電源。[12] ，[13] ，2002 [14] (第一版).國防工業(yè)版社，1995[15] (電源器件分冊).遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999[16] ，2011(17)[17] 吳瓊，(12)[18] 胡國文，張立生，2012（4）[19] Zhu examination of conducted EMI emissions from hardand softswitching PWM inverters，2001(05)[20] Biebach J, Ehrhart P. Muller A Compact modular power supplies for superconduting inductive storage and for capacitor charging, 2001(01)致 謝本文是在冮明穎老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計的過程中，我的許多朋友、同學(xué)也給予了我多方面的指導(dǎo)和幫助，他們勤奮認(rèn)真的工作態(tài)度值得我學(xué)習(xí)，在此向他們表示深切的感謝！感謝遼寧工業(yè)大學(xué)所有在學(xué)習(xí)、工作、生活以及思想上所有幫助和教導(dǎo)我的老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度，豐富淵博的知識涵養(yǎng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和兢兢業(yè)業(yè)的敬業(yè)精神，使我終生受益。通過在實驗室實驗以及Matlab軟件仿真的結(jié)果表明輸出誤差在允許范圍之內(nèi)，本文設(shè)計的10kW直流開關(guān)電源具有輸出電壓可調(diào)、輸出電流大、紋波小等特點，符合設(shè)計要求。這種均流方法，均流母線開路或短路都不會影響各電源模塊的獨立工作。（4）最大電流法自動均流這是一種自動設(shè)定主模塊和從模塊的方法，即在個并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊，將自動成為主模塊，而其余的模塊則成為從模塊，它們的電壓誤差依次被整定，以校正負(fù)載電流分配的不平衡。它是在并聯(lián)的n個變換器模塊中，人為指定其中一個為“主模塊”(Master Module)，而其余各模塊跟從主模塊分配分配電流，稱為從模塊(Slave Modules)。對若干個開關(guān)變換器模塊并聯(lián)的電源系統(tǒng)，基本要求是:(1)各模塊承受的電流能自動平衡，實現(xiàn)均流；(2)為提高系統(tǒng)的可靠性，盡可能不增加外部均流控制的措施，并使均流與冗余技術(shù)結(jié)合。 輔助電源電路圖(控制部分)MC33063A是一系列單片控制電路，包含直流到直流變換器所要求的主要功能，這些器件由一內(nèi)部溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)、比較器、帶激勵電流限制電路的控制占空比振蕩器、驅(qū)動器及大電流輸出開關(guān)組成。 過流保護(hù)電流采樣電路，表示待檢測的電流，指的是高頻變壓器的原邊輸入電流，是用來檢測電流的類似于電流互感器的電流變壓器，因為是高頻變化的交流，所以變壓器的副邊要經(jīng)過整流，接到UC3825的第九個端口，通過UC3825來控制過流后的一系列動作。電流信號電流檢測和I/V轉(zhuǎn)換電壓比較電路狀態(tài)保持電路控制電路失效 切斷式保護(hù)電路原理框圖電流檢測電路檢測電流信號，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)過比較電路進(jìn)行比較，當(dāng)