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開關(guān)電源的設(shè)計(jì)-文庫吧在線文庫

2025-01-19 01:06上一頁面

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【正文】 ................. 4 控制電路 ........................................................... 4 檢測電路 .......................................................... 4 輔助電源 .......................................................... 5 基本原理 .......................................................... 6 2幾種基本類型的開關(guān)電源 ........................................................ 6 2. 1 串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理 .......................................... 6 2. 2 并聯(lián)式開關(guān)電源 .................................................... 7 2. 3 變壓器式開關(guān)電源 ......................................................... 10 3恒流開關(guān)電源額設(shè)計(jì) .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 5.第 13周~第 15 周:根據(jù)整個(gè)實(shí)驗(yàn)議,寫 出畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。 主要參考文獻(xiàn) [1] 張占松,蔡宣三 . 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì) [M] . 北京:電子工業(yè)出版社, 2021:712,1830 [2] 曲學(xué)基,王增福,曲敬凱 . 穩(wěn)定電源電路設(shè)計(jì)手冊 [M] . 北京:電子工業(yè)出版社, 2021:36, 5558,223 [3] 李金伴,李捷輝,李捷明 . 開關(guān)電源技術(shù) [M] .北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2021: 47 [4] Marty Brown(英) 著 . 徐德鴻,沈旭,楊成林,周鄧燕 譯 . 開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南 [M] . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2021: 36, 1923 [5] 沙占友 . 新型單片開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù) [M] . 北京:電子工業(yè)出版社, 2021:103105 [6] 李定宣 . 開關(guān)穩(wěn)定電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M] . 北京:中國電力出版社, 2021: 8088 [7] 童詩白,華成英 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M] . 北京:高等教育出版社, 2021: 501517 [8] 楊克俊 . 電磁兼容原理與設(shè)計(jì)技術(shù) [M] . 北京:人民郵電出版社, 2021: 137147 [9] 王兆安,黃俊 . 電力電子技術(shù) [M] . 北京,機(jī)械工業(yè)出版社, 2021: 4366 [10] 伊勇,李林凌 . Multisim 電路仿真入門與進(jìn)階 [M] . 北京:科學(xué)出版社 2021: 711 [11] 崔建明,陶晉宜,任鴻秋 . 電工電子 EDA仿真技術(shù) [M] . 北京:高等教育出版社, 2021:510 [12] 盧燦 . 正激式開關(guān)電源設(shè)計(jì) [J] . 集成電路通訊, 2021, 25( 4): 1821 III [13] 袁純厚 . 開關(guān)電源中的恒流源電路 [J] . 電子世界, 2021, 5: 1618 [14] 王學(xué)智 . 開關(guān)電源的原理與發(fā)展趨勢 [J] . 科苑論談, 2021, 4: 36 [15] 唐偉新 . 一種恒流型白光 LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) [D] . 成都:電子科技大學(xué), 2021. 二、研究方案 解決問題的主要技術(shù)及選擇技術(shù)方案的基本依據(jù) 本文的開關(guān)電源 由輸入整流與濾波電路、高頻變壓電路、整流續(xù)流與濾波電路、穩(wěn)壓恒流電路、保護(hù)電路、反饋電路、控制電路以及功率開關(guān)組成的。 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(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。 進(jìn)行硬件電路的調(diào)試,仿真。 進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì),畫出系統(tǒng)硬件原理圖。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(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng),這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。整體電路是將頻率為 50Hz、 220V的市電交流電壓經(jīng)過主電路輸入整流與濾波、變壓器、整流、續(xù)流與濾波、穩(wěn)壓電路恒流流電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓,輸出恒定的直流電流。 4.第 11周~第 12 周:用 protel99 SE 軟件制做出整個(gè)實(shí)驗(yàn)儀的功能模塊PCB 圖。 LED照明通常用多個(gè)發(fā)光二極管組成點(diǎn)陣光源,為使光源發(fā)光均勻則需供電電源提供恒定電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 控制電路 一方面從輸出端取樣,與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩(wěn)定,另一方面,根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù),經(jīng)保護(hù)電路鑒別,提供控制電路對電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。 2. 脈沖頻率調(diào)制( PulseFrequencyModulation,縮寫為 PFM) 導(dǎo)通脈沖寬度恒定,通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比的方式。 串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理 圖 11a 是串聯(lián)式開關(guān)電源的最簡單工作原理圖,圖 11a 中 Ui 是開關(guān)電源的工作電壓,即:直流輸入電壓; K 是控制開關(guān), R 是負(fù)載。例如,電動(dòng)摩托車速度控制器以及燈光亮度控制器等,都是屬于串聯(lián)式開關(guān)電源的應(yīng)用。 當(dāng)控制開關(guān) K 接通時(shí),輸入電源 Ui開始對儲能電感 L加電,流過儲能電感L的電流開始增加,同時(shí)電流在儲能電感中也要產(chǎn)生磁場;當(dāng)控制開關(guān) K由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的時(shí)候,儲能電感會產(chǎn)生反電動(dòng)勢,反電動(dòng)勢產(chǎn)生電流的方向與原來電流的方向相同,因此,在負(fù)載上會產(chǎn)生很高的電壓。因此,變壓器開關(guān)電源也有人把它稱為離線式開關(guān)電源。當(dāng)變壓器的初級線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí),變壓器的次級線圈也正好向負(fù)載提供功率輸出,這種變壓器開關(guān)電源稱為正激式開關(guān)電源;當(dāng)變壓器的初級線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí),變壓器的次級線圈沒有向負(fù)載提供功率輸出,而僅在變壓器初級線圈的激勵(lì)電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出,這種變壓器開關(guān)電源稱為反激式開關(guān)電源。 圖 116a中,在 Ton 期間,控制開關(guān) K接通,輸入電源 Ui開始對變壓器初級線圈 N1 繞組加電,電流從變壓器初級線圈 N1 繞組的兩端經(jīng)過,通過電磁感應(yīng)會在變壓器的鐵心中產(chǎn)生磁場,并產(chǎn)生磁力線;同時(shí),在初級線圈 N1 繞組的兩端要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢 E1,在次級線圈 N2繞組的兩端也會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 e2;感應(yīng)電動(dòng)勢 e2作用于負(fù)載 R的兩端,從而產(chǎn)生負(fù)載電流。 在 Toff 期間,控制開關(guān) K關(guān)斷,流過變壓器初級線圈的電流突然為 0。理論上需要時(shí)間 t 等于無限大時(shí),變壓器次級線圈回路輸出電壓才為 0,但這種情況一般不會發(fā)生,因?yàn)榭刂崎_關(guān) K的關(guān)斷時(shí)間等不了那么長。而輸出整流續(xù)流與濾波電路是通過整流續(xù)流功能得到輸出所需要直流電流,當(dāng)然還要通過濾波器把多余雜波給濾掉。變壓器只用于交流傳輸與變換,而不能進(jìn)行直接傳輸,在交流電路中起電氣隔離、儲能、變壓、變阻等作用的。次級線圈所需要的電壓 U2min 一定要充分,因此要進(jìn)行ton max的修正計(jì)算。 ? ? ? ? ? ?0 . 3 ~ 0 . 5 0 . 3 ~ 0 . 5 1 5 4 5 ~ 7 51 0 0 1 0 0OUU m V??? ? ? ? 又因 SEU I R? ?? ? ( ) 根據(jù)( )得 : ? ?4 5 ~ 7 5 2 2 .5 ~ 3 7 .52fSE LURmI?? ? ? ?? 就是在 200HKz 范圍內(nèi),需要 SER 值在 ? 以下電容器的。 輸出二極管的選擇 輸出二極管有肖特基二極管( SBD) ,低損耗二極管( LLD)、高速二極管(FRD)。根據(jù)單端正激式變換器公式 [6]得 : ? ?22 m a x1 4 2 2 0 4 221V D i nNU U VN? ? ? ? ? 流過它方向電流 Ir一般看作與 IO大致相同的,即 Ir=Io=10A.. 可選擇低損耗二極管 MBR1545 作為續(xù)流二極管它參數(shù)為, Uds=45V, IO=15A,trr< . 24 恒流輸出電路設(shè)計(jì) 恒流輸出原理 任何電源要實(shí)現(xiàn)恒流功能,均需對電源的輸出電流進(jìn)行檢測取樣,與電流設(shè)置值即參考值進(jìn)行比較,經(jīng)負(fù)反饋放大調(diào)節(jié)( P、 PI、 PID)。就可以實(shí)現(xiàn)恒流輸出的。 緩沖吸收電路設(shè)計(jì) 在開關(guān)電源中,由于變壓器的漏感、布線的引線電感存在、開關(guān)管在關(guān)斷瞬 26 間會產(chǎn)生很高的電壓尖峰脈沖。而下面采用是 μPC1094C控制電路圖如 310a 所示,下面是它結(jié)構(gòu)圖與及引腳功能表 。 圖 μPC1094C芯片外接電路圖 過電壓保護(hù)電路 過電壓保護(hù)電路由光電耦合器 PC R16組成的 。 電源 在考慮安全條件下,電源線應(yīng)盡可能近地線,減小差模輻射的環(huán)面積,也有助于減小電路的交擾。這些細(xì)小環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)都是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈龀隹煽啃詫?shí)驗(yàn)理論數(shù)據(jù)。另外,在系統(tǒng)開發(fā)過程中我的幾位同學(xué)也給于我很大的幫助,幫助我解決難點(diǎn),使得系統(tǒng)能及時(shí)開發(fā)完成,這里對幫助和支持我的老師和同學(xué)表示忠心的感謝。在這此仿真測試中,測量技術(shù)參數(shù)(見 仿真測試部分)均符合本畢業(yè)(論文)設(shè)計(jì)技術(shù)要求,也達(dá)到要求理想的效果,進(jìn)一步證實(shí)該方案可行性與理論分析正確性。 應(yīng)避免 PCB 導(dǎo)線的不連續(xù)性 1)、跡線寬度不要突變; 2)、導(dǎo)線不要突然拐角 。 29 輸出電壓控制電路 輸出電壓可通過調(diào)節(jié) R R R7組成分壓電路確定的: ? ?5671 1 5O R E FRRU U VR???? ? ? ????? ( ) PCB 板布線 在畫 PCB 布線時(shí), 應(yīng)先確定元器件的位置,然后布置地線、電源線、再安排高速 信號線,最后考慮低速信號線 [8]。 啟動(dòng)電路 啟動(dòng)電路由接在引腳 8 上 R14接上外部電源為芯片工作提供 Vcc=15V電源,而接在引腳 9 上是通過 R10接在外部電路提供集電極電壓。緩沖電路圖如 39 圖 (紅色框內(nèi)是緩沖電路) 從緩沖電路中均有電容器元件,電容器的端電壓不能突變,當(dāng) MOSFET 功率開關(guān)管關(guān)斷是形成尖峰電壓脈沖能量轉(zhuǎn)移到電容器中儲存,然后電容器的儲能通過電阻消耗或返回電源,起到緩沖吸收電壓尖端作用。調(diào)節(jié) RW, 可以改變電流的大小,其輸出電流為 OUTOqWUIIR???????? 式中 Iq 為 MC7815 的靜電流,小于 10mA。該系統(tǒng)采用是電流模式控制,可以檢測變換器輸出電流,適當(dāng)?shù)剡x取反饋系數(shù) Kfi, 通過 P(比例)、 PI(比例積分)、 PID(比例積分微分器)實(shí)現(xiàn)恒流控制。同 23 時(shí),輸出噪聲也會受很大影響的。在 VT1截止時(shí),因復(fù)位線圈 N3兩端的電壓受 U1限制因此,這是初級圈的電壓 U3可求 1133NUU N?? () 在此公式里,如果 N1和 N3線圈耦合不好,則 VT 1截止瞬間所發(fā)生的尖峰電壓會因漏磁通而 Bm也會飽和,且會有過大電流流向初級線圈,為防止這種現(xiàn)象,要滿足下面公式 ? ?11 m a x 1 m a x3 1NU D U DN? ? ? ? ? ( ) 即 ? ? ? ?1 m a x3 m a x1 2 1 1 0 .4 2290 .4 2NDN D? ? ? ?? ? ? 所以 3 28N? 則磁復(fù)位串接在 N3的中二極管 VD1承受最大電壓為 ? ?31 m a x1 281 1 2 2 0 1 . 1 2 7 9 521V D i nNU V VN?? ??? ? ? ? ? ? ? ??? ?????? 那么選擇 VD1額定電壓為 800V,這樣基本符合要求的。 圖 濾波器 輸出扼流圈的電感值設(shè)計(jì) 計(jì)算流入輸出扼流圈電流 ?
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