【正文】 備的可靠性不斷提高、功能不斷增加、使用趨向自動(dòng)化及智能化、體積小型化。高頻化使電源體積大幅度的減小，輕巧便攜，實(shí)用性和使用方便性明顯得到改善。20 世紀(jì) 70 年代世界電源史上發(fā)生了一場(chǎng)革命。以上兩種變換器均稱為準(zhǔn)諧振變換器，譜振僅在開關(guān)管導(dǎo)通或截止時(shí)發(fā)生，使用了這類開關(guān)的變換器稱為部分諧振變換器。以開關(guān)方式工作的直流穩(wěn)壓電源以其體積小、重量輕、效率高、穩(wěn)壓效果好等特點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)電源的位置，成為了電源行業(yè)的主流形式。 選題的目的和意義 選題目的準(zhǔn)諧振開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于電子、IT 等產(chǎn)業(yè)。設(shè)計(jì)具有完善控制和保護(hù)功能的電源系統(tǒng)，使我們?cè)O(shè)計(jì)的開關(guān)電源的效率達(dá)到 85%以上。本設(shè)計(jì)采用的是半橋變換器和零電流軟開關(guān)技術(shù)結(jié)合。由于它的優(yōu)越特性，現(xiàn)在已逐漸取代了傳統(tǒng)的線性直流電源。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)研究和工程應(yīng)用實(shí)踐對(duì)電源的需求逐年增多，對(duì)其精度、性能、規(guī)格、品種、類型、體積、智能化操作等方面都提出了許多新的要求，現(xiàn)有的直流電源已經(jīng)不能滿足各領(lǐng)域中的許多要求，研究和開發(fā)適合要求的多種新型直流電源已經(jīng)成為一種客觀需求，而且其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都比較顯著。直流電源是將工頻電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變成直流形式電源的一種電子儀器設(shè)備。于是，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源替代了線性電源，并使微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了微型化。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）準(zhǔn)諧開關(guān)電源的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 緒論 .......................................................................................................................................................1 引言 ...............................................................................................................................................1 選題的目的和意義 ..................................................................................................................2 課題可行性分析 .......................................................................................................................32 開關(guān)電源 .............................................................................................................................................4 開關(guān)電源的種類及特點(diǎn) ........................................................................................................4 開關(guān)電源的效率分析 ...........................................................................................................143 電路設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................................16 軟開關(guān)電路的種類、特點(diǎn) .................................................................................................16 軟開關(guān)電路的選用原則 ......................................................................................................194 準(zhǔn)諧振開關(guān)電源的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................22 主電路的設(shè)計(jì) .........................................................................................................................22 軟開關(guān)的設(shè)計(jì) .........................................................................................................................24 控制電路的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................27 交流濾波整流輸入的設(shè)計(jì) .................................................................................................345 結(jié)論 .....................................................................................................................................................37參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................................38致 謝 ..................................................................................................................................................39長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1附錄一 控制電路圖 ..........................................................................................................................40附錄二 原理圖總圖 ..........................................................................................................................411 緒論 引言 隨著電力電子技術(shù)的告訴發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入 80 年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入 90 年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備控制設(shè)備等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，正是由于開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用和普及，使開關(guān)電源技術(shù)得到迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制和調(diào)節(jié)開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷，維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源。隨著集成電路的集成度的提高，微型計(jì)算機(jī)的體積也隨之不斷的減小，這時(shí)線性直流穩(wěn)壓電源已不再適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)備的工作應(yīng)用。時(shí)至今日，幾乎所有的微機(jī)、筆記本電腦的電源適配器都是開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)。直流電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。近幾年，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，新一代功率器件，如 MOSFET，IGBT 等應(yīng)用，高頻逆變技術(shù)的逐步成熟，出現(xiàn)了大功率、高密度的開關(guān)電源，同線性電源相比較高頻率開關(guān)電源的突出特點(diǎn)是：效率高、體積小、重量輕、設(shè)計(jì)制造周期短。采用脈寬調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出電壓穩(wěn)壓和輸出電流的限流功能。將工頻電壓雙路整流，一路作為長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2半橋功率變換的功率輸入，一路經(jīng)濾波穩(wěn)壓后為 PWM 控制電路提供穩(wěn)定工作電壓。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我們掌握了開關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)，提高我們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。尤其隨著電力電子器件和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，作為用電設(shè)備心臟的電源系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化。通常，把開關(guān)元件上的電壓波形為正弦波狀的變換器稱為電壓諧振變換器，即以零電壓開關(guān) ZVS（Zero Voltage Switching）方式工作，把流過(guò)開關(guān)的電流波形為正弦波狀的稱為電流諧振變換器，即以零電流開關(guān) ZCS（Zero Current Switching）方式工作。部分諧振變換器叫做準(zhǔn)諧振變換器，其中的零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)叫做軟開關(guān)。提高振蕩器輸出頻率可降低高壓變壓器、電抗器、平滑電容器、高壓電容器等電子器件基本性能要求和結(jié)構(gòu)體積，進(jìn)而縮小電源體積。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)諧振開關(guān)電源的發(fā)展要求。開關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)便顯示出來(lái)，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備中，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的支撐。但限制開關(guān)電源體積減小和重量減輕，主要是開關(guān)電源的變壓器、電抗器等磁性元件和平滑波形的電容器作用。同時(shí)經(jīng)開關(guān)頻率提高后，受電路中分布電感和電容或二極管中存儲(chǔ)電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。目前，提高開關(guān)電源工作頻率的最有效的方法，是采用軟開關(guān)技術(shù)，即在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)加在開關(guān)兩端的電壓或通過(guò)開關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可以減少開關(guān)損耗，又可以控制浪涌的發(fā)生，使得噪聲很小。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。 課題可行性分析目前，世界各國(guó)正在大力研制開發(fā)新型準(zhǔn)諧振開關(guān)電源，包含新的電源理論、新型模塊化電路、新型電子器件等，以滿足電子設(shè)備小型化、高效化和高性能化的時(shí)代發(fā)展要求。最初，阻礙開關(guān)穩(wěn)壓電源效率提高的最主要的因素是開關(guān)管的開關(guān)損耗，因此在這一階段，提高開關(guān)穩(wěn)壓電源效率是以減小或消除開關(guān)損耗為目的。在這個(gè)時(shí)期，還有最具代表性的電路拓?fù)?移相零電流開關(guān)半橋變換器電路拓?fù)?，電路拓?fù)涞玫搅吮容^廣泛的應(yīng)用。用原有的改善效率的解決方案無(wú)法達(dá)到目的，需要重新以電子器件的最新發(fā)展為基礎(chǔ)，研究高效率功率變換的基本思想和實(shí)現(xiàn)方式。減小開關(guān)損耗的各種軟開關(guān)技術(shù)受到了人們的青睞，軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)管工作在零開關(guān)狀態(tài)，從而大大減小了開關(guān)損耗，提高了開關(guān)變換器的效率。本文以UC3867為核心芯片設(shè)計(jì)了一款零電流準(zhǔn)諧振開關(guān)電源。開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率可變、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。同樣，前一種工作方式多用于 DC/AC 逆變電源，或 DC/DC 電壓變換；后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面簡(jiǎn)稱變壓器開關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：?jiǎn)味俗儞Q和雙端變換等多種；根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、自激式和它激式等多種。 串聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理圖 21a 是串聯(lián)式開關(guān)電源的最簡(jiǎn)單工作原理圖，圖 21a 中 Ui 是開關(guān)電源的工作電壓，即：直流輸入電壓；K 是控制開關(guān)， R 是負(fù)載。這樣，控制開關(guān) K不停地“接通”和“關(guān)斷” ，在負(fù)載兩端就可以得到一個(gè)脈沖調(diào)制的輸出電壓 uo。改變控制開關(guān) K 接通時(shí)間 Ton 與關(guān)斷時(shí)間 Toff 的比例，就可以改變輸出電壓 uo 的平均值 Ua 。所以，串聯(lián)式開關(guān)電源屬于降壓型開關(guān)電源。例如，電動(dòng)摩托車速度控制器以及燈光亮度控制器等，都是屬于串聯(lián)式開關(guān)電源的應(yīng)用。串聯(lián)式開關(guān)電源的缺點(diǎn)是輸入與輸出共用一個(gè)地，因此，容易產(chǎn)生 EMI 干擾和底板帶電，當(dāng)輸入電壓為市電整流輸出電壓的時(shí)候，容易引起觸電，對(duì)人身不安全。這種反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源與一般串聯(lián)式開關(guān)電源的區(qū)別是，這種反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出的電壓是負(fù)電壓，正好長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6與一般串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的正電壓極性相反；并且由于儲(chǔ)能電感 L 只在開關(guān) K 關(guān)斷時(shí)才向負(fù)載輸出電流，因此，在相同條件下，反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出的電流比串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的電流小一倍。因此，選用圖 22 所示的反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源作為負(fù)電源是很方便的。當(dāng)控制開關(guān) K 接通的時(shí)候，輸入電源 Ui 開始對(duì)儲(chǔ)能電感 L 加電，流過(guò)儲(chǔ)能電感 L 的電流開始增加，同時(shí)電流在儲(chǔ)能電感中也要產(chǎn)生磁場(chǎng)；當(dāng)控制開關(guān) K 由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的時(shí)候，儲(chǔ)能電感會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，使電流繼續(xù)流動(dòng)，并通過(guò)整流二極管 D 進(jìn)行整流，再經(jīng)電容儲(chǔ)能濾波，然后向負(fù)載 R 提供電流輸出。圖 22 反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源電路