【導(dǎo)讀】開(kāi)關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕等顯著特點(diǎn)。目前世界各國(guó)都有廣泛的。究領(lǐng)域，并派生了很多新的研究方向。穩(wěn)壓電源是實(shí)現(xiàn)電能變換和功率傳遞的主要。在信息時(shí)代，農(nóng)業(yè)、能源、交通運(yùn)輸、通信等領(lǐng)域迅猛發(fā)展，對(duì)電源產(chǎn)業(yè)提。出個(gè)更多、更高的要求，如節(jié)能、節(jié)材、減重、環(huán)保、安全、可靠等。能低、使用方便，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文在介紹了開(kāi)關(guān)電源的各種工作方。式、其優(yōu)劣勢(shì)、設(shè)計(jì)方法及未來(lái)發(fā)展方向等的基礎(chǔ)上，對(duì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)行設(shè)計(jì)。PWM控制電路為電源設(shè)計(jì)的核心。

　　

【正文】 ，控制峰值電流就相當(dāng)于控制平均電流，電流型控制可以看作是一個(gè)受輸出電壓控制的電流源， 而電流源的電流大小就反映了電源輸出電壓的 大小。電流控制型和電壓控制型的開(kāi)關(guān)電源相比有許多優(yōu)點(diǎn)，但其本身也有缺點(diǎn)，如電感峰值電流與平均電流有誤差 ,占空比大于 時(shí)容易發(fā)生振蕩；直流開(kāi)環(huán)負(fù)載調(diào)整率較差等。這些問(wèn)題絕大部分可以采取適當(dāng)措施后得到滿意地解決，這就為電流型開(kāi)關(guān)電源的普及和發(fā)展創(chuàng)造了條件。 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 過(guò)電壓保護(hù) 如圖 23由 R R2構(gòu)成的分壓電路足為輸入電壓 Ui的檢測(cè)電路， A點(diǎn)電壓為UiR2/(R1+R2),R R RP和比較器 UA構(gòu)成滯環(huán)比較電路，滯環(huán)的寬度為 UccR3/R4。調(diào)節(jié)器 RP可以改變過(guò)壓保 護(hù)的限值。原理為，當(dāng) UiR2/（ R1+R2）高于 UH（ 1+R3/R4）時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出 U0變?yōu)?Ucc，而當(dāng)小于時(shí)輸出 U0變?yōu)榱恪? 15 圖 23 過(guò)電壓保護(hù)電路 過(guò)電流保護(hù) 如圖 24電流互感器的一次側(cè)串入主電路中用以檢測(cè)電流。電阻 R1 是電流互感器二次側(cè)電流采樣電阻，其電壓 Ur1=R1is/n， n 為互感器的匝比。當(dāng)主電路電流增大， Ur1=R1is/n 隨之增大，當(dāng) Ur1 大于 UH 時(shí)，比較器 A 輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，并?RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，去封鎖 PWM 輸出，使主電路開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。要重新啟動(dòng)電路，則必須在 RS 觸發(fā)器 R 端施加復(fù)位信號(hào) [16]。 圖 24 過(guò)電流保護(hù)電路 16 3 關(guān)鍵器件的選型 整流橋晶閘管選型 所采用的是單相橋式全控整流電路，輸入電壓為交流 220V晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為 U2 /2和 U2 。 所以 ， 整流二極管的峰值電壓為 ： VU a x ??? 取 50%的 裕量 ： 6 6%)501( 1 1 ??? 因此選用耐壓為 500V 的晶閘管 。 本設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源為 24V最大為 10A的穩(wěn)壓電源根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的一般效率約為 80%取其值所以輸入功率約為 ： WP 3 0 ???? 所以最大輸入電流為 ： AI ??? 因此 ， 選用額定電流為大于 2A 是晶閘管。 綜合得 ， 晶閘管選用耐壓 500V 額定電流為 2A的晶閘管。 輸入整流電容的選擇 輸入 電容器 Cm決定于輸出保持時(shí)間和直流輸入電壓的紋波電壓的大小，而且要在計(jì)算流入電容器的紋波電流是否完全達(dá)到電容器的容許值的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。電網(wǎng)輸入電壓為 220V， 通過(guò)直流輸入電流的平均電流為： AI ??? 計(jì)算 單相全波整流電路濾波電容的經(jīng)驗(yàn)公式為 ： ICm 600~400? 所以 uFC m 8 1 0 0 ??? 根據(jù)計(jì)算結(jié)果 ， 選用 1000uF/250V的電解電容作為濾波電容。 DCDC 變換器開(kāi)關(guān)管的選擇 本設(shè)計(jì) DCDC變換器晶閘管選用的是電力 MOSFET晶閘管 ， 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)得知加在 17 晶閘管上的最高電壓為 2220 V即： VU a x ??? 取 50%裕量 ： ?? 一些參數(shù)尚不知道的情況下，我們需要估算開(kāi)關(guān)管的 電流，以便選擇開(kāi)關(guān)管和計(jì)算輸出濾波電路。在高頻變壓器的計(jì)算中， 估算了實(shí)際占空比 maxD 為 ， minD為 。 輸 入 整流濾波電路的最大輸出電流平均值 ： AI m 2 03 0 0 ??? 占空比為 ： AA 5 ?? 和 所以，開(kāi)關(guān)管估算最大電流為 。 根據(jù)計(jì)算所得的結(jié)果分析得選用耐壓為 500V電流 20A 的 MOSFET管為開(kāi)關(guān)管。 輸出整流二極管的選型 因?yàn)?輸出二極管工作于高頻狀態(tài) ， 所以應(yīng)選用快恢復(fù)二極管。 輸出最大功率為： W2401024 ?? 最大電流為 10A 考慮裕量，選擇 RURU3O12O 作為輸出二極管，該管耐壓為 120V額定電流為 20A。 18 結(jié) 論 直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的畢業(yè)設(shè)計(jì)，需要掌握了開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)思路和方法。對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要對(duì)開(kāi)關(guān)電源有深刻的理解。其各模塊主電路、控制電路、保護(hù)電路設(shè)計(jì)方法和思路比較多，通過(guò)比較各模塊各個(gè)實(shí)現(xiàn)方法優(yōu)缺點(diǎn)和設(shè)計(jì)的要求，選擇了比較適合的電路。 本文設(shè)計(jì)出了直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路、控制電路、保護(hù)電路，其中 DCDC變換 是其主電路的核心，所采用的是全橋變換電路，是最常見(jiàn)的電路拓?fù)湫问街?，采用了有限雙極性控制方法實(shí)現(xiàn)。全橋直流變換器主要由全橋逆變器、高頻變壓器和輸出濾波電路組成，屬于直流 交流 直流變換器。 DCDC 變換器在高頻變壓器初級(jí)得帶高頻交流方波電壓經(jīng)變壓器降壓，再全波整流變換經(jīng)整流濾波得到穩(wěn)定的直流電壓。此外另一個(gè)關(guān)鍵電路就是 PWM控制電路，所采用的是 MOSFET 開(kāi)關(guān)管，控制電路的好壞直接關(guān)系到電源系統(tǒng)的整體性能。保護(hù)電路也是必不可少的電路，在保護(hù)電路的保護(hù)下可以防止電壓或電流過(guò)高導(dǎo)致儀器儀表的損壞。只有各個(gè)模塊 的電路結(jié)合起來(lái)才可以最終設(shè)計(jì)出一個(gè)符合要求的能夠穩(wěn)定工作的直流穩(wěn)壓電源 。 19 致 謝 經(jīng)過(guò)一階段的努力，我的畢業(yè)論終于完成了。首先，要感謝我的指導(dǎo)老師曹建平老師。 論文的選題、具體工作和撰寫過(guò)程都凝聚著指導(dǎo)老師的心血和汗水。曹老師嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)和認(rèn)真的工作態(tài)度給我留下了深刻的印象。在此，謹(jǐn)向曹老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。 其次，感謝所有幫助過(guò)我的老師們，他們的熱情以及在科研工作中的忘我精神和在教學(xué)過(guò)程中的嚴(yán)謹(jǐn)，給我留下了深刻的影響，使我受益非淺。在多位老師的教導(dǎo)下，我才打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使得畢業(yè)論文能夠順利完 成。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我的許多朋友、同學(xué)也給予了我多方面的指導(dǎo)和幫助， 他們勤奮認(rèn)真的工作態(tài)度值得我學(xué)習(xí)， 向他們表示深切的感謝！ 最后，向各位參加答辯的老師、答辯評(píng)委們致以最誠(chéng)摯的謝意！ 20 參考文獻(xiàn) [1] 張小林，冉建橋，李賢云 . 我國(guó)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的思考 . 微電子學(xué)， 2021. [2] 胡炎申，謝運(yùn)祥 .通信用高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展綜述 . 通信電源技術(shù)， 2021. [3] 王兆安 ， 劉進(jìn)軍 .電力電子技 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [4] 邱關(guān)源 .電路 .北京：國(guó)電力出版社， 2021. [5] 張占松，蔡宣三 .開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì) .北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [6] 曲學(xué)基 .新編高頻開(kāi)關(guān)電源 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [7] 童詩(shī)白，華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社， 2021. [8] 阮新波 ， 嚴(yán)仰光 .全橋變換器的控制策略 .電力電子技術(shù) ,1998. [9] 阮新波，嚴(yán)仰光 .脈寬調(diào)制 DC/DC全橋變換器的軟開(kāi)關(guān)技術(shù) .北京 :科學(xué)出版社 ,1999. [10] 何希才 .穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 .北京：中國(guó)電力出版社， 2021. [11] 楊旭 ， 裴云慶 ， 王兆安 .開(kāi)關(guān) 電源技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [12] Power Supply Design ,Third Trans on Power Electronics， 1999. [13] Middlebrook R D. Transformer less DC to DC converter with large conversion Trans on Power Electronics,1998. [14] 許大宇 ， 對(duì)移相控制零電壓開(kāi)關(guān) PWM全橋直流變換器的新型理論分析方法 .電 機(jī)與控制學(xué)報(bào) ， 2021. [15] 阮新波 ， 軟開(kāi)關(guān) PWM DC/DC 全橋變換器的理論基礎(chǔ) . 電工技術(shù)學(xué)報(bào) ,1999. [16] 陳堅(jiān) .電力電子學(xué) .北京 :高等教育出版社， 2021.