【正文】 及驅(qū)動(dòng)裝置個(gè)數(shù)要增加一倍，成本較高，但可用在要求功率較大的場(chǎng)合。但當(dāng)輸出功率和輸入直流電壓相 同時(shí)，全橋變換器初級(jí)電流峰值和有效值只有半橋電壓型全橋逆變電路的原理如圖 41，它共有四個(gè)橋臂，可以看成由兩個(gè)半橋電路組合而成。 上述幾步完成后，就可以根據(jù)壓敏電阻參數(shù)資料選擇合適的壓敏電阻器件。瞬間的能量消耗在壓敏電阻上，在選擇壓敏電阻 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 12 頁 共 27 頁 時(shí)應(yīng)按下述步驟進(jìn)行。 用在這種環(huán)境中最通用的抑制干擾器件是金局氧化物壓敏電阻 (MOV)瞬態(tài)電壓抑制器。 另一方面，電感性開關(guān)產(chǎn)生的電壓尖峰的能量滿足下面的公式： ILW ?? 221 （ 31） 式 31 中 L 是電感器的漏感， I是通過線圈的電流。比如電網(wǎng)附近有電感性開關(guān)，暴風(fēng)雨天氣時(shí)的雷電現(xiàn)象，都是產(chǎn)生高尖峰的因素。 整流電路 本設(shè)計(jì)采用四個(gè)二極管進(jìn)行不控整流，再由濾波器濾波得到直流電。當(dāng)電源開啟瞬間，要對(duì) C5 充電，由于瞬間電流大，加 RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流?，F(xiàn)代的 電子設(shè)備生產(chǎn)廠家一般都要滿足國(guó)際市場(chǎng)的需求，所以 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 11 頁 共 27 頁 他們所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源必須要適應(yīng)世界范圍的交流輸入電壓，通常是交流 90 ——130V和 180—— 260V的范圍。輸出端通過采樣電阻把輸出電壓送到電壓電子顯示器實(shí)時(shí)顯示。通過高頻 PWM 信號(hào)來控制 H橋?qū)χ绷麟妷?VDC 斬波，通過隔直電容輸入到高頻變壓器的原邊，完成升壓。 鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用 電流斷續(xù)模式。由于對(duì)于相同功率的輸出，斷續(xù)工作模式的峰值電流要高很多，而且輸出直流電壓的紋波也會(huì)增加，損耗大。 電流斷續(xù)模式分析 電流斷續(xù)模式。電流連續(xù)工作狀態(tài)，在下一周期到來時(shí)，電感中的電流還未減小到零，電容的電流能夠得倒及時(shí)的補(bǔ)充，輸出電流的峰值較小，輸出紋波電壓小。采用的單片機(jī)型號(hào)為飛思卡爾 MC9S12XS128。根據(jù) A/D后的反饋電壓程控改變占空比，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值?？紤]輸出電壓等級(jí)和功率選擇全橋式電路來實(shí)現(xiàn)。 DCDC變換有隔離和非隔離兩種。 第 2 章 高頻開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì) 主電路的選擇 開關(guān)電源 的電路組成開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（ EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、 PWM 控制器電路、輸出整流濾波電路組成。有很多高次諧波，如果這些高次 TB 波反饋到輸入交流線，就會(huì)對(duì)其它電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。高頻變換部分的核心是有一個(gè)高頻功率開關(guān)組件，比如開關(guān)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管 (MOSFET)等組件，高頻變換部分產(chǎn)生高頻 (20kHz 以上 )高壓方波，所得到的高壓方波送給高頻隔離降壓變壓器的初級(jí)，在變壓器的次級(jí)感應(yīng)出的電壓被整流、濾波后就產(chǎn)生了低壓直流。開關(guān)電源的基本功能方框如圖 所示。各種形式的電源電路的基本功能塊是相同的，只是完成這些功能的技術(shù)手段有所不同。主要分為半橋式、全橋式、推挽式、單端反激式、單端正激式等等。如用一級(jí) ACDC 開關(guān)變換器實(shí)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(jí) (Single Switch Single Stage)或 4S 高功率因數(shù) ACDC 開關(guān)變換器；輸出 1V, 50A的低電壓大電流 DCDC 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。 （ 7）微處理器監(jiān)控和開關(guān)電源系統(tǒng)內(nèi)部通信技術(shù)的應(yīng)用，提高了電源系統(tǒng)的可靠性。新型變壓器如壓電式，無磁心印制電路 (PCB)變壓器等，使開關(guān)電源的尺寸重量都可減少許多。既治理了電網(wǎng)的諧波“污染”，又提高了開關(guān)電源的整體效率。 （ 4）有源功率因數(shù)校正技術(shù) (APFC)開發(fā)，提高了 ACDC 開關(guān)電源功率因數(shù) 由于輸入端有整流電容組件， ACDC 開關(guān)電源及一大類整流電源供電的電子設(shè)備(如逆變器， UPS)等的電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅為 。 70 年代諧振開關(guān)電源奠定了軟開關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)，以后新的軟開關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如準(zhǔn)諧振 (80 年代中 )，全橋 ZVSPWM 、恒頻 ZVSPWM/ZCSPWM (80 年代末 )、 ZVSPWM有源鉗位； ZVTPWM/ZVCTPWM(90 年代初 )；全橋移相 ZVZCSPWM(90 年代中 )等，我國(guó)己將最新軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于 6KW 通信電源中，效率達(dá) 93%。為此必須研究開關(guān)電壓 /電流波形不交疊的技術(shù)，即所謂零電壓開關(guān) (ZVS)/零電流開關(guān) (ZCS)技術(shù)，或稱軟開關(guān)技術(shù)。 （ 2）軟開關(guān)技術(shù)使高頻率開關(guān)變換器的實(shí)現(xiàn)有了可能 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。超快恢復(fù)功率極管，MOSFET 同步整流技術(shù)的開發(fā)也使高效低電壓輸出 (例如 3V)開關(guān)電源的研制有了可能。這是我國(guó)開關(guān)電源技術(shù)不斷成熟的表現(xiàn)。經(jīng)過 20 余年的不懈努力，逐步向大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品也從單一品種走向系列化。 總之，回顧開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展過程，可以看到，高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是大勢(shì)所趨，也是今后的發(fā)展方向，因此高頻開關(guān)電源的發(fā)展很具研究意義！ 在開關(guān)電源領(lǐng)域，我國(guó)的民族產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)一直占有舉足輕重的地位。集成化和模塊化減少了外部連線和焊接，提高了設(shè)備的可靠性，縮小了電源的體積，減輕了重量。 另外，集成化是開關(guān)電源的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前正在研究高性能的碳化硅半導(dǎo)體器件，一旦開發(fā)成功，對(duì)電源技術(shù)的影響將是革命性的。微處理器監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，提高了電源的可靠性，也適應(yīng)了市場(chǎng)對(duì)其智能化的要求。軟開關(guān)技術(shù)使高頻開關(guān)電源的實(shí)現(xiàn)有了可能，它不僅可以減少電源的體積和重量，而且提高了電源的效率（國(guó)產(chǎn) 6kW 通信開關(guān)電源采用軟開關(guān)技術(shù)，效率可達(dá) 93%）；控制技術(shù)的發(fā)展以及專用控制芯片的生產(chǎn)，不僅使電源電路大幅度簡(jiǎn)化，而且使開關(guān)電源的動(dòng)態(tài)性能和可靠性大大提高；有源功率因數(shù)校正技術(shù)（ APFC）的開發(fā)，提高了 AC/DC 開關(guān)電源的功率因數(shù)，既治理了電 網(wǎng)的諧波污染，又提高了開關(guān)電源的整體效率。經(jīng)過 20多年的不斷發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù) 有了重大進(jìn)步和突破。 20 世紀(jì) 80年代中期開關(guān)電源產(chǎn)品開始推廣和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，基本上起源于 20 世紀(jì) 70 年代末和 80年代初。電源技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展必將為大幅度節(jié)約電能、降低材料消耗以及提高生產(chǎn)效率提供重要的手段， 并為現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活帶來為深遠(yuǎn)的影響。 本論文的目的就是查閱相關(guān)資料，掌握開關(guān)電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計(jì)小功率開關(guān)電源的方法，這以后從事相關(guān)事業(yè)打下基礎(chǔ)，開闊視野，從而提高自身的能力。開關(guān)電源高頻化的實(shí)現(xiàn)，與磁性元件和半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展?fàn)顩r有著密切的關(guān)系。 ④提高電源裝置和系統(tǒng)的電磁兼容性 (EMC)。 ②提高可靠性，提高集成度，增加保護(hù)功能，拓寬輸入電壓范圍，提高平均無故障時(shí)間。各種新技術(shù)、新工藝和新器件如雨后春筍，不斷問世，開關(guān)電源的應(yīng)用也日益普及。與此同時(shí)，開關(guān)電源的頻率也從最初的 20KHz 提高到幾千赫茲至幾兆赫茲。 1955 年發(fā)明的自激推挽式晶體管單變壓器直流變換器，率先實(shí)現(xiàn)了高頻轉(zhuǎn)換控制功能； 1957 年發(fā)明的自激推挽式雙變壓器， 1964提出的無工頻變壓器式開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案，有力地推動(dòng)了開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)步。該電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)，模數(shù)電路相互結(jié)合，具有輸出電壓高，紋波小，輸出功率較高等優(yōu)點(diǎn)。本論文設(shè)計(jì)研究了一種以單片機(jī)和脈寬調(diào)制（ PWM）技術(shù)為基礎(chǔ)的高壓開關(guān)電源。隨著電源技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)高壓電源的轉(zhuǎn)換效率和帶負(fù)載能力提出了更高的要求。 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1 頁 共 27 頁 摘要 高壓電源在日常的生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用，尤其在軍事、醫(yī)療、射線類探測(cè)器和靜電噴涂等技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的高壓電源多采用線性技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)形式造成電源變換效率低，體積大，重量沉，操作維修不方便。 開關(guān)電源相對(duì)于線性電源有體積小，重量輕，效率高的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電源行業(yè)的主流形式。該電源由 飛思卡爾MC9S12XS128 單片機(jī)產(chǎn)生和控制 PWM 波形，采用全橋變換 ，經(jīng)高頻變壓器升壓，輸出1000V 電壓。 關(guān)鍵詞：開關(guān)電源 橋式變換器 高頻變壓器 單片機(jī) Abstract Highvoltage power supply is applied broadly in daily life and production, especially used in military, medical, classray detector and electrostatic spraying. Traditional highvoltage power supply mainly adopt technology of linear power supply such type of ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 頁 共 27 頁 structure makes the whole Efficiency of power supply below, large, heavy and operation and maintenance which is not the development of power technology, people have a higher demand on the conversion efficiency of the the highvoltage power and load power supply have the advantages of small size, light weight, high efficiency relative to the linear power.,it have bee a mainstream form of the Power paper studies a singlechip design and pulse width modulation (PWM) technologybased highvoltage switching power waveform of the the power supply was generated and controlled by by Freescale MC9S12XS128 microcontroller，using full bridge,the highfrequency stepup transformer,1000V output power supply with digital adjustment,modulus bined circuit,it has the advantage of a high output voltage, ripple, the higher power output and so on. Keywords: Switching power supply Bridge converter Highfrequency transformer Microcontroller 目錄 摘要 ........................................................................................................................................ 1 Abstract .........................................................................................