【正文】 這種方法效果比較好，這種方法的原理如下圖 413 所示。按平均電流值自動均流法可以精確實(shí)現(xiàn)均流，但是在實(shí)際應(yīng)用中，總會出現(xiàn)一些問題。 （ 2） 主從設(shè)置法 這個(gè)方法使用于電流型控制的開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)中，是在開關(guān)變換器并聯(lián)的模塊中，假定某一個(gè)為主模塊，而其余模塊跟從被假定的主模塊分配電流，稱這類模塊 為從模塊。因此，對開關(guān)變換器模塊并聯(lián)的大功率電源系統(tǒng)，其基本要求是： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 ?各個(gè)模塊承受的電流能力是平衡的； ?盡可能地不增加其他的均流措施，使均流措施與冗余技術(shù)相結(jié)合； ?當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，應(yīng)該保持輸出穩(wěn)壓和均流的瞬態(tài)響應(yīng)好。而6kU是加在 UC3825 的輸入啟動端（ SS）的電壓，這樣以來啟動電容開始放電，系統(tǒng)重新開始軟啟動，從而保護(hù)負(fù)載。 （ 2）過壓保護(hù) 過壓保護(hù)同過流保護(hù)相似，是當(dāng)電壓超過預(yù)定值時(shí)， 使保護(hù)裝置動作的一種保護(hù)措施。這種保護(hù)的安全性較高，宜采用。 ② 限流式保護(hù)原理 電 流 檢 測和 I / V 轉(zhuǎn) 換電 流信 號電 壓 比 較電 路V / W 電 路 取 代誤 差 放 大 器 圖 410 限流式保護(hù)原理 限流式保護(hù)工作（如圖 410）大致是電流檢測電路檢測信號，經(jīng) I/V轉(zhuǎn)換電路將電流信號變成電壓信號，送到電壓比較電路進(jìn)行比較。 過流過壓保護(hù) （ 1）過流保護(hù) 開關(guān)電源一般都有電流保護(hù)電路，其中過流保護(hù)是比較常用的一種，即當(dāng)電流超過預(yù)定最大值時(shí)，使保護(hù)裝置動作的一種保 護(hù)措施。若持續(xù)時(shí)間長，還會引起過流保護(hù)電路誤動作。在此范圍內(nèi)，傳輸增益3K為 ~ 之間的一個(gè)值，它的線性誤差為 %?。反饋光二極管通過紅外 線的照射產(chǎn)生控制信號，以此調(diào)節(jié)二極管的驅(qū)動電流。電流反饋控制需要在開關(guān)變換器和高頻變壓器之間添加一個(gè)檢測電流的互感器。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 41 所示。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 46UC3825 的工作結(jié)構(gòu)電路 在 UC3825 的工作結(jié)構(gòu)電路圖 46 中， REFV為參考電壓，為線性光耦合器控制部分提供工作電壓； TR和 TC用來調(diào)節(jié) PWM 的占空比maxD和振蕩頻率；端口 2 為輸入端口， Out A 和 Out B 是 PWM 信號的輸出端口，信號的幅值由端口 13 的CV決定。每個(gè)輸出端（ OUT）到c和gndP之間都應(yīng)加入一個(gè) 3A 的肖特基二極管（ IN5120，USD245 或相同性能的器件），如圖 45 所示。 （ 4） 大電流輸出電路 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 U C 3 8 2 5U cO U TP g n dV D 2V D 1RC 1C 2U c 圖 45 功率 MOSFET 的驅(qū)動電路 功率 MOSFET 驅(qū)動電路如圖 45 所示。當(dāng)軟啟動腳的外接電容放電結(jié)束后，限流腳電壓降到 以下時(shí)，故障鎖存器復(fù)位，芯片開始軟啟動過程。前沿封鎖時(shí)間 LEDt為： CkRt L ED ??? )10/( （ 43） 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 （ 3） 軟啟動以及故障處理 圖 44 軟啟動和故障處理波形 軟啟動是通過軟啟動腳（ SOFT、 START） 腳的外接電容來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)椴捎昧松仙胤怄i，在脈沖前沿的某一段時(shí)間內(nèi)，脈寬調(diào)制比較器失效，從而有效抑制開關(guān)電源的固有噪聲。由于功率管截止時(shí)間的問題，使得橋臂容易短路，所以輸出脈沖占空比應(yīng)該在 50%以下。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 41UC3825 內(nèi)部工作電路 （ 1）振蕩器 564 B l a n k i n g4 0 0 u A5 . 1 V9 VU C 3 8 2 5 圖 42 振蕩電路 通過圖 42 可以看出，鋸齒波上升沿的斜率由 TR、 TC決定，確定 TR、TC的方法是：通過最大占空比maxD計(jì)算選用的 ，進(jìn)一步計(jì)算選用的C。 常用的脈寬調(diào)制（ PWM）型集成控制器由推挽輸出電路、脈寬調(diào)制比較器等組成。 輸出濾波電容 （ 1）根據(jù)輸出紋波電壓0V?來計(jì)算時(shí)，可以得到濾波電容的計(jì)算公式： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 FVLf DVC 532021 min0 )(22032 )1( ?? ?????? ?????? （ 348） （ 2）根據(jù)輸出電壓動態(tài)幅度0V?來計(jì)算時(shí)，可以得到的濾波電容的計(jì)算公式為： 202 max020VV ILp ?? （ 349） 其中，max0I為最大輸出電流，取 5A； pV為電源從滿載變?yōu)榭蛰d時(shí)輸出電壓的變化值，取 221V。 （ 1）耐壓 高頻變器副邊的輸出電壓峰值為： VNNVV %)201(38021max1max2 ???????? （ 346） 所以加在輸出整流二極管上的最高電壓為 。在前面的計(jì)算中，我們選擇的工作頻率為 30KHz，得到的占空比的最大值maxD為 ，在電容充電過程中，電流逐漸變小的時(shí)間為 4μs。 所以，流過開關(guān)管的最大電流值為 。 ????。 （ 7）校核繞組壓降及功耗 2060120 ???磁環(huán)的高度為 2 ㎝ ，徑向厚度為 3 ㎝ ，設(shè)副邊繞組的平均匝長為 15 ㎝?？紤]到線圈的繞制 問題，我們選取線徑為 ㎜ 的導(dǎo)線，以便于繞制線圈。 VVNNV a x112m a x2 ???? （ 325） 假設(shè)，此時(shí) VVV orloD 1?? ， 1195m a x2m inm in ?????? V VVVD or loDo （ 326） usDt Ton ???? （ 327） 通過計(jì)算，我們可以得到最小脈沖占空比為 ，導(dǎo)通脈寬為 。那么，當(dāng)滿足輸出電壓最大值與額定負(fù)載時(shí)，高頻變壓器副邊繞組電壓最小值為： VV )(m in2 ???? （ 317） 又因?yàn)槔硐胱儔浩鞯脑⒏边叺碾妷罕扰c其繞組的匝數(shù)比相等，所以得高頻變壓器的副邊繞組匝數(shù)的計(jì)算公式為： 1min1min22 NVVN ? （ 318） 其中，原邊繞組的電壓最小值為： VV %)201(380m in1 ????? （ 319） 因此，通過計(jì)算我們可以得到高頻變壓器的副邊繞組的匝數(shù)為： 10 962 ???N （ 320） 對上式結(jié)果取整后可以得到高頻變壓器副邊繞組匝數(shù)為 79。那么max1V應(yīng)當(dāng)取值為： VV %)201(380m a x1 ????? （ 313） 磁芯截面積cS為： 2600202 601202 mmhdDS C ??????? （ 314） 那么，高頻變壓器原邊繞組的匝數(shù) 1N為： ??? ???N （ 315） 高頻變壓器原邊繞組的匝數(shù)應(yīng)當(dāng)取整，結(jié)果為 66。 高頻變 壓器的計(jì)算 （ 1）選取工作磁通密度 考慮到高頻變壓器的相關(guān)參數(shù)，我們應(yīng)選取的磁芯為 MX0200 鐵氧體材料，那么它的工作磁通密度為 900Gs?？紤]到濾波電感的作用，則其 電感越大，電流脈沖就越小，輸入功率因素越高。當(dāng)系統(tǒng)電壓最低時(shí)接在三相橋式整流電路兩端的平均輸出電壓 E 為 aEE π 23? （ 36） 其中，aE為交流輸入線電壓。 （ 2） 額定電流 因?yàn)殡娫吹男蕰S著輸入功率的變化而變化，所以我們應(yīng)選擇電源的效率的最小值。電流采樣電阻和輸出二極管 D3 是為了防止電池電流反灌。為了檢測原邊電流是否滿足要求，變壓器的原邊需要添加交流互感器。而高頻電容與電解電容的并聯(lián)是為了濾除高頻諧波，同時(shí)也彌補(bǔ)了電解電容在高頻特性方面的不足。該電路分為 輸入整流濾波 電路、 單相逆變橋 和 輸出整流濾波電路 。 通過圖 31 可以看出 主電路 和控制電路的基本組成。 輸出整流濾波回路 在大功率電源的設(shè)計(jì)中，常用的輸出整流濾波分為橋式整流和全波整流。其中，過流保護(hù)和過壓保護(hù)是為了保護(hù)負(fù)載和電源兩者而設(shè)置的；欠壓保護(hù)和溫度保護(hù)是為了電源本身而設(shè)置的。若為了避過流保護(hù)的誤動作而將保護(hù)電路的動作時(shí)間延長，這 將會降低過流保護(hù)的安全可靠性。 驅(qū)動電路作為執(zhí)行部分，其工作原理是將控制電路輸出的 PWM 脈沖信號驅(qū)動大功率開關(guān)管。如果控制電路輸出的觸發(fā)信號不穩(wěn)定，或者誤觸發(fā)，則會導(dǎo)致短路，損壞開關(guān)器件。因此它是通過調(diào)節(jié)移相角的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓的。因?yàn)樨?fù)載對諧振變換電路的影響較大，所以為了保證輸出直流電壓穩(wěn)壓的方式，采用了脈沖頻率調(diào)制 (PFM)。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，諧振網(wǎng)絡(luò)接通并產(chǎn)生諧振，此時(shí)電流按正弦規(guī)律變化，當(dāng)電流諧振到零時(shí)，令開關(guān)管關(guān)斷，使諧振停止。其主要作用是利用諧振作用控制開關(guān)器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。所以，當(dāng)開關(guān)器件在高頻下運(yùn)行時(shí)，器件中的極間電容將占有不可忽略的地位。 硬開關(guān)式全橋變換器 硬開關(guān)式 PWM 電路（如圖 22） 具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的優(yōu)點(diǎn) 。全橋式電路可以使變壓器磁芯和繞組 得到最優(yōu)利用；使效率等得到優(yōu)化。所以，開關(guān)電源主回路進(jìn)行正常的功率變換所需的觸發(fā)脈沖是由系統(tǒng)的控制電路部分提供的。其作用是將濾波得到較平滑的直流電變?yōu)楦哳l的方波電壓，再通過高頻變壓器送到輸出端。 E M I濾 波 器整 流 濾波高 頻 變 換 器高 頻 變 壓 器高 頻 整 流 濾 波 輸出A C輔 助 電源P W M 調(diào) 節(jié) 器 誤 差 比 較 放 大 器電 壓 電 流 取 樣電 路基 準(zhǔn) 電 壓保 護(hù) 電 路控 制 電 路D C 圖 21 開關(guān)電 源結(jié)構(gòu)框圖 開關(guān)電源的主電路通過輸入整流濾波、 DC/DC 變換、輸出整流濾波將交流電壓轉(zhuǎn)換為所需的直流電壓。并據(jù)此分析，選擇相應(yīng)的電路元器件。 （ 2） 間接取樣電路。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 連接分類 電源以功率開關(guān)管的連接方 式分類，可分為單端正激開關(guān)電源、單端反激開關(guān)電源、半橋開關(guān)電源和全橋開關(guān)電源；以功率開關(guān)管與供電電源、儲能電感的連接方式以及電壓輸出方式分類，可分為串聯(lián)開關(guān)電源和并聯(lián)開關(guān)電源。 這種控制方式是 利用反饋控制回路，既控制脈沖寬度ont，又控制脈沖開關(guān)周期 T，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)脈沖占空比 D，從而達(dá)到輸出穩(wěn)壓的目的。 控制方式 由開關(guān)電源輸出直流電壓表達(dá)式DUU io ?可知，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間ont，可以調(diào)整輸出電壓oU，達(dá)到輸出穩(wěn)壓的目的。 （ 6） 功率小。 （ 4） 安全可靠。 （ 3） 穩(wěn)壓范圍寬。開關(guān)電源的功率開關(guān)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗小、效率高。 開關(guān)電源與線性電源相比，輸入的瞬態(tài)變換比較多地表現(xiàn)在輸出端，在提高開關(guān)頻率的同時(shí)，由于反饋放大器的頻率特性得到改善，開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)也能得到改善。 （ 2） 驅(qū)動器：開關(guān)信號的放大部分，對來自信號源的開關(guān)信號放大、整形，以適應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動要求。 （ 3） 既改變ont，有改變 T，從而實(shí)現(xiàn)脈沖占空比的調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式，稱為脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。 開關(guān)電源直流輸出電壓oU與輸入電壓iU之間具有如下關(guān)系： DUio ? （ 12） 由上面兩式可以看出： （ 1） 若開關(guān)周期 T 一定，改變開光 S 的導(dǎo)通時(shí)間ont，即可改變脈沖占空比 D，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，這種保持 T 不變而只改變ont來實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的方式，稱為脈沖寬度調(diào)節(jié)（ ＰＷＭ ）。圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓iU經(jīng)開關(guān) S 加至輸入端， S 為受控開關(guān)，是一個(gè)受脈沖控制的開關(guān)調(diào)整管。本次論文主要分析了開關(guān)電源的橋式整流、濾波回路、 PWM 集成控制部分等的分析。開關(guān)電源是一種新型電源設(shè)備，較之于傳統(tǒng)的線性電源，其技術(shù)含量高、能耗低、使用方便。因此作為一名電源工作者，應(yīng)當(dāng)有所了解。伴隨著這種趨勢，人們也在期待著開關(guān)電源的大功率化。本文從大功率開關(guān)電源的方向著手設(shè)計(jì)，分析了開關(guān)電源的組成與工作原理，了解了開關(guān)電源的主要結(jié)構(gòu)、輔助技術(shù)以及開關(guān)器件的選擇與驅(qū)動等方面。 關(guān)鍵詞： 開關(guān) 電源 ，大功率，快速充電 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II DESIGN OF 1000W SWITCHING HIGHPOWER SUPPLY ABSTRACT With the continuous development of power technology,switching power supply is a new type of power equipment that has been widely recognized and