直流开关电源的设计.docx

1、直流开关电源的设计电力电子技术课程设计课程设计报告设计题目 直流开关电源的设计学 院 班 级 姓 名 学 号 指导教师 日 期 一、 设计任务：直流开关电源的设计二、 设计的主要技术指标及特点电路指标参数1、 交流输入电压AC95270V2、 直流输出电压15V；3、 输出电流6A;4、 输出纹波电压w 0.2V;5、 输入电压在95270V之间变化时，输出电压误差w 0.03V;三、 设计的具体要求设计要求：(1)设计主电路，建议主电路为：整流部分是桥式二极管整流，大电容滤波，DC/DC部分采用半桥变换器，主功率管用MOSFET;(2)选择主电路所有图列元件，并给出清单；(3)设计MOSFE

2、T驱动电路及控制电路；(4)绘制装置总体电路原理图及 PCB设计图(5)编制设计说明书、设计小结。四、设计内容(-)、总体设计思路及框图1.1设计总体思路输入一一EMC等滤波一一整流(也就一般的 AC/DC类似全桥整流模 块) DC/DC模块(全桥式DC AC咼频变压器一咼频滤波器一 DC,) 输出。系统可以划分为变压器部分、整流滤波部分和 DC-DC变换部 分，以及负载部分，其中整流滤波和 DC-DC变换器构成开关稳压电源。整流电路是直流稳压电路电源的组成部分。整流电路输出波形中含有较 多的纹波成分，所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压 的纹波。直流/直流转换电路,是整个开关稳压

3、电源的核心部分。1.2开关稳压电源的基本原理框图如图 1-1所示:图1-1开关稳压电源基本原理框图（二）电路设计及原理分析2.1、基本原理开关稳压电源包括输入电路、有源调整、功率转换、输出电路、控 制电路、频率振荡发生器六部分电路。其中输入电路包含有低通滤波和 整流环节。交流电压经桥式整流和低通滤波后得到未稳压的直流电压 Vi，此电压送到有源调整电路进行功率因数校正，以提高功率因数，它的形 式是保持输入电流与输入电压同相。功率转换是由电子开关和高频变压 器来完成，它把高功率因数的直流电压变换成受到控制的符合设计要求 的高频方波脉冲电压。输出电路用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后 变成直流电压输

4、出。控制电路使输出电压经过分压采样后与电路的基准 电压进行比较放大。而频率振荡发生器产生一种高频波段信号，该信号 与控制信号叠加进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。其中高频电子开关 是实现电能转换的主要单元，在一个周期内，电子开关的接通时间 ton与一个周期所占时间的比值叫做接通占空比 D,D=ton/T。断开时间与周期T的比例称为断开占空比 D ,D =toff/T 。接通占空比越大，负载上 的电压越高，表明电子开关的接通时间越长，此时负载感应电压较高， 工作频率也较高，能量传递速度也快，便于实现高频变压器的小型化。 但是开关电源中的开关功率管、高频变压器、控制集成电路以及输入整流二极管的发热量

5、高，损耗大。对于不同的变换器形式，所选用的占空 比是不一样的。2.2单元电路设计221整流滤波电路电子设备的电源线是电磁干扰 （EMI）出入电子设备的一个重要途径， 在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播 途径，本电源滤波器由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成。 IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。 PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。 交流输入220V时，整流采用桥式整流电路。 如果将JTI跳线短连时，则适用于110V交流输 入电压。由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生 很大的浪涌冲击电流，一般浪

6、涌电流值为稳态电流的数十倍。这可能造 成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功 率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。所以在整流桥前加入由电 阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。电路如图 2-1所示：图2-1输入整流滤波电路2.2.2反激式变换器根据电路的结构形式的不同， 脉宽式变换器可分为：正激式、反激式、 半桥式、全桥式、推挽式和阻塞式。 所谓反激式是指变压器的初级极性与次级极性相反。反激式变换效率较高，线路简单，能多路输出当开关管VT截止时，变压器初级所积蓄的电能向次级传送，这时 变压器的次级绕组下端为负，上端为正，二极管 VD正向导通，导通电 压经过电容C滤

7、波后向负载RL供给电能。当变压器的初级储存的电能 释放到一定程度后，电源电压 Vin通过变压器的初级绕组 N1向三极管 VT的集电极充电，N1又开始储能。V1上升到一定程度后，三极管 VT 截止，又开始新一轮放电。在充电周期，变换器的输出电压为 Vo二Vin *D*（N1/N2 ）。变换器电路如图2-2所示。223 MC33374MC33374采用8引脚双列直插式封装（DIP-8）或五脚TO-220式封 装管脚排列。内部结构主要包括九个部分：振荡器、并联调整器 误差放大器、脉宽调制比较器与脉宽调制触发器、电流极限比较器及功率开关 管、启动电路、欠压锁定电路、过热保护电路和状态控制器。其各管脚

8、功能说明如下，结构如图 2-3所示：管脚1（VCC）：工作电源电压输入端。在启动芯片时，必须通过管 脚5（ D）给该管脚供给10V以下的工作电压。当 VCO8.5V （工作阀值 电压）时，启动电路中的MOS场效应管立即关断，而功率开关管开始工 作，从高频变压器次级线圈上即可获得正常输出电压，此时改由反馈给 芯片供电。一旦电源发生过载或短路故障，致使 VCCI. Uu /DIODE ODEUd IetFU 2CLIO- luCLQJ -L,ULpllll-Ch *n4rmDE 詁匸二A彳7u ciaoop和話巧33别DL 2ENE口1 ai n5kM R：i02 ZEiPE门！ Cf二止二i_ y j i i i iC8 LC；J C7 巨涓邑 C 4ltirii|CjSLLIU lTlT# J 叵p2卄严” AKinJ 3jOu 非 *I J=2 270 RlOC1ZJ* *3- !：ik:FL 3u