【正文】 ................................................................ 8 輸出整流濾波回路 ......................................................................... 8 第 3章 開關(guān)電源主電路的設計 ............................................................................. 9 開關(guān)電源的設計要求 ................................................................................ 9 主電路組成框圖 ........................................................................................ 9 輸入整流濾波電路 ....................................................................... 10 移相式全橋變換器的設計 ............................................................ 12 輸出整流濾波電路 ....................................................................... 16 第 4章 控制電路的設計 ....................................................................................... 19 PWM 集成控制器的基本原理 ................................................................ 19 高速脈寬調(diào)制器 UC3825 ....................................................................... 19 主要特點 ....................................................................................... 21 極限參數(shù) ....................................................................................... 21 內(nèi)部電路工作原理 ....................................................................... 22 UC3825 的調(diào)試 ........................................................................................ 24 反饋電路的設計 ...................................................................................... 25 第 5章 保護電路的設計 ....................................................................................... 28 軟啟動電路的設計 .................................................................................. 28 過流過壓保護 .......................................................................................... 29 第 6章 輔助電源設計 ........................................................................................... 32 第 7章 均流電路設計 ........................................................................................... 34 本科生畢業(yè)設計（論文） IV 均流電路概述 .......................................................................................... 34 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法 ...................................................... 34 第 8章 結(jié)論 ........................................................................................................... 37 參考文獻 ................................................................................................................. 38 致 謝 ....................................................................................................................... 39 附 錄 1.................................................................................................................... 40 附 錄 2.................................................................................................................... 41 本科生畢業(yè)設計（論文） 1 第 1章 緒論 開關(guān)電源的簡介 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)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，一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制 IC 和 MOSFET構(gòu)成。 本科生畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕等顯著特點。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)也在不斷地創(chuàng)新。這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。 1955 年美國羅耶 (GH 1976 年美國硅通用公司第一 個做出了型號為 SG1524的脈寬調(diào)制 (PWM, Pulse Width Modulation)控制芯片，極大地提高了開關(guān)電源的可靠性，并進一步減小了體積。 國內(nèi)開關(guān)電源的發(fā)展及現(xiàn)狀 建國初期，我國郵電部門的科研技術(shù)人員開發(fā)了以國產(chǎn)大功率電動發(fā)電機組為主的成套設備作為開關(guān)電源用于通信。 由于通信事業(yè)發(fā)展的需要，八十年代后期，郵電部加強了 開關(guān) 電源技術(shù)發(fā)展的各項工作，制訂了 “通信基礎電源系統(tǒng)設備系列暫行規(guī)定 ”， “通信局 (站 )電源系統(tǒng)總技術(shù)要求 ”和電源設備行業(yè)標準等文件，多次派代表參加國際電信能源會議，并在八十年代后期才第一批引進了澳大利亞生產(chǎn)的 48V/50A(開關(guān)頻率為 40kHz)和 48V/100A(開關(guān)頻率為 20kHz)的高頻開關(guān)電源，在吸收 國外先進技術(shù)的基礎上，投入較大的力量，開始研制自己的開關(guān)電源。而控制電路則根據(jù)實際的需要產(chǎn)生主電路所需的控制脈沖和提供各種保護功能。最后，由輸出整流濾波回路將高頻 方波電壓濾波成為所需要的直流電壓或電流，主回路進行正常的功率變換所需的觸發(fā)脈沖由控制電路提供。 DCDC 變換器需要控制電路提供適當?shù)尿?qū)動脈沖，才能有效的工作。驅(qū)動電路是將控制電路輸出 PWM 脈沖信號經(jīng)過電隔離后進行功率放大和電壓調(diào)整再去驅(qū)動大功率開關(guān)管，由于所提供的脈沖幅度以及波形關(guān)系到開關(guān)管的開關(guān)過程，直接影響到損耗，所以，應該合理設計驅(qū)動電路，實現(xiàn)開關(guān)管的最佳開通與關(guān)斷。 輔助電源電路的功能是為控制電路供電。因此，本 設計 采用三相橋式整流 濾波電路作為輸入級電路 。 開關(guān)電源的設計要求 本文設計的大功率直流開關(guān)電源主 要應用于電力系統(tǒng)的高頻開關(guān)電源，確定技術(shù)指標如下 : 1. 輸入電壓 : 380V? 20% 2. 電網(wǎng)頻率 : 50Hz? 10% 3. 功率因數(shù) : 4. 輸入過壓告警 : 437V? 5V 5. 輸入欠壓告警 : 320V? 5V 6. 輸出標稱電壓 : 220VDC 7. 輸出電壓范圍 : 176286VDC 8. 輸出紋波電壓 : OV? 10mV 9. 輸出額定電流 : 50A 10. 輸出過壓保護 : 325V? 5V 11. 輸出欠壓保護 : 195V? 5V 12. 便于生產(chǎn)和維護 在本設計的研究過程中，主要對開關(guān)直流電源的工作原理、電路的拓撲結(jié)構(gòu)和運行模式進行了深入研究，并結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，確定系統(tǒng)主電路的拓撲，設計出主電路，即分別設計出濾波、整流、 DCDC變換器 、軟啟動和保護控制等部分。濾波電容采用四個電解電容，兩個串聯(lián)后并聯(lián)使用，滿足三相整流后的高壓要求。在此，我們按一般開關(guān)電源的效率取值，取效率為 80%。 圖 移相式全橋變換電路 單相逆變橋采用 IGBT，以滿足高壓、高功率的要求。 cS 為磁芯截面積 : cS = ?????? 2022 dDhdD 600 2mm =6cm2 所以，計算所得高頻變壓器 副 邊繞組匝數(shù)為 : ??? ??? 9 0 062 1 0 0116 4 01N 1N 取整數(shù)為 65T。因而需用 ， 因而選用 34 根線徑為 的銅導線絞合而成。 采用全橋整流滿足高壓的要求，高頻濾波電感 fl ，電解電容 ( 5E 、 6E 、 7E )，高頻電容 ( 18C ， 21C )濾除高頻諧波分量，共模電感 ( 2L )，電容 ( 19C 、 20C )，抑制共模分量，電流采樣電阻 3R 、 5R ，輸出二極管 14D ，防止電流反灌。 因此，輸出濾波電容為 : ?? ??? ? 22 23202021 33400uF 取以上兩者最大值，并考慮一定裕量，最后取 C= 。 引腳 2 (NV)：此腳為與 INV 端行比較的誤差放大器同相輸入端。 引腳 9 (ILIM/SD)：此引腳具有過流保護的功能，只要將輸出電流反饋至此端，當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)。因此UC3825 是比較理想的 PWM 控制芯片。如果在引腳 6和對地端接一個電容，這個充電電流 Ic就對電容 C 進行恒流充電， CT端電壓就會呈線性的斜坡增加， 震蕩電路 如圖 所示。 為了 限制最大占空比，在振蕩電容放電期間，內(nèi)部時鐘脈沖對兩路輸出進行封鎖。 為了更準確控制前沿封鎖時間，可在外部并聯(lián)一個 2k? (2%)電阻 R。 在軟啟動期間，萬一故障鎖存器置位，輸出會立即中止。 圖 功率 MOSFET 的驅(qū)動電路 UC3825的調(diào)試 UC3825 是控制電路的核心，通過前面的介紹，我們知道，這種 PWM 集成 本科生畢業(yè)設計（論文） 25 控制器集成了很多的功能，以前需要用分立單元完成的功能，現(xiàn)在都可以通過UC3825 來完成，在我們設計 的電路中的用途是供給線性光耦合器控制部分的電壓； TR 和 TC 用來調(diào)節(jié) PWM 的最大占空比 maxD 和振蕩頻率；輸入是從端口 2 進入， OutA 和 OutB 是 PWM 信號的輸出端口，信號的幅值由端口 13 的 CV 決定。 反饋電壓從主電路輸出端直接實時采樣，與整定電壓比較后輸入到比例積分放大器，其輸出值經(jīng)過隔離后輸入到 UC3825 的第 2 個管腳，以控制 PWM 信號的占空比從而控制主電路輸出電壓的變化。光電流 1PI 的值滿足 : 1PI = 11/RV ，此電流與 LED 的電流成正比，比例系數(shù)為反饋傳輸增量 1K ，即1PI = 1K ? PI ，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 rV 表示整定電壓， fV 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， fR 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，如圖 中所示，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。另一部分時穩(wěn)壓電源輸出電壓亦需要軟啟動，因為