【正文】 R UI R?3?RC?? ?12322232326 sin36 sintRCttd U ed U td t d t???????????????????? ? ??????????????????????? ? ? ??（）（） 8 輸入濾波電容的選擇 當(dāng)交流電源停電或漏掉一個(gè)周期波形時(shí)，一般希 望輸出 電壓能維持一段時(shí)間后再開始下降，設(shè)計(jì)時(shí)取電源輸出的保持時(shí) 10dt ms? ,整流輸出電壓從 19 8 ( 22 0 0. 9 19 8 )V ??下降到150V 時(shí)，輸出才開始下降，根據(jù)能量守恒定律，在 dt 期間輸出的能量是由輸入濾波電容釋放的能量供給的，所以： 取 3000 uf，實(shí)際上采用 400V/750 uf 的電解電容作為輸入濾波電容。 圖 32 12~tt階段的等效電路 23~tt時(shí)段： 2t 時(shí)刻，開關(guān) Q2開通，由于此時(shí)其反并聯(lián)二極管 1SVD 正處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此Q2 開通時(shí)電壓為零，開通過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生開關(guān)損耗， Q2 開通后，電路狀態(tài)也不會(huì)改變，繼續(xù)保持到 3t 時(shí)刻， Q4 關(guān)斷。 ②確定的工作頻率、鐵磁材料的發(fā)展現(xiàn)狀和逆變變壓器的安裝方式，選擇合適的鐵芯材料和其形狀，以使逆變變壓器具有可生產(chǎn)性和合理的成本。 具體設(shè)計(jì)步驟如下： 選擇鐵芯型號(hào) 根據(jù)輸出功率、效率求出輸入功率。根據(jù) AP 值，查表找出所需磁性材料的編號(hào)，稱為 AP 法。 WA 鐵心窗口面積 。這兩方面對(duì)控制變壓器的發(fā)熱、提高轉(zhuǎn)速、減小電路中的電壓尖峰毛刺、提高逆變開關(guān)管的可靠性等都是很重要的。當(dāng)導(dǎo)線流過(guò)突變電流時(shí)，產(chǎn)生磁力線，磁力線引起渦流，渦流的方向加人了導(dǎo)線表面的電流，抵消中心線的電流，使得電流只在導(dǎo)線的表面流動(dòng)，中心則無(wú)電流，這種效果時(shí)導(dǎo)線本身的電流產(chǎn)生的。 變壓器繞組的漏感及減小的措施 逆變電路中 ,開關(guān)管帶負(fù)載的等效電路如逆變主開關(guān)管 ,L為負(fù)載續(xù)流電感 ,Rl為等效負(fù)載電阻 , ,Rs分布電感和變壓器漏感 , ,D1為續(xù)流二極管 , D2為開關(guān)管等效反并聯(lián)二極管 ,R,C 為阻容吸收電路 .當(dāng)開關(guān)管 Q導(dǎo)通時(shí) , Ic= Il流過(guò) LS, LS儲(chǔ)存能量 .當(dāng) Q 關(guān)斷時(shí) ,電流 Ic快速下降 , Il經(jīng)過(guò) D1續(xù)流 , LS上的能量通過(guò) R,C 釋放 ,從而使開關(guān)管的端電壓 VCE,滿足下式 : ce lsV E V?? 式中 , VLS電感 LS上的電勢(shì) ,由下式給出 : ( / )ls s ls tV L d d?? 所以 ,減小 LS,就能有效地減小電壓尖峰值 VLS,提高開關(guān)管的工作可靠性。由于這種整流電路用的器件多，導(dǎo)通壓降比全波電路大一倍，所以不便用于輸出電流大的整流模塊 ，如圖 34所示。這種濾波電路對(duì)整流二極管的沖擊小，用于要求恒流輸出或要求電流緩慢變化的場(chǎng)合。根據(jù)公式得 ? ?5 10 / 8 ( 3 5 1. 5 / 4) 6. 25 ( )CF ?? ? ? ? ? ? 20 第 4 章 軟開關(guān) PWM 的 設(shè)計(jì) 電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是各類電力電子變換技術(shù)和控制技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。零電壓開通和零電流關(guān)斷是最理想的軟開關(guān)，其開關(guān)過(guò)程中無(wú)開關(guān)損耗。 4 零電流開關(guān) 零電流開關(guān)：使開關(guān)關(guān)斷前其電流為零，則開關(guān)關(guān)斷時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲，這種關(guān)斷方式稱為零電流關(guān)斷，簡(jiǎn)稱零電流開關(guān) ， 如 圖 42 所示。 t2~t3 時(shí)段： t2 時(shí)刻開關(guān) S2 開通，由于此時(shí)其反并聯(lián)二極管 VDS2 正處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此S2 為零電壓開通。由于功耗的減小，可以減小散熱器的體積 ，頻率的提高可以減小變壓器及濾波器的體積，有利于電源的小型化、輕量化。 移相式 PWM控制器的出現(xiàn)， 很 好地克服了傳統(tǒng) PWM 技術(shù)的缺點(diǎn)，移相全橋 PWM 電路通 過(guò)移相，使全橋的四個(gè)開關(guān)輪流導(dǎo)通。開關(guān)頻率越高，占空比損失越大。最好的辦法是接一個(gè) 旁路電容到信號(hào)地。 管腳 15 為輸出延遲控制端，通過(guò)設(shè)置該腳到地之間的電流來(lái)設(shè)置死區(qū)，加于同一橋臂兩管驅(qū)動(dòng)脈沖之間，以實(shí)現(xiàn)兩管零電壓開通時(shí)的瞬態(tài)時(shí)間，兩個(gè)半橋死區(qū)可單獨(dú)提供以滿足不同的瞬態(tài)時(shí)間。如果接一旁路電容，它就很快脫離欠壓鎖定狀態(tài)。功率變換電路采用了移相全橋整流模塊，即使用了四個(gè) IGBT，也就是說(shuō)要有四個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn) IGBT 的開關(guān)。 。（假設(shè) VT1 先工作），每個(gè)管子工作的周期為 10us，分為 Ton 和 Toff。最簡(jiǎn)單的用法是：具有不同振蕩頻率的多個(gè) UC3875 可通過(guò)連接其同步端，使它們同步工作于最高頻率。 管腳 10 為電源電壓端，該腳提供輸出級(jí)所需電源， Vcc 通常接 3V 以上電源，最佳為12V。相移。由表 1 可以看出S S4實(shí)現(xiàn) ZVS 分別在 (t0～ t1)和 (t4～ t5)， S S1 實(shí)現(xiàn) ZVS 分別在 (t2～ t3)和 (t6～ t7)。 前面 也討論過(guò) DCDC 變換電路，只是這里從芯片 實(shí)現(xiàn)軟開關(guān) 角度分析的。在航空領(lǐng)域內(nèi)電磁兼容性設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的考核指標(biāo)，而電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)又是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，當(dāng)采用移相式零電壓軟開關(guān)電路時(shí)，電磁兼容問(wèn)題就比較容易解決。 Lr 的電流不斷減小， B 點(diǎn)電壓不斷上升，直到 S3 的反并聯(lián)二極管 VDS3 導(dǎo)通。又根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可以將軟開關(guān)電路分成 準(zhǔn)諧振電路 、 零開關(guān) PWM 電路 和 零轉(zhuǎn)換 PWM 電路 。軟開關(guān)技術(shù)可以大大減小變換器中開關(guān)元件在開關(guān)過(guò)程的損耗，提高了變換器的工作頻率，減小了元器件的散熱器體積；另外，軟開關(guān)技術(shù)也大大降低了 dtdi 和 dtdu ，使緩沖吸收電路成為多余。硬開通、硬關(guān)斷統(tǒng)稱為硬開關(guān)。 LC 濾波 電路 LC 濾波電路具有以上兩 種電路的共同優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是所用的器件相對(duì)多一些罷了。 開 關(guān)電源輸出濾波電路的形式和應(yīng)用 在通信開關(guān)電源整流模塊中，逆變降壓隔離變壓副邊的方波經(jīng)過(guò)整流電路變成同極性后，都必須再經(jīng)過(guò)平滑濾波，使得輸出電壓比較平，紋波很小。通信開關(guān)電源整流模塊的逆變開關(guān)電路將高壓直流變換成交流，經(jīng)隔離變壓器降壓后，再經(jīng)輸出整流 電路整流出直流，然后再濾波。 變壓器電磁干擾的抑制 變壓器產(chǎn)生的瞬變干擾可能傳導(dǎo)和輻射到負(fù)載上，而且還返回到電源配電系統(tǒng)。如果功率管有獨(dú)立的、快速反應(yīng)的限流裝置，那么觸發(fā)脈沖能在過(guò)電流造成危害之前消失，電源裝置就可避免損壞。 即 ()Xf w eJ K A A? ? ? fK 電流密度比例系數(shù) 。 本設(shè)計(jì)采用面積乘積法 ,即 AP 法。輸出功率為： 0 48 50 240 0Pw? ? ? 效率按 91%計(jì)算，則輸入功率： 2 4 0 0 / 0 .9 1 5 2 6 2 3iP ?? 又知工作頻率 為 100KHZ，所以由鐵芯選擇圖可以選擇 合適的 磁芯。 ④ 定合適的最大工作磁通密度，要根據(jù)鐵芯和材料、變壓器最高溫升、工作環(huán)境和散熱技術(shù) 等諸多因素，既要使鐵芯具有合理的使用率，又限制了鐵芯損耗。諧振過(guò)程中，諧振電感 rL 的電流不斷減小， B 點(diǎn)電壓不斷上升，直到 Q3 的反并聯(lián)二極管 3SVD 導(dǎo)通。 2 2 2 2 3 2 21 1 0 1 0 11 / 2 ( ) ( / ) , 2 / ( ) 2 4 8 1 0 1 0 / 0 .9 ( 1 9 8 1 5 0 ) 3 0 2 0C C d d C CC V V P t C P t V V u F?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 / 48 50 / 266 7mPP ?? ? ? ? 9 第 3 章 DCDC 轉(zhuǎn)換 電路設(shè)計(jì) DCAC逆變 電路設(shè)計(jì) 在對(duì)于此 類 電路的 分析后，我采用的是移相全橋 ZVS DCDC 變換電路，其電路圖如 圖31 所示： 圖 31 改進(jìn)型移相全橋 ZVS 電路圖 移相全橋開關(guān) PWM 電路的控制方式有幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 在一個(gè)開關(guān)周期 ST 內(nèi)，每個(gè)開關(guān)管處于通態(tài)和斷態(tài)的時(shí)間是固定不變的。隨著負(fù)載的加重 ,輸出電壓平均值減小，至3?RC? 進(jìn)入 id 連續(xù)情況后，輸出電壓波形成為線電壓的包絡(luò)線，其平均值是d2U =2 .34 U =2 .34 280 =8 89. 2( v )?。 設(shè)二極管在距線電壓過(guò)零點(diǎn) δ 角處開始導(dǎo)通，并以二極管 VD6 和 VD1 開始同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)刻為時(shí)間零點(diǎn) ,則線電壓為 )s in (6 2 ?? ?? tUu ab 而 22 sin( / 6)au u t? ? ?? ? ? 在 wt=0 時(shí)，二極管 VD6 和 VD1 開始同時(shí)導(dǎo)通，直流側(cè)電壓等于 uab；下一 次同時(shí)導(dǎo) 通的一對(duì)管子是 VD1 和 VD2，直流側(cè)電壓等于 uac。輻射耦合傳播的干擾信號(hào)按民間標(biāo)準(zhǔn)在 30MHz~1000 MHz 頻率范圍內(nèi)。特別是現(xiàn)代新型開關(guān)器件 IGBT 等的出現(xiàn)， IGBT是由晶體管和 MOSFET 結(jié)合而成的，是一種能快速動(dòng)作和自關(guān)斷的新型電力電子器件，可以大大提高了 工作效率。 （ 3） 輸入交流電壓：通信開關(guān)電源整流模塊的輸 入為單相 220VAC 或三相 380VAC，并允許有一定的變化范圍。 The primary circuit and the control circuit and the control circuit are insulated by transformer or photocoupler。 設(shè)整流管壓降 VVF ? ，繞組和線路壓降最高為 VVX 5? ， DC/DC 最大占空比 ?? ，則倍流整流電路要求變壓器副邊的最低輸出電壓 miniV 為： m in m a x m a x2( 2 ) /i o F XV V V V ?? ? ? 變壓器變比 n： 770/465/ m inm in ??? ii d c VVn 2 ( 5 8 2 1 .5 5 ) / 0 .9 41 3 2 ( )V? ? ? ??minmax456537618dcdcedcVVVV???目 錄 前言 ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? 1 摘要 ????????????????????????????????? 1 Abstract ????????????????????????? ????? ?? 1 第 1 章 高頻通信開關(guān)電源的基本原理與整體方框圖 ??????? ??????? 3 高頻開關(guān)電源的基本原理 ??????????????????? ? 3 整理設(shè)計(jì) 框圖 ??????????????????????? 4 第 2 章 三相電源 ACDC 變換 電路設(shè)計(jì) ?????????????????? … 5 EMI 濾波電路的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 5 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì) ??????????????? ?????? 6 二極管整流橋選擇 ???????????????????? ? 7 輸入濾波電容選擇 ????????????????????? 8 第 3 章 DCDC 轉(zhuǎn)換電路 設(shè)計(jì) ?????????????????? ???? ?? .9 DCAC 變換電路 設(shè)計(jì)與分析 ??????????????????? 9 高頻變壓器設(shè)計(jì) ???????????????????????? 11 逆變變壓器的設(shè)計(jì)原則 ??????????? ??????? 11 電磁理論知識(shí) ? ???????????? ?????? 11 變壓器的設(shè)計(jì)方法和步驟 ????????????????? 12 輸出整流濾波電路設(shè)計(jì) ????????????????????? 16 整流電路分析 ???????????????????? ?? 16 開關(guān)電源輸出濾波電路分析 ???????????