【正文】 =。為了得到平滑的負載電壓，一般?。? XX 學院畢業(yè)論文 第 27 頁 共 43 頁 （式 45） 在本設計中，我采用 AD400V 的 電容。 圖 ４ .４ 電容濾波電路波形 (3)外特性 整流濾波電 路中，輸出直流電壓 VO隨負載電流 IO的變化關系曲線如圖 。所以在 t2到 t3時刻，二極管導電， Ｃ 充電， Vi=Vo按正弦規(guī)律變化；t1 到 t2 時刻二極管關斷， Vi=Vo 按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為XX 學院畢業(yè)論文 第 26 頁 共 43 頁 RLC。所以剛過 ?t=?/2時二極管仍然導通。指數(shù)放電起始點的放電速率很大。 當 v2到達 ?t=?/2時，開始下降。 圖 4． 3 電容濾波電路 (2)濾波原理 若 V2處于正半周，二極管 D D3導通，變壓器次端電壓 V2給電容器 C充電。 (1)電容濾波電路結構 現(xiàn)結合單相橋式整流和電容濾波電路為例來說明。電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應該并聯(lián)在負載兩端。在這次設計中，我選用的是二級管 IN4007。 （ 2） .參數(shù)計算 根據(jù)圖 （ b）可知，輸出電壓是單相脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效。 XX 學院畢業(yè)論文 第 24 頁 共 43 頁 在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。 當負半周時，二極管 D D4 導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。根據(jù)圖 （ a）的電路圖可知： （ a） 橋式整流電路 （ b） 波形圖 圖 單相橋式整流電路 當正半周時，二極管 D D3導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。 為了更清楚的解釋 其工作原理，我將橋式整流電路的輸出直XX 學院畢業(yè)論文 第 23 頁 共 43 頁 接接一個負載。 (1).工作原理 單相橋式整流電路是最基本的將交流轉換為直流的電路，因為是由四只整流二極管 D1～ D4接成電橋的形式，所以稱為橋式整流電路。5%） V 輸入整流電路和濾波電路設計 單相橋式式整流電路適用與 1KW 以下的整流電路中。 5% +24V,最大177。 技術指標 輸入電壓范圍： AC200～ 240V， 50/60Hz。這種開關電源可用于 AV200～ 240V 輸入的電子產(chǎn)品中。 表 3． 1 PWM 開關電源拓撲的比較 拓撲 功率范圍/W Vin（ de） 范圍 /V 輸入輸出隔離 典型效率（ %） 相對成本 Buck 電路 0～ 1000 5～ 40 無 70 Boost 電路 0～ 150 5～ 40 無 80 BuckBoost電路 0～ 150 5～ 40 無 80 正激式電路 0～ 150 5～ 500 有 78 反激式電 0～ 150 5～ 500 有 80 XX 學院畢業(yè)論文 第 21 頁 共 43 頁 路 推挽式電路 100～ 1000 50 ～1000 有 75 半橋電路 100～ 500 50 ～1000 有 75 全橋電路 400 ～2021+ 50 ～1000 有 73 總結上面各個電路的拓撲的比較，如果設計一個 小功率 的開關電源，選擇反激式電路拓撲 即方案二是比較好的。在一種應用場合下，有好幾種拓撲可以工作，但只有一種是在要求的成本范圍內性能最好的。因此半橋電路只在 500W 或更低輸出功率場合下使用。它使用的元器件比較多，但還是可以接受的。但是，反激式電路的電流峰值比正激式電路高很多，因此在相當?shù)椎妮敵鲭妷合拢部赡艹鲩_關管的 SOA。另外 Buck 變換器的輸出電壓必須低于輸如電壓。 XX 學院畢業(yè)論文 第 19 頁 共 43 頁 控制VinSW 1SW 2N 1N 2L OCCC out V out++C inXFMRDV inV in / 2V satI pkI minSW 1SW 2t0t0 ? ?? ?mininouytPK V PI ? insw VV ? WWPout 5000 —? 圖 3． 3 半橋電路 方案論證 1. 方案一 在正激式電路拓撲中，即本方 案一中的 Buck 變換器中。 XX 學院畢業(yè)論文 第 18 頁 共 43 頁 反饋CinCoutVoutVin+++控制TN 1 N 2DSW V swV inI SECI priV inflybkV satI swI Dttt000 ? ?? ?mininouytPK V PI ? outinsw VVV ?? WWPout 1000 —? 圖 3． 2 反激式電路 3. 方案三 半橋電路。 反激式則指當功率 MOSFET 導通時，就將電能儲存在高頻變壓器的初級繞組上，僅當 MOSFET 關斷時，才向次級輸送電能 。在典型應用中，電感電流的最大值為負載電流的 150％，最小值為負載電流的 50％。在開關導通前瞬間，電感上的電流 就是開關管通過的初始電流。 在這個階段，電流波形時一條斜率為負的斜線。 當開關斷開時，由于電感上的電流不能突變，電感電流就通過二極管 D 續(xù)流，該二極管稱為續(xù)流二極管，這樣就實現(xiàn)了對原先流過開關管電流的續(xù)流，同時電感中存儲的一部分能量向負載釋放。 在這個階段，電感存儲能量。 我們可以把 Buck 電路的工作過程分成兩個階段。 LC濾波器的作用可用下式表示： DVV inout ? （式 31） 式中 D— 占空比 通過控制電路改變占空比，即可保持輸出電壓恒定。 LC 濾波器（扼流輸入濾波器）的輸入就是經(jīng)過斬波以后的電壓。包括 PWM 開關電源的拓撲、主要波形和一些估計的參數(shù)。 方案選擇 1. 方案一 正激式電路構成 的 開關電源， 其電路結構特點 為 功率管之后或變壓器二次側輸出整流器之后緊跟 LC 濾波器。這種布置與電源可以在何種環(huán)境下安全工作以及可以給負載提供的最大功率密切相關。 方案論證 在開始設計開關電源時，主要考慮的是采用何種基本拓撲。所以 PWM開關電源的的成本和效率是設計的主要問題。因為對于相同的輸出功率，開關電源的散熱器要小 的多。我們可以在航空和自動化產(chǎn)品、儀器儀表、離線式產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)它們的蹤影，它們通常應用于要求效率和多組電源 電壓輸出的場合。 開關電源的工作原理是 ： 1. 交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流 ； 2. 通過高頻 PWM(脈沖寬度調制 )信號控制開關管 ,將那個直流加到開關變壓器初級上 ； XX 學院畢業(yè)論文 第 14 頁 共 43 頁 3. 開關變壓器次級感應出高頻電壓 ,經(jīng)整流濾波供給負載 ； 4. 輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路 ,控制 PWM 占空比 ， 以達到穩(wěn)定輸出的目的 。 正激式變換器的優(yōu)點式：輸出電壓的紋波峰峰值比升壓式變換器低，同時可以輸出比較高的功率，正激式變換器可以提供數(shù)千瓦的功率。 開關電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。也就是說控制器的功能模 塊電壓參考和誤差放大器，可以設計成與線性調節(jié)器相同。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來生高或降低。 與線性電源相比， PWM 開關電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現(xiàn)的。在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏安乘積總是很小的（在導通時，電壓低，電流 大；關斷時，電壓高，電流?。? PWM 開關電源的基本原理 開關電源的工作過程相當容易理解。串聯(lián)在開關晶體管發(fā)射極上的電阻組成過電流保護電路，用于防止開關電源啟動時開關管出現(xiàn)過電流。當輸出電壓升高時，反饋到 PWM控制器的電流增大， PWM 控制器使開關晶體管的導通時間縮短，也就是使輸出脈沖的寬度變窄，從而導致輸出電壓下降，維持了輸出電壓的穩(wěn)定。脈寬調制電路通常由光耦合器和 PWM 控制器組成。 2. PWM 控制器電路： 是一 個利用誤差電壓控制輸出脈沖寬度的反饋電路。 二、 保護和 控制電路 指主電路以外的部分，包括：穩(wěn)壓電路、 PWM 控制器電路、保護電路等。 ： 將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。 XX 學院畢業(yè)論文 第 11 頁 共 43 頁 第 2 章 PWM 開關電源的基本原理 PWM 開關電源的組成模塊 開關電源的電路組成方框圖如下： 一、主電路 是 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括： （ EMI） ： 其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng) 。 8. 計算機輔助設計（ CAD） 利用計算機對開關電源進行 CAD 設計和模擬試驗，十分有效，是最為快速經(jīng)濟的設計方法。 7. 電源系統(tǒng)的管理和控制 應用微處理器或微機集中控制和管理，可以及時反映開關電源環(huán)境的各種變化