【正文】 .......................... ii 第一章 緒論 ..................................................................................................................... 5 選題背景 ............................................................................................................... 5 目的和意義 ........................................................................................................... 5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................... 5 主要工作內(nèi)容 ....................................................................................................... 6 章節(jié)安排 ............................................................................................................... 6 第二章 開關(guān)電源原理及控制方法研究 ......................................................................... 7 開關(guān)電源的基本原理 ............................................................................................ 7 開關(guān)電源的組成模塊 ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但它存在著效率低（只有 40%－ 50%）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點(diǎn)。正因為如 此，開關(guān)式穩(wěn)壓電源已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中 。過去往往是應(yīng)用遙測和其他電子設(shè)備在變電站站服務(wù)環(huán)境中， 120 伏交流電或 130VDC 電池服務(wù)站提供了位置。然而，在過去10 年的工業(yè)和商業(yè)客戶服務(wù)點(diǎn)遙測數(shù)據(jù)的需要有所增加。 目的和意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從我國開關(guān)電源的發(fā)展過程可以了解國際開關(guān)電源發(fā)展的一個側(cè)面，雖然一般說來，我國技術(shù)發(fā)展水平與國際先進(jìn)水平平均有 5～ 10 年差距。 80 年代進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用階段，并開發(fā)研究 ～ 5MHz 準(zhǔn)諧振型軟開關(guān)電源。 80 年代末我國通信電源大規(guī)模更新基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 換代，傳統(tǒng)的鐵磁穩(wěn)壓 整流電源和晶閘管 被 相控 穩(wěn)壓電源為大功率（ 48V， 6kw） AC－ DC 開關(guān)電源（通信系統(tǒng)中常稱為開關(guān)型整流器 SMR）所 取 代；并開始在辦公室自動化設(shè)備中得到應(yīng)用。 90 年代我國又研制開發(fā)了一批新型專用 開 關(guān)電源 ， 典型例子如下： 源。 主要工作內(nèi)容 章節(jié)安排 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 第二章 開關(guān)電源原理 及 控制方法研究 開 關(guān)電源的工作過程相當(dāng)容易理解。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(dǎo)通時，電壓低，電流大；關(guān)斷時，電壓高，電流小）。 與線性電源相比， PWM 開關(guān)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(shí)現(xiàn)的。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。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。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(shè)計成與線性調(diào)節(jié)器相同。 開關(guān)電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。 正激式變換器的優(yōu) 點(diǎn)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(guān)電源的工作原理是 : 1. 交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流 。 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 3. 開關(guān)變壓器次級感應(yīng)出高頻電壓 ,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載 。 PWM 是調(diào)節(jié)脈沖波占空比的一種方式。 圖 Pulse Width Modulation (PWM) 在運(yùn)用 PWM 的驅(qū)動電路中，可以通過增減占空比，控制脈沖一個周期的平均值。 PFM(Pulse Frequency Modulation)調(diào)制方法 脈沖頻率調(diào)制 (PFM)是一種轉(zhuǎn)換方法， 通常被應(yīng)用于 DCDC 轉(zhuǎn)換器來提高輕負(fù)載效率。工作在節(jié)電模式下的轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載電流條件下使用 PFM 模式， 在較重負(fù)載電流條件下使用脈沖寬度調(diào)制 (PWM)模式。 PSM(Pulse Skip Modulation)調(diào)制方法 12 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 開關(guān)電源控制方法研究 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 第三章 開關(guān)電源設(shè)計 在本文中，是設(shè)計一個 65W 通用交流輸入多路輸出反激式變壓器的 PWM 開關(guān)電源。這種特殊的開關(guān)電源可以提供 25～ 150W 的輸出功率，可以用在辦公室小型分組交換機(jī)（ PBX）等產(chǎn)品中。典型的輸入整流器 /濾波器電流由三到四個部分組成： EMI 濾波器、浪涌抑制器、整流級（離線應(yīng)用場合）和輸入濾波電容。其電路圖如圖 4－ 2。特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時間短、電壓振幅度高（幾百伏至幾千伏）、隨機(jī)性強(qiáng)，對微機(jī)和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾 ，常使人防不勝防，這已引起國內(nèi)外電子界的高度重視?；?MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 它能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性，可廣泛用于電子測量儀器、計算機(jī)機(jī)房設(shè)備、開關(guān)電源、測控系統(tǒng)等領(lǐng)域。這個電感流過的是相對較大的直流電流，并且要防止高頻開關(guān)噪聲進(jìn)入輸入電源端。 EMI 濾波器的主要作用是濾除開關(guān)噪聲和由輸入線引起的諧波。電路中包括共模扼流圈（亦稱共模電感） L、濾波電容 C1～ C4。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導(dǎo)磁率的 鐵氧體磁環(huán)上，當(dāng)有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強(qiáng)。需要指出，當(dāng)額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。 C1 和 C2 采用薄膜電容器，容量范圍大致是 F～ F,主要用來濾除串模干擾。 C3 和 C4基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 亦可并聯(lián)在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是 2200pF～ F。 C1～ C4 的耐壓值均為 630VDC 或 250VAC。如果濾波器前的線太長，從外面引入的傳導(dǎo) EMI 會干擾開關(guān)電源的工作。 浪涌抑制部分 浪涌抑制部分要放在 EMI 濾波電感后，但在整流（離線式）和輸入濾波電容（直流輸入）前。 EMI 電感極大地減少了瞬時電壓峰值，并在時間 上把它延長，這樣提高了抑制器的工作壽命。 浪涌電壓抑制器件基本上可以分為兩大類。常用的箝位保護(hù)器是氧化鋅壓敏電阻 ＭＯＶ，瞬態(tài)電壓抑制器（ＴＶＳ）等。 完成這一電路主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管 是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。如圖 1（ a）所示。在分析整流電路工作原理時，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦浴?電流由 TR 次級上端經(jīng) D1→ RL → D3 回到 TR 次級下端，在負(fù)載 RL上得到一半波整流電壓。 電流由 Tr次級的下端經(jīng) D2→ RL → D4 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。 參數(shù)計算 根據(jù)圖 1（ 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。在這次設(shè)計中，我選用的是二級管IN4004。電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。 (a) 電容濾波電路結(jié)構(gòu) 現(xiàn)結(jié)合單相橋式整流和電容濾波電路為例來說明。 圖 2 電容濾波電路 (b) 濾波原理 若 V2 處于正半周，二極管 D D3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 V2 給電容器 C 充電。 當(dāng) v2 到達(dá) ?t=?/2 時，開始下降。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。所以剛過 ?t=?/2 時二極管仍然導(dǎo)通。所以在 t2 到 t3 時刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電， Vi=Vo 按正弦規(guī)律變化； t1到 t2 時刻二極管關(guān)斷， Vi=Vo 按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為 RLC。 圖 3 電容濾波電路波形 (c) 外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓 VO 隨負(fù)載電流 IO 的變化關(guān)系曲線如 圖 4 所示。為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般?。? 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 在本設(shè)計中，我采用 AD250V的 100181。 電容濾波電路的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。 輸入整改階段將能夠轉(zhuǎn)換輸入電壓，范圍從 90 到 310 伏交流電，并將其轉(zhuǎn)換為直流電壓。在這一階段重要的考慮是選擇二極管，是處理高輸入電壓的能力。用于計算正確的輸入整流電路的電容值方程式如公式 [1]。最小的投入是計算方法為： 90