【正文】 在多位老師的教導下，我才打下了堅實的基礎(chǔ)，使得畢業(yè)論文能夠順利完 成。 論文的選題、具體工作和撰寫過程都凝聚著指導老師的心血和汗水。保護電路也是必不可少的電路，在保護電路的保護下可以防止電壓或電流過高導致儀器儀表的損壞。 本文設(shè)計出了直流開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路、控制電路、保護電路，其中 DCDC變換 是其主電路的核心，所采用的是全橋變換電路，是最常見的電路拓撲形式之一，采用了有限雙極性控制方法實現(xiàn)。 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。在高頻變壓器的計算中， 估算了實際占空比 maxD 為 ， minD為 。 綜合得 ， 晶閘管選用耐壓 500V 額定電流為 2A的晶閘管。要重新啟動電路，則必須在 RS 觸發(fā)器 R 端施加復位信號 [16]。原理為，當 UiR2/（ R1+R2）高于 UH（ 1+R3/R4）時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出 U0變?yōu)?Ucc，而當小于時輸出 U0變?yōu)榱?。電流控制型和電壓控制型的開關(guān)電源相比有許多優(yōu)點，但其本身也有缺點，如電感峰值電流與平均電流有誤差 ,占空比大于 時容易發(fā)生振蕩；直流開環(huán)負載調(diào)整率較差等。同時也可以在設(shè)計開關(guān)電源時不必給開關(guān)器件和變壓器留有較大的裕量，在保證可靠性的前提下，盡可能降低成本。但是只要電流脈沖達到了一定的幅度，電流控制回路就動作，使得脈沖寬度發(fā)生變化，保證輸出電壓的穩(wěn)定，而在電壓模式控制電路中，檢測電路對輸入電壓的變化沒有直接的反應，一直要等到輸出電壓發(fā)生一定的變化后，才會去調(diào)節(jié)脈沖寬度。這種采樣輸出 電壓的控制方法，必然是響應速度慢，穩(wěn)定性差，甚至在大信號時容易產(chǎn)生振蕩，造成功率開關(guān)器件損壞等故障。 若輸入電壓下降，整流后的直流電壓下降，經(jīng)電感延遲使輸出電壓下降，經(jīng)誤差放大器延遲， Ue 電壓不變，在電流環(huán)中電感的峰值電流也隨輸入電壓下降 ,電感電流的斜率 di/dt 下降，導致斜坡電壓推 遲到達 Ue，使 PWM 占空比增大，起到調(diào)整輸出電壓的作用。 圖 22 為峰值電流控制模式的 PWM 原理圖。兩種控制模式的原理圖如圖 21和圖 22所示。 11 2 控制電路及保護電路的設(shè)計 開關(guān)電源的主電路主要處理電能，而控制電路主要處理電信號，屬于“弱電”電路，但它控制著主電路中的開關(guān)器件的工作，一旦出現(xiàn)失誤，將造成嚴重后果，使整個電源停止工作或損壞。定義 Q Q3組成的橋臂為超前橋臂， Q Q3組成的橋臂為滯后橋臂。這種控制方式是過去全橋電路最基本的方式。 (1) 雙極性控制方式 開關(guān)管 Q1 和 Q Q2 和 Q3同時開通和關(guān)斷，兩對開關(guān)管以 PWM 方式交替開通和關(guān)斷，其開通時間不超過半個開關(guān)周期。全橋直流變換器由全橋逆變器、高頻變壓器和輸出整流濾波電路組成，也屬于直流 交流 10 直流變換器 [14]。 DCDC變換器設(shè)計 DCDC 變換器電路設(shè)計及工作原理 全橋變換電路拓撲是目前國內(nèi)外 DCDC變換電路中最常用的電路拓撲形式之一，應用非常廣泛。由于電容在電路中也有儲能的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時，能把部分能量存儲起來，而當電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓比較平滑，也就是電容具有平波的作用。由于電感在電路中有儲能的作用，在電路中可以串聯(lián)電感，當電源供給的電流增加時，它把能量存儲起來， 而當電流減小時，又把能量釋放出來，使負載電流比較平滑，即電感有平波的作用。由于單相橋式整流電路的紋波電壓小，輸出電壓比較高，晶體管所承受的最大反向電壓較低，同時因電源變壓器在正、負半周內(nèi)部有電流供給負載，電源變壓器得到了充分的利用，效率高，所以我們選取單相橋式整流電路實現(xiàn)設(shè)計中的整流功能。 8 主要電路的設(shè)計 整流電路設(shè)計 整流電路的主要作用是把經(jīng)過變壓器降壓后的交流電通過整流變成單個方向的直流電。 輔助電源電路的功能是為控制電路供電。軟啟動電路在電源合閘和重新啟動時提供一個逐漸上升的電壓信號給脈沖產(chǎn)生電路，從而使控制電路的輸出脈沖有一個逐漸建立的過程。驅(qū)動電路是將控制電路輸出 PWM脈沖信號經(jīng)過電隔離后進行功率放大和電壓調(diào)整再去驅(qū)動大功率開關(guān)管，由于所提供的脈沖幅度以及波形關(guān)系到開關(guān)管的開關(guān)過程，直 接影響到損耗，所以，應該合理設(shè)計驅(qū)動電路，實現(xiàn)開關(guān)管的最佳開通與關(guān)斷。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)電壓反饋控制電路、保護電路以及軟啟動電路等提供的控制信號產(chǎn)生出所需的脈沖信號，然后該脈沖信號經(jīng)過觸發(fā)電路的放大后去驅(qū)動開關(guān)元件，使開關(guān)管導 通或關(guān)斷。 DCDC變換器需要控制電路提 供適當?shù)尿?qū)動脈沖，才能有效的工作。諧振變換電路有多種拓撲結(jié)構(gòu)，但其基本組成部分還是通過開關(guān)器件和諧振元件 L、 C之間串聯(lián)或并聯(lián)實現(xiàn)的，再配以適當?shù)目刂撇呗詠韺崿F(xiàn)開關(guān)器件的零電壓或零電流動作。此外，電路寄生電容、電感若形成強烈的振蕩也會影響到設(shè)備的正常運行 [8]。但是需要注意的是，吸收電路是通過把器件本身的開關(guān)損耗轉(zhuǎn)移到緩沖電路中而使器件得到保護的，因此這部分能量最終還是被消耗了，系統(tǒng)總的損耗沒有減少。由于整流橋提供的直流電壓較高，工作電流相對較低，這些損耗還是可以接受的。為了使開關(guān)電源設(shè)備正常的工作，使電源的各個組成部分都能發(fā)揮其最大的效能，就必須讓電源的各個組成部分相互協(xié)調(diào)、相互協(xié)作。功率開關(guān)橋?qū)V波得到的直流電變換為高頻的方波電壓，通過高頻變壓器傳送到輸出側(cè)。在電源的研制和開發(fā)過程中必須對每一部分都進行認真的分析和研究，才能使所研制的開關(guān)電源滿足設(shè)計要求。變頻器的控制回路、驅(qū)動回路、保護回路、檢測電路等需要十余種相互隔離的電源。 PWM調(diào)制是指開關(guān)周期恒定， 4 通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式，因為周期恒定，濾波電路的設(shè)計容易，是應用最普遍的調(diào)制方式。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開關(guān)電源逐步向高頻化方向發(fā)展。由此可知 , 當 Um 與 T不變時，直流平均電壓 U0 將與脈沖寬度 T1 成正比。 3 1 直流開關(guān)電源主電路的設(shè)計 開關(guān)電源的基本原理與組成特點分析 開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種 , 實際應用中 , 調(diào)寬式使用的較多 , 在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中 , 絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。開關(guān)電源一般多采用脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制方式。 首先是顯著節(jié)電 , 這意味著發(fā)電容量的節(jié)約。無電網(wǎng)污染、無電磁干擾、省電節(jié)能等綠色指標是全球范圍的熱門話題，并有相關(guān)的國際和國家標準規(guī)范進行約束。 現(xiàn)代越來越復雜的電子設(shè)備對電源提出了各種各樣的負載需求。功率重量比或功率體積比是表征電源小型化的重要指標， 50w/in 的開關(guān)電源早已上市，目前己向 120W/in 發(fā)展。 隨著芯片集成度的不斷提高，電子設(shè)備內(nèi)功能部件的體積不斷減小，因而要求設(shè)備內(nèi) 部電源的體積和重量不斷減小。隨著微電子制造技術(shù)的進步，計算機、通信設(shè)備、家用電 器得到飛速發(fā)展，這些設(shè)備內(nèi)部往往需要采用直流穩(wěn)壓電源供電。 DCDC變換器開關(guān)管的選擇 ...........................錯誤 !未定義書簽。 過電流保護 .......................................錯誤 !未定義書簽。 兩種控制模式的工作原理 ..........................錯誤 !未定義書簽。 Abstract ................................................錯誤 !未定義書簽。 開關(guān)電源是一種新型的電源設(shè)備，較之于傳統(tǒng)的線性電源，其技術(shù)含量高、耗能低、使用方便，并取得了較好的經(jīng)濟效益。目前世界各國都有廣泛的應用，特別是對大容量高頻開關(guān)電源的研究和開發(fā)已成為當今電力電子學的主要研究領(lǐng)域，并派生了很多新的研究方向。穩(wěn)壓電源是實現(xiàn)電能變換和功率傳遞的主要設(shè)備。本文在介紹了開關(guān)電源的各種工作方式、其優(yōu)劣勢、設(shè)計方法及未來發(fā)展方向等的基礎(chǔ)上，對