【正文】 ......6 主要電路的設計 ....................................................8 整流電路設計 .....................................................8 濾波電路設計 .....................................................8 DCDC變換器設計 ...................................................9 DCDC 變換器電路設計及工作原理 ...................................9 全橋 DCDC 變換器的控制方式 .....................................10 2 控制電路及保護電路的設計 ............................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。 保護電路的設計 ....................................錯誤 !未定義書簽。 過電流保護 .......................................錯誤 !未定義書簽。 整流橋晶閘管選型 ..................................錯誤 !未定義書簽。 DCDC變換器開關管的選擇 ...........................錯誤 !未定義書簽。 結論 ...................................................錯誤 !未定義書簽。隨著微電子制造技術的進步，計算機、通信設備、家用電 器得到飛速發(fā)展，這些設備內(nèi)部往往需要采用直流穩(wěn)壓電源供電。 近年來，隨著電力電子技術的迅猛發(fā)展，新的電子元器件、新電磁材料、新變換技術、新控制理論及新的軟件不斷的出現(xiàn)并應用到開關電源，使開關電源達到了頻率高、效率高、功率密度高、功率因數(shù)高、可靠性高。 隨著芯片集成度的不斷提高，電子設備內(nèi)功能部件的體積不斷減小，因而要求設備內(nèi) 部電源的體積和重量不斷減小。高頻化、小型化、模塊化和智能化是直流開關電源的發(fā)展方向。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 的開關電源早已上市，目前己向 120W/in 發(fā)展。模塊電源的并聯(lián)串聯(lián)和級聯(lián)既便于用戶使用，也便于生產(chǎn)。 現(xiàn)代越來越復雜的電子設備對電源提出了各種各樣的負載需求。安全可靠是必須加以保證的。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，并有相關的國際和國家標準規(guī)范進行約束。 電源電壓的變換，要有一種基礎的技術，使得變換簡單，成本低，體積重量小、容易控制輸出電壓、變換方式等，由此，產(chǎn)生了一種電源變換技術，叫做開關電源技術，最早開始應用也就是上世紀 90 年代初，這種技術的核心就是先將電壓能量統(tǒng)一變成直流，然后切成間隔脈沖，通過脈沖的占空比實現(xiàn)控制能量輸出多少，來調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，由于這種方法去掉了變壓器，所以體積減小重量減輕，控制簡單。 首先是顯著節(jié)電 , 這意味著發(fā)電容量的節(jié)約。并且開關電源能很好的防止高次諧波對電網(wǎng)的污染，提高功率因素。開關電源一般多采用脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制方式。高頻化使開關電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，因此，研究、開發(fā)高質量的開關電源就變得十分必要，尤其在節(jié)約能源、節(jié)約資源 及保護環(huán)境方面都具有重要的意義 [2]。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。輸出整流與濾波：根據(jù)負載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。 3 1 直流開關電源主電路的設計 開關電源的基本原理與組成特點分析 開關穩(wěn)壓電源的基本工作原理 開關式穩(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)和使用的開關電源集成電路中 , 絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。 圖 11 調(diào)寬式開關電源的基本原理 對于單極性矩形脈沖來說，其直流 平均電壓 U0 取決于矩形脈沖的寬度 , 脈沖越寬 ， 其直流平均電壓值就越。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。 開關穩(wěn)壓電源（簡稱 開 關 電源 ）是利用現(xiàn)代 電力電子 技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，開關電源逐步向高頻化方向發(fā)展。 開關穩(wěn)壓電源具有，效率高，輸出功率大，輸入電壓變化范圍寬，節(jié)約能耗等優(yōu)點， 而被廣泛使用在各個行業(yè)和領域中。 PWM調(diào)制是指開關周期恒定， 4 通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式，因為周期恒定，濾波電路的設計容易，是應用最普遍的調(diào)制方式。 圖 12 開關穩(wěn)壓電源 開關電源的結構與組成特點分析 開關電源的基本結構 開關電源作為一種高效、輕型、高性能的電源已廣泛用于家用電器、電子 計算機、變頻器等電子設備中。變頻器的控制回路、驅動回路、保護回路、檢測電路等需要十余種相互隔離的電源。 開關電源的結構框圖可如圖 13所示。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電源滿足設計要求。開關電源的主回路可以分為 :輸入整流濾波回路、功率開關橋、輸出整流濾波三部分。功率開關橋將濾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。 控制電路是整個電源的大腦，它控制整個裝置工作并實現(xiàn)相應的保護功能。為了使開關電源設備正常的工作，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。 DCDC 變換器的輸入電壓為整流電壓，電壓較大，選用全橋式電路較為合適，可使變壓器磁芯和繞組得到最優(yōu)利用，使效率、功率密度等得到優(yōu)化；另一方面，功率開關在較安全的情況下運行，最大的反向電壓不會超過輸入整流濾波 電路的輸出電壓。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。 硬開關式全橋變換器：硬開關 PWM 電路曾以結構簡單、控制方便得到廣泛應用，在硬開關 PWM 電路中，開關管工作在硬開關狀態(tài)，開關器件在高電壓下導通，大電流下關斷，因此，在開關瞬間必然有大量損耗。但是需要注意的是，吸收電路是通過把器件本身的開關損耗轉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。另外，開關器件在高頻下運行時，器件本身的極間電容將成為 個重要參數(shù)。此外，電路寄生電容、電感若形成強烈的振蕩也會影響到設備的正常運行 [8]。諧振式軟開關和硬開關相比，主要是增加了兩個附加元件 諧振電感和諧振電容。諧振變換電路有多種拓撲結構，但其基本組成部分還是通過開關器件和諧振元件 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)開關器件的零電壓或零電流動作。對全橋變換器來說，只有對角線上兩只開關管同時導通時，變換器才輸出功率，所以可通過調(diào)節(jié)對角線上的兩只開關管導通重合角的寬度來實現(xiàn)穩(wěn)壓控制，而在功率器件環(huán)流期間，它又利用變壓器的漏感、功率半導體器件結電容或外加的附加電感電容的諧振來實現(xiàn)零電壓或零電流的開關電流 [9]。 DCDC變換器需要控制電路提 供適當?shù)尿寗用}沖，才能有效的工作。 根據(jù)電路功能的分工可將控制電路分為幾大部分 :脈沖產(chǎn)生電路、觸發(fā)電路、電壓反饋控制電路、軟啟動電路、保護電路、輔助電源電路等。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)電路的放大后去驅動開關元件，使開關管導 通或關斷。最后，反饋控制電路將該控制電壓送給脈沖產(chǎn)生電路，進而調(diào)節(jié)輸出脈沖的脈寬達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。驅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)整再去驅動大功率開關管，由于所提供的脈沖幅度以及波形關系到開關管的開關過程，直 接影響到損耗，所以，應該合理設計驅動電路，實現(xiàn)開關管的最佳