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本科生毕业论文(设计)
题目: 开关电源设计相关
学习中心: 浙江临安奥鹏学习中心
层次: 专科起点本科
专业: 电气工程及其自动化
年级: 2008年秋季
学号:
学生:
指导教师:
完成日期: 2012 年 3 月 19 日
内容摘要
概述了开关电源的意义以及发展历史和趋势,剖析了开关电源的结构原理,根据原理进行分类讨论。根据开关电源PWM的工作原理提出了多种设计方案,选择比较有优势的一种方案进行具体设计,对主电源和辅助电源模块以及相关器件参数进行计算,最后对各个部分进行集成。对设计过程中出现的问题进行了总结。
关键词:开关电源;PWM; DC/AC;设计;参数计算
目录
内容摘要 I
引言 1
1 开关电源概述 2
开关电源的发展历史及趋势 2
开关电源的基本构成及分类 3
DC/DC变换 3
AC/DC变换 3
开关电源的组成及其作用 4
2 开关电源的PWM 5
开关电源PWM基本原理 5
开关电源PWM反馈控制模式 5
开关电源PWM特点 6
选用PWM芯片原则 6
3 开关电源设计的电磁兼容性 8
电磁兼容概述 8
开关电源的电磁兼容性 8
电磁兼容性的解决方法 8
4 直流开关电源设计 10
工作原理 10
特点 10
直流开关电源的保护 10
过电流保护电路 10
过电压保护电路 11
软启动保护电路 11
过热保护电路 11
系统功能 11
5 开关电源设计 13
开关电源的方案设计 13
单元模块设计 14
辅助电源部分设计 14
主要电源部分设计 16
保护电路部分设计 16
继电器驱动部分设计 17
输出电压比较部分设计 17
电路参数计算 18
辅助电源参数计算 18
主要电源参数计算 19
元器件的选择 19
各单元模块连接 22
系统原理图 23
6 设计总结 25
参考文献 26
引言
电源,即提供电能的设备,主要分三类:一次电源(将其它能量转换为电能),二次电源和蓄电池。其中,二次电源指的是把输入电源(由电网供电)转换为电压、电流、频率、波形及在稳定性、可靠性(含电磁兼容,绝缘散热,不间断电源,智能控制)等方面符合要求的电能供给负载。电子设备都离不开可靠的电源。开关电源由于具有效率高、体积小、重量轻的特点,近年来获得了飞速发展。开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
1 开关电源概述
开关电源[1]是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和功率开关器件(如MOS-FET)等构成。简单的说:就是开关型直流稳压电源。开关电源把直流电源或交流电源通过它可以获得一个稳定的直流电压源。它具有效率高,输出电压稳定,交流纹波小,体积小和重量轻的许多优点。
开关电源的发展历史及趋势
1955年美国罗耶()发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,1957年美国查赛(Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想,这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善,终于做成了25千赫的开关电源。
开关电源经过五六十年的发展,加上电子集成技术的日益成熟,开关电源技术的发展也趋于成熟,发展方向也逐渐的明朗起来,开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。其中最重要的就是高频化,高频化使开关电源小型化,并使开关电源更进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高技术产品的小型化、轻便化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各在开关电源制造商都致力同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得高的磁性能,而电容器的小型化也是一项