【正文】 ） 振蕩器的輸出分為兩路，一路以時(shí)鐘脈沖形式送至雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及兩個(gè)或非門(mén)，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)，形成 PWM 信號(hào)的上升沿； 3） 另一路以鋸齒波形式送至比較器的同相輸入端，比較器的反向輸入端接誤差放大器（ EA）的輸出； 誤差放大器（ EA）的輸出與鋸齒波電壓在比較器中進(jìn)行比較，當(dāng)三角波的瞬時(shí)值高于 EA 的輸出時(shí)， PWM 比較器翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，形成 PWM 信號(hào)的下降沿； 4） 或非門(mén)的另兩個(gè)輸入端分別為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和振蕩器鋸齒波。它的輸出級(jí) 1 14腳輸出兩路互補(bǔ)的 PWM 波。 電容充電的時(shí)間常數(shù)通常較放電常數(shù)小，因此濾波效果常取決于放電時(shí)間，即電容愈大，負(fù)載電阻愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大。其中，由于有兩路相同的推挽變換，因而圖中有兩路相同功率的功率放大電路。如果采用的材料的損耗只源于磁滯損耗，那么這種數(shù)值很小的損耗不會(huì)影響該材料使用在 1MHz 的場(chǎng)合。 因此，對(duì)鐵氧體變壓器來(lái)說(shuō)，在頻率低于 50KHz 時(shí)，峰值磁通密度在低于1600G 的情況下是合適的，在本次設(shè)計(jì)實(shí)例中，峰值磁通密度選在 1200G。集膚效應(yīng)的電流只流經(jīng)繞線(xiàn)外層極薄的部分，這部分的厚度或環(huán)形導(dǎo)電面積與頻率的平方根成反比。本電路開(kāi)關(guān)周期約為 40us， 因此無(wú)需考慮頻率問(wèn)題即可滿(mǎn)足要求。 31 四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 及 分析 本電路經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試并用示波器觀察， 其 關(guān)鍵點(diǎn)波形如下： 方波脈沖 波形 圖 19 SG3525 輸出 PWM 方波 分析：測(cè)試引腳分別為 11 腳和 14 腳，兩腳輸出 PWM 方波相位相差 180 度，即二者交替導(dǎo)通。在寫(xiě)作論文過(guò)程中，也得到王老師不厭其煩的幫助進(jìn)行修改和改進(jìn)。電路原理圖 參見(jiàn)附錄。 反向恢復(fù)電流小，恢復(fù)時(shí)間短的快恢復(fù)二極管是開(kāi)關(guān)電源高頻整流部分的理想器件。本電路采用推挽型變換，兩開(kāi)關(guān)管即 MOSEFT 管交替導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)管在斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為輸入峰值的 2 倍。用 2 根 AWG 28（單根 ）線(xiàn)并繞； 根據(jù)一次匝數(shù) 5匝，二次匝數(shù) 104 匝繞制變壓器，在變 壓器的繞制過(guò)程中，為了減少漏感，要將一次繞組和二次繞組緊密耦合。 對(duì)于鐵氧體磁心來(lái)說(shuō)，峰值磁通密度受到鐵損的限制。 圖 14 推挽 開(kāi)關(guān)變壓器 簡(jiǎn)圖 在磁場(chǎng)強(qiáng)度為 H的磁場(chǎng)作用下 產(chǎn)生 的 磁通密度為 B的磁力線(xiàn)通量，簡(jiǎn)稱(chēng)磁通，用 “Φ ” 表示；磁通密度 B或磁通 Φ 受磁場(chǎng)強(qiáng)度 H的作用而發(fā)生變化的過(guò)程，稱(chēng)為磁化過(guò)程。其原理圖如下： 圖 12 RCD 緩沖電路 工作原理：在開(kāi)關(guān)管 Q1 或 Q2關(guān)斷瞬間，負(fù)載電流經(jīng) D1或 D2對(duì) 電容 充電，使其電壓逐漸上升，從而抑制了器件兩端的電壓上升率，抑制了可能的開(kāi)關(guān)管兩端的尖峰電壓。本電路采用 RC 電容濾波電路，電容濾波 電路是最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的濾波電路，在整流電路的輸出端（即負(fù)載電阻 R兩端）并聯(lián)一個(gè)電容 C即構(gòu)成電容濾波電路，如 圖 9 所示： 圖 9 濾波電路 濾波電容容量較大，因而一般均采用電解電容，利用電容的充放電作用以及電容電壓的連續(xù)性，是輸出電壓趨于平滑。 2 腳的電壓固定值為 。在本次畢設(shè)中作為重要的控制電路，下面對(duì)其做簡(jiǎn)要介紹。由于變壓器的作用，因此將有 2 倍的輸入電壓 (2Ui)施加于截止的開(kāi)關(guān)管 K2。其他主要輔助電路包括 RCD 緩沖電路，橋式功率放大電路以及本電路 采用的兩路相同變換最后輸出電壓串聯(lián)的設(shè)計(jì)。對(duì)于 DCDC 電路，可以變換的主要對(duì)象是電壓和電流。另外還可以作為其他高壓試驗(yàn)設(shè)備如沖擊電壓發(fā)生器、沖擊電流發(fā)生器、振蕩回路等的電源。 1 基于 SG3525 的 3KW 逆 變 電源設(shè)計(jì) 摘要 對(duì)開(kāi)關(guān)電源常用的電力電子器件做了簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)介紹了 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其特性和工作原理， 介紹了 開(kāi)關(guān)管 MOSFET的工作原理和開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)特性等。 目標(biāo)： 完成電路設(shè)計(jì)，安裝調(diào)試，最終滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 3— 5 周 分析推挽式開(kāi)關(guān)電源的工作原理。 高壓 直流電源還可廣泛應(yīng) 用于電力部門(mén)、工礦、冶金、鋼鐵等企業(yè)動(dòng)力部門(mén)對(duì)氧化鋅避雷器、電力電纜、變壓器、發(fā)電機(jī)等高壓電氣設(shè)備進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)。 三、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生出勤、文獻(xiàn)閱讀等方面的評(píng)語(yǔ) 簽字： 年 月 日 此表學(xué)生填寫(xiě)，指導(dǎo)教師給出評(píng)語(yǔ)后，復(fù)印件于第五周交院教學(xué)辦公室。 關(guān)鍵詞 ： 開(kāi)關(guān)電源； SG3525； DCDC；高頻變壓器 2 Abstract A brief introduction on the switching power supply monly used power electronic devices, introduced with emphasis on the SG3525chip39。 目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備，通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可或缺的一種電源方式。同時(shí)由于工作頻率高，濾波器的體積也大為減小。 推挽 變換 電路 設(shè)計(jì)與分析 推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源，由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)管輪流交替工作，相當(dāng)于兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源同時(shí)輸出功率，其輸出功率約等于單一開(kāi)關(guān)電源輸出功率的兩倍。推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源是所有開(kāi)關(guān)電源中電壓利用率最高的開(kāi)關(guān)電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源被廣泛應(yīng)用于低輸入 11 電壓的 DC/AC 逆變器，或 DC/DC 轉(zhuǎn)換器電路中。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出互補(bǔ)，交替輸出高低電平，將 PWM 脈沖送至三極管 VT1 及 VT2 14 基極，鋸齒波的作用是加入死區(qū) 時(shí)間，保證 VT1 及 VT2 不同時(shí)導(dǎo)通。另外實(shí)際測(cè)試中，輸出的 PWM 方波下降沿有抖動(dòng)，在 9腳與地端接入RC濾波電路，消除影響。其平均值應(yīng)為 U o m a x + U o m inU o = 2 ，當(dāng) RLC=（ 3~5)Ts/2 時(shí)， Uo=。僅分析其中一路即可。 23 選擇鐵心材料時(shí)主要參考材料的鐵損，鐵氧體磁心的損耗僅為磁滯損耗。 高頻變壓器參數(shù)計(jì)算 Kt 電壓比計(jì)算的原則是電路在最大占空比和最低輸入電壓的條件下，輸出電壓能達(dá)到要求的上限，考慮到電路中的壓降，輸出電壓應(yīng)留有余量，即： 25 m in m axm axUi DKt Uo U? ?? 本電路采用兩路相同變換電路，因此輸入電壓（ DC） Ui=48 V，輸出電壓（ DC）Uo=1000V， Dmax=Ton/Ts/2，最大取值為 1， Uimin=48V， Uomax=1000V，電路壓降即整流二極管壓降和電路線(xiàn)路壓降， 4個(gè)二極管壓降 4*=，則總電路壓降約取 。因此，頻率越高，繞線(xiàn)損失的 27 固態(tài)面積就越多，增加了交流阻抗從而增大了銅損。查看 MOSFET 管產(chǎn)品手冊(cè)， MOSFET 管 62N25耐壓 250V，最大電流 62A，可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。占空比約為 48%，死區(qū)時(shí)間為 2%，符合理論設(shè)計(jì)要求。在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的王老師表示最衷心的感謝 ！ 同時(shí)，感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，電路工作正常，穩(wěn)定可靠。 ~ 時(shí)間段為電流下降時(shí)間 Tf， ~ 時(shí)間段是延遲時(shí)間 Td，二者之和為反向恢復(fù)時(shí)間 Trr。該參數(shù)限制了 MOSFET 的最高工作電壓，常用的 MOSFET的 Udss通常在 1000V以下，尤其以 500V及以下器件的各項(xiàng)性能最佳。 由繞線(xiàn)直徑計(jì)算公式： 1 .1 3 /dwp Irm s J?? 則初級(jí)繞線(xiàn)直徑 dwp=*√ =，即用 8根 AWG 26（單根 ）線(xiàn)并繞 次級(jí)繞線(xiàn)直徑 dwp=*√ =。其中 dB=， Bmax 越大，初級(jí)匝數(shù)越少，可允許的繞線(xiàn)尺寸就越大，因而就能獲得更大的輸出功率。 在圖 14中， DC48V 輸入電壓接入時(shí)，由于推挽電路變壓器兩開(kāi)關(guān)交替導(dǎo)通而產(chǎn)生 一系列交流脈沖電壓方波分別加到變壓器初級(jí)線(xiàn)圈兩端時(shí)， 開(kāi)關(guān)變壓器就會(huì)分別 在 初級(jí)線(xiàn)圈 N1， N2產(chǎn)生 正、反方向的勵(lì)磁電流流過(guò)，同時(shí)，在開(kāi)關(guān)變壓器的鐵芯中就會(huì)分別產(chǎn)生正、反兩個(gè)方向的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為 H的磁化作用下又會(huì)產(chǎn)生與磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 對(duì)應(yīng)的磁通密度 B 或磁通 Φ 。 20 緩沖電路又稱(chēng)為吸收電路，主要用于抑制器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流，限制 du/dt 和 di/dt，并減小器件的開(kāi)關(guān)損耗。因此，在整流后，還需利用濾波電路將脈 17 沖的直流電流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。系統(tǒng)中的基準(zhǔn)比較調(diào)節(jié)電路則由基準(zhǔn)引腳 Uref，同相輸入端及外圍電路構(gòu)成。它簡(jiǎn)單可靠及使用方便靈活，輸出驅(qū)動(dòng)為推挽結(jié)構(gòu)的跟隨電路，增加了驅(qū)動(dòng)能力；內(nèi)部含有欠壓鎖定電 12 路、軟啟動(dòng)控制電路、 PWM 鎖存器；有過(guò)流保護(hù)功能，頻率可調(diào)，同時(shí)能限制最大占空比。 K1導(dǎo)通， K2 截止， Ui 通過(guò) K1 加到變壓器的初級(jí)繞組 N1 上。 其中換能電路采用推挽變換，整流濾波采用橋式整流， PWM 控制電路以集成 IC 芯片 SG3525 為為主要控制器件。對(duì) ACAC 電路，可以變換的對(duì)象有頻率、相數(shù)、電壓和電流等。主要用于研究直流精電及換流站設(shè)備和絕緣材料在直流高電壓下的絕緣強(qiáng)度、直流 輸 電線(xiàn)路電暈和離子流及其效應(yīng)以及進(jìn)行交、直流電力設(shè)備的泄漏電流試驗(yàn)。 四、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生出勤、論文進(jìn)展方面的評(píng)語(yǔ) 簽字： 年 月 日 指導(dǎo)教師組織學(xué)生口頭匯報(bào)后，學(xué)生填寫(xiě)該表，教師給出評(píng)語(yǔ)后，于第十周交院教學(xué)辦公室。 四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況 楊旭，裴云慶，王兆安 . 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 Abraham ,Keith Billings,Taylor Morey著 ,王志強(qiáng)等譯 . Switching Power Supply Design(Second Edition).電子工業(yè)出版社， 2021: 181~207. 王曉鋒，王京梅，孫俊，李莉 .基于 SG3525 的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) .電子科技， 2021 年第 24 卷第六期 五、指導(dǎo)教師審批意見(jiàn) 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中期檢查Ⅰ 附表三 2021 年 3 月 26 日 課題名稱(chēng) 基于 SG3525 的 3KW逆變 電源設(shè)計(jì) 姓 名 潘傳義 專(zhuān)業(yè)和班級(jí) 電子信息工程 1班 指導(dǎo)教師 王生德 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容、目標(biāo)和可能遇到的問(wèn)題 具體內(nèi)容： 對(duì)推挽式開(kāi)關(guān)電源的原理進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了高頻開(kāi)關(guān)變壓器。 第 8 學(xué)期： 1— 2 周 學(xué)習(xí)參考文獻(xiàn)和資料，完成開(kāi)題報(bào)告。主要用于研究直流精電及換流站設(shè)備和絕緣材料在直流高電壓下的絕緣強(qiáng)度、直流 輸 電線(xiàn)路電暈和離子流及其效應(yīng)以及進(jìn)行交、直流電力設(shè)備的泄漏電流試驗(yàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中期檢查Ⅱ 附表四 2021 年 4 月 30 日 課題名稱(chēng) 基于 SG3525的 3KW逆變 電源設(shè)計(jì) 姓 名 潘傳義 專(zhuān)業(yè)和班級(jí) 電子信息工程一班 指導(dǎo)教師 王生德 一、階段性結(jié)果 熟悉了推挽式開(kāi)關(guān)電源工作原理和設(shè)計(jì)方法。s internal structure and its characteristics and working principle, introduces the working principle of switching tube MOSFET and switch dynamic characteristics