【正文】 為： 其中，厚度S的單位是密耳，頻率f單位為Hz。 開關(guān)管MOSFET MOSFET開關(guān)動(dòng)態(tài)特性 在MOSFET開通關(guān)斷時(shí)，由于輸入電容的影響，其開關(guān)過程是有延遲的。 MOSFET開關(guān)過程如圖17所示。 圖17 功率MOSFET開關(guān)過程 a)測(cè)試電路 b）開關(guān)波形MOSFET開通過程：當(dāng)管子開通時(shí)，柵極電壓Ugs呈指數(shù)規(guī)律上升，在Ugs上升到開啟電壓Ut時(shí)，MOSFET開始導(dǎo)通，漏極電流Id隨著Ugs的上升而增加；當(dāng)Ugs達(dá)到使MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū)的柵極電壓Ugsp后，MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū)，此時(shí)雖然Ugs繼續(xù)升高，但I(xiàn)d已不再變化；從Ugs開始上升至MOSFET開始導(dǎo)通間的時(shí)間稱為開通延遲時(shí)間Tdon，Ugs從Ut上升到Ugsp的時(shí)間段稱為上升時(shí)間Tr，MOSFET的開通時(shí)間則定義為開通延遲Tdon時(shí)間與上升時(shí)間Tr之和。MOSFET關(guān)斷過程：當(dāng)管子關(guān)斷時(shí)，同樣由于輸入電容的影響，Ugs呈指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)Ugs低于Ugsp時(shí)，漏極電流Id開始下降，直至Ugs低于開啟電壓Ut，Id下降到零。從Ugs開始下降至MOSFET開始關(guān)斷的時(shí)間稱為關(guān)斷延遲時(shí)間Tdoff，Ugs從Ugsp下降到Ugs＜Ut時(shí)溝道消失，Id從通態(tài)電流降為零的時(shí)間段稱為下降時(shí)間Tf，MOSFET的關(guān)斷時(shí)間Toff定義為關(guān)斷延遲Tdoff和下降時(shí)間Tf之和。 MOSFET的選用及主要參數(shù)計(jì)算1）漏源擊穿電壓Udss Udss即MOSFET的最大耐壓，通常為結(jié)溫在25℃—150℃之間，對(duì)漏源極的擊穿電壓。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。本電路采用推挽型變換，兩開關(guān)管即MOSEFT管交替導(dǎo)通，每個(gè)開關(guān)管在斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為輸入峰值的2倍。輸入直流Ui=48V，因此開關(guān)管耐壓峰值應(yīng)為96V，考慮到關(guān)斷時(shí)的過電壓以及電壓浪涌，開關(guān)器件耐壓應(yīng)在120V以上； 2）漏極連續(xù)電流額定值Id和漏極脈沖電流峰值Idm 這是標(biāo)稱電力MOSFET電流定額的參數(shù)，一般情況下，Idm是Id的24倍。實(shí)際Id即流過開關(guān)管的最大平均電流，Idm即流過開關(guān)管的峰值電流。本電路中流過開關(guān)管器件的峰值電流可由式由前述計(jì)算可知Iomax=，Kt=，所以Iimax=；流過開關(guān)管器件的最大平均電流可由式由前述計(jì)算可知Dmax=1，則Iav=；MOSEFT只靠多子導(dǎo)電，不存在少子存儲(chǔ)效應(yīng)，因而關(guān)斷過程迅速，開關(guān)時(shí)間在10~100ns之間，工作頻率可達(dá)100kHz以上。本電路開關(guān)周期約為40us，因此無需考慮頻率問題即可滿足要求。查看MOSFET管產(chǎn)品手冊(cè)，MOSFET管62N25耐壓250V，最大電流62A，可滿足設(shè)計(jì)要求。 快恢復(fù)二極管FRD快恢復(fù)二極管（簡(jiǎn)稱FRD）是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短等特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管，主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。：反向重復(fù)峰值電壓Urrm是指二極管所能重復(fù)施加的方向最高峰值電壓，通常取反向不重復(fù)峰值電壓的80%。 正向壓降是在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流所對(duì)應(yīng)的正向壓降。正向壓降越低，表明其導(dǎo)通損耗越小。二極管的正向壓降具有負(fù)溫度系數(shù)，即隨著溫度的上升而略有下降。 該參數(shù)是二極管電流定額中最為重要的參數(shù)，它是在指定的溫度和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。快恢復(fù)二極管經(jīng)常還用占空比為一定數(shù)值的方波電流的平均值標(biāo)注二極管的額定電流。 由于空間電荷區(qū)存儲(chǔ)電荷的影響，給處于正向?qū)顟B(tài)的二極管施加反向電壓時(shí)，二極管不能立即轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，只有當(dāng)存儲(chǔ)電荷完全復(fù)合后，二極管才呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。如圖18所示即為快恢復(fù)二極管施加反向電壓Usr時(shí)的恢復(fù)過程； 圖18 快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)過程反向恢復(fù)時(shí)間Trr定義為從電流下降為零至反向電流衰減至反向恢復(fù)電流Irm峰值25%的時(shí)間，即圖18中t2~t4時(shí)間段。t2~t3時(shí)間段為電流下降時(shí)間Tf，t3~t4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。反向恢復(fù)電流小，恢復(fù)時(shí)間短的快恢復(fù)二極管是開關(guān)電源高頻整流部分的理想器件。 快恢復(fù)二極管的選用在本次設(shè)計(jì)的整流電路中，由于變壓器次級(jí)側(cè)電壓U2是高頻電壓，頻率f=25kHz，且電壓高達(dá)1000V，因而二極管的選擇很重要。如前述分析可知，全橋整流電路中二極管承受的反向電壓為1000V，二極管平均電流為負(fù)載電流的1/2，即IF=；則所選用的二極管最大平均整流電流IF，峰值電流I，最大反向工作電壓Urrm1000V，反向恢復(fù)時(shí)間Trr40μs；根據(jù)電路對(duì)反向恢復(fù)時(shí)間的要求，選用快恢復(fù)二極管，由前述介紹可知，快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時(shí)間Trr很短（5微秒以下），反向耐壓多在1200V以下。本電路采用雙二極管串聯(lián)視為一個(gè)VD，可以較好地降壓，每個(gè)FRD反向壓降只需大于500V即可；可選用FR205或FR206。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：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。占空比約為48%，死區(qū)時(shí)間為2%，符合理論設(shè)計(jì)要求。圖20 開關(guān)管MOSFET工作波形 分析：如圖20中上下兩側(cè)分別為PWM控制脈沖經(jīng)放大后的輸入波形，即柵極電壓和MOSFET工作波形。另應(yīng)注意到圖中兩電壓波形零參考點(diǎn)相反。由于電感的原因，MOSFET導(dǎo)通壓降程鋸齒波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，緩沖電路RCD有效地避免了可能出現(xiàn)的關(guān)斷尖峰脈沖。圖21 變壓器初級(jí)和次級(jí)電壓波形圖分析：圖21中Vp和Vs分別為變壓器初級(jí)電壓波形和次級(jí)電壓波形，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示電壓存在死區(qū)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果二者的平均電壓Vp=47V，Vs=997V，滿足設(shè)計(jì)要求。圖22 總輸出電壓Uo波形分析：圖22是電路最終輸出電壓波形，即在兩路整流濾波電路串聯(lián)后的輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示輸出電壓為直流電壓，且輸出有較小的紋波。實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出Uo平均電壓在2000V左右，滿足設(shè)計(jì)要求。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。電路原理圖參見附錄。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的開關(guān)電源部分對(duì)于我來說完全是一個(gè)全新的領(lǐng)域，從選題至今歷時(shí)大半年，學(xué)到了很多。在設(shè)計(jì)和寫作論文中遇到了無數(shù)疑難困惑，都在老師和同學(xué)的幫助下解決了。這里要特別感謝我的指導(dǎo)老師—王生德老師，面對(duì)開關(guān)電源這個(gè)全新的領(lǐng)域，王老師無私的指導(dǎo)和幫助，使我迅速的掌握了開關(guān)電源的入門知識(shí)。在寫作論文過程中，也得到王老師不厭其煩的幫助進(jìn)行修改和改進(jìn)。在此向幫助和指導(dǎo)過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。沒有各位前輩學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我是無法完成選題的電路設(shè)計(jì)和論文寫作的。另外也要感謝同學(xué)們?cè)谡撐淖珜懞团虐孢^程中提供的幫助。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)和指正！參考文獻(xiàn)[1] 楊旭，裴云慶，王兆安. 開關(guān)電源技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2004: 4~227.[2] Abraham ,Keith Billings,Taylor Morey著, Power Supply Design(Second Edition).電子工業(yè)出版社，2005: 181~207.[3] Raymond ， Switching Power ，2007：3596 [4] Ron lenk著，王正仕， Design Of Power 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