【正文】 也是新世紀開關(guān)電源的發(fā)展遠景。 9. 產(chǎn)品更新加快 目前開關(guān)電源產(chǎn)品要求輸入電壓通用（使用世界各國電網(wǎng)電XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁 共 43 頁 壓規(guī)模），輸出電壓范圍擴大（入計算機和工作站需要增加 這一擋電壓，程控需要增加直流 150V 電壓），輸入端公里因數(shù)進一步提高，具有安全、過壓保護等功能。在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是， PWM 開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁 共 43 頁 第 3 章 設(shè)計思想與方案論證 設(shè)計思想 PWM 開關(guān)電源在使用時比線性電源具有更高的效率和靈活性。 LC 濾波器平均了占空比調(diào)制的脈沖電壓。 其拓撲、主要波形和一些估計參數(shù)，如圖 3． 2。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 22 頁 共 43 頁 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計 在本文中，是設(shè)計一個管道煤氣泄漏報警電路的 PWM 開關(guān)電源。 電流由 Tr次級的下端經(jīng) D2→ RL →D4 回到 Tr次級上端， 在負載 RL 上 也 得到一半波整流電壓 ，如圖 所示 。在剛過 ?t=?/2 時，正弦曲線下降的速率很慢。一般使用條件對高頻電源變壓器影響最大的是環(huán)境溫度。磁通密度變化值 ΔB=2Bm ，為了提高 ΔB ，希望 Bm 大，但不要求 Br 小，不論是單方向變化工作模式還是雙方向變化工作模式，變壓器功率傳送方式都不直接與磁芯磁導(dǎo)率有關(guān)。 反激式變壓器的工與正激式變壓器不同。在短暫的時間內(nèi)各濾波電容正極就形成穩(wěn)定的電壓輸出。直到下一個正半周，當 U2 ＞ UC時， D 又導(dǎo)通。由運放的特性可知，只有當 REF端（同相端）的電壓非常接近 VI（ ）時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著 REF端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從 1到 10mA變化。 過電流限制功能設(shè)計 本電源還具有對開關(guān)調(diào)整管的過電流限制保護功能。 ② 調(diào)試過程中，因電路有高壓，所以 千萬不可用直接去碰元器件或線路，以免引起安全事故。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 41 頁 共 43 頁 ③測量數(shù)據(jù) 在以上檢查均無誤后，即可通電測量數(shù)據(jù)。為了減少光隔離器漂移的影響，二次惻要用到一個誤差放大器，這個誤差放大器采用 TL431。 圖 三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管 圖 是該器件的符號。并入電容之后，設(shè)在 ω t=0 時接通電源，則當 U2由零逐漸增大時，二極管 D 導(dǎo)通，除有一電流 IL流向負載以外還有一電流 iC向電容 C 充電，充電電壓 UC的 極性為上正下負。 輸出直流電壓的形成 本電源有兩組直流穩(wěn)壓輸出： +24V,+5V。 高頻電源 變壓器，遵守變壓器基本原理： 1） 遵守變壓器的同名端原理。單方向變化工作模式，磁通密度從最大值 Bm 變化到剩余磁通密度 Br，或者從Br 變化到 Bm。如果傳輸?shù)哪芰繛槎ㄖ担ぷ黝l率高，在一定時間內(nèi)傳輸能量的次數(shù)多，每一次傳輸?shù)哪芰靠梢陨伲瑒t變壓器用的材料少，結(jié)構(gòu)尺寸小。此時 C相當于并聯(lián)在 v2上，所以輸出波形同 v2 ，是正弦波。在分析整流電路工作原理時，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用，具有單向?qū)щ娦浴? 每種拓撲都有自己的優(yōu)缺點，有的拓撲可能成本比較底，但輸出的功率受到限制；而有的可以輸出足夠的功率，但成本比較高等。 直流輸出的負載電流在最大值和最小值 之間波動。圖 3． 1 是一種簡單正激式變換器電路，即所謂的 Buck 變換器。盡管它們各部分的布置差別很少，但是工作過程相差很大，在特定的場合下個有優(yōu)點。 3. 保護電路 ： 由過電流 保護電路、過電壓保護電路、過熱保護電路和浪涌吸收電路等組成。 6. 抗電磁干擾（ EMI） 當開關(guān)電源在高頻下工作時，其噪聲通過電源線產(chǎn)生對其他電子設(shè)備干擾，世界各國已有抗 EMI 的規(guī)范或標準。 磁材料和新型變壓器的開發(fā)。 主要技術(shù)標志 從技術(shù)上看，幾 十年來推動開關(guān)電源性能和技術(shù)水平不斷提高的 主 要標志是： 器件的開發(fā)使實現(xiàn)開關(guān)電源高頻化有了可能。 3. 1000kW 牽引變流器 4500V／ 1200A GTO 門控 250W 開關(guān)電源。 開關(guān)電源的發(fā)展歷史 開關(guān)穩(wěn)壓電源（以下簡稱開關(guān)電源）取代晶體管線性穩(wěn)壓電源（以下簡稱線性電源）已有 30 多年歷史，最早出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關(guān)電源，其主電路拓撲與線性電源相仿，但功率晶體管 工 作于開關(guān)狀態(tài)后 ， 脈寬調(diào)制（ PWM）控制技術(shù)有了發(fā)展，用以控制開關(guān)變換器，得到 PWM 開關(guān)電源，它的特點是用 20kHz 脈沖頻率或脈沖寬度調(diào)制 — PWM 開關(guān)電源效率可達 65～ 70％，而線性電源的效率只有 30～ 40％。 34 穩(wěn)壓電路的組成 5 開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展動向 31 電容濾波 45 附錄 3 實物圖此外要求開關(guān)電源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。特點是負載大范圍變化頻繁，工作環(huán)境惡劣。 PWM 開關(guān)電源按硬開關(guān)模式工作（ 開／關(guān)過程中電壓 下 降／上升和電流上升／下降波形有交疊），因而開關(guān)損耗大。如：用一級 AC－ DC 開關(guān)變換器實現(xiàn)穩(wěn)壓或穩(wěn)流，并具有功率因數(shù)校正功能，稱為單管單級或 4S 高功率因數(shù) AC－ DC 開關(guān)變換器；輸出 1V， 50A的低電壓大電流 DC－ DC 變換器，又稱電壓調(diào)節(jié)模塊 VRM，以適應(yīng)下一代超快速微處理器供電的需求；多通道（ Multi－ Channel 或Multi－ Phase） DC－ DC 開關(guān)變換器； 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（ Server）的開關(guān)電源可攜帶式電子設(shè)備的高頻開關(guān)電源等。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁 共 43 頁 第 2 章 PWM 開關(guān)電源的基本原理 PWM 開關(guān)電源的組成模塊 開關(guān)電源的電路組成方框圖如下： 一、主電路 是 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括： （ EMI） ： 其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng) 。在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏安乘積總是很小的（在導(dǎo)通時，電壓低，電流 大；關(guān)斷時，電壓高，電流?。?。我們可以在航空和自動化產(chǎn)品、儀器儀表、離線式產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)它們的蹤影，它們通常應(yīng)用于要求效率和多組電源 電壓輸出的場合。 LC濾波器的作用可用下式表示： DVV inout ? （式 31） 式中 D— 占空比 通過控制電路改變占空比，即可保持輸出電壓恒定。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 18 頁 共 43 頁 反饋CinCoutVoutVin+++控制TN 1 N 2DSW V swV inI SECI priV inflybkV satI swI Dttt000 ? ?? ?mininouytPK V PI ? outinsw VVV ?? WWPout 1000 —? 圖 3． 2 反激式電路 3. 方案三 半橋電路。這種開關(guān)電源可用于 AV200～ 240V 輸入的電子產(chǎn)品中。 XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁 共 43 頁 在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。所以剛過 ?t=?/2時二極管仍然導(dǎo)通。其磁通密度，磁導(dǎo)率和損耗都隨溫度發(fā)生變化，故除正常溫度 25℃ 外，還要給出 60℃ ， 80℃ ， 100℃ 時的各種參考數(shù)據(jù)。第二種是電感器功率傳送方式，原繞組輸入的電能，使磁芯激磁，變?yōu)榇拍軆Υ嫫饋恚缓笸ㄟ^去磁使副繞組感應(yīng)電壓，變成電能釋放給負載。正激式變壓器兩邊的繞組是同時流過電流的，而反激式變壓器先是通過一次繞組把能量存儲在磁芯材料中，一次側(cè)關(guān)斷后在把能量傳到二次回路。 半波整流電路 半波整流電路如圖 （ a） 所示。如此下去，使輸出電壓的波形如圖中線所示。 （ 2） 應(yīng)用 圖 精密 5V 穩(wěn)壓器 前面提 到 TL431 的內(nèi)部含有一個 的基準電壓，所以當在REF 端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。用于防止負載端出現(xiàn)短路或當所帶的負載加重等原因引起的電流急劇增加時，過大的電流燒壞開關(guān)調(diào)整管 Q1。 5． 4 故障分析與排除 在調(diào)試過程中，也出現(xiàn)了一些故障，其 故障原因 及現(xiàn)象 ： ① 開關(guān)管 13003 因在焊接時，加熱時間過長而損壞 ，導(dǎo)致輸出無電壓 ； ② 輸入整流濾波電容接反而被炸裂； ③ 光耦因在焊接時，加熱時間過長而損壞，導(dǎo)致輸出電壓偏高； ④ 開關(guān)管 13003 的金屬 面和 R3 接觸而導(dǎo)致燒管子 等。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，排除故障后可重新通電。其工作工作過程簡述如下：當有電流流過發(fā)光二極管時，便產(chǎn)生一個光源，光的強度取決于激勵電流 的大小，此光照射到封裝在一起的光敏三極管 VT 上后，控制 VT 產(chǎn)生一個與發(fā)光二極管正向電流成比例的集電極電流。該器件的典型動態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等。在沒有并入電容 C之前，整流二極管在 U2的正半周導(dǎo)通，負半周截止，輸出電壓 UL的波形如圖中所示。 輸出整流和濾波電路 經(jīng)過高頻開 關(guān) 變壓器降壓后的脈動電壓同樣要使用二極管和XX 學(xué)院畢業(yè)論文 第 31 頁 共 43 頁 電容進行整流和濾波，只是此時整流時的工作頻率很高，必須使用具有快速恢復(fù)功能的肖特基整流二極管 （本電路使用的分別是FR102 和 SR160） ，普通的整流二極管難當此任，而整流