交流开关稳压电源设计.doc

毕 业 设 计 课 题： 交流开关稳压电源设计 指导教师： 张誉腾 学 生： 袁杰 专 业： 电机与电器 班 级： 10电机订单班 学 号： 2012100137 湖南电气职业技术学院教务处制 二〇一四年七月  摘 要 开关电源自20世纪90年代问世以来，便显示出强大的生命力，并以其优良特性倍受人们的青睐。近年来，开关电源在通信、工业自动化、航空、仪表仪器等领域的应用越来越广泛。随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、模块化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用[1]。? 随着高频开关电源技术和应用电子技术的高速发展，直流高频开关电源依靠它的高精度、低纹波及高效率等优越性能，正在逐步取代传统的线性电源。同时，高频开关电源系统的高速响应性能、输出短路电流限制及稳压和稳流等优点也使其负载的使用寿命大大增加。评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过流、短路等保护电路。同时，在同一开关电源电路中，设计多种保护电路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视。? 许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合出许多毛刺尖峰，甚至出现畸变。大量的谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波“污染”，一方面电流流过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网电压也发生畸变;另一方面，会造成电路故障，使用设备损坏。因为它没有采用有源功率因数校正，功率因数较低，只达到0.9，如果采用有效的功率因数校正，功率因数可以达到0.99以上。开关电源输入端产生功率因数下降问题，利用有源功率因数校正电路，成本只增加5%，成功解决了这个问题。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种校正功率因数的方法[2]。? 目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOSFET管制成的500kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下，由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，从而可大大的提高工作频率，提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源。? 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[3]。 ?关键词：开关电源，稳压，脉宽调制，功率目录 第一章 开关电源的简介 1 1.1 绪 论 1 1.2 开关电源的概念 3 1.3 开关电源的分类 3 1.4 开关电源的发展 6 1.4.1 国际发展状况 6 1.4.2 国内发展情况 7 1.4.3 目前存在的困难 7 第二章 开关电源的基本工作原理及组成结构 8 2.1 开关式稳压电源的基本工作原理 8 2.1.1 基本电路 9 2.2 DC-DC 的介绍及应用 10 2.3 开关电源的组成结构 11 第三章 开关电源的电路的设计 12 3.1 开关电源中的变压器 12 3.2整流电路的设计 14 3.2.1 单相桥式整流电路的结构和特点 14 3.2.2 单相桥式整流电路的工作原理 15 3.3 滤波电路的设计 15 3.3.1 RC平滑滤波电路 16 3.3.2 LC平滑滤波电路 16 3.4 PWM电路 17 第四章 开关电源的参数指标及调试 18 4.1 参数计算 18 4.1.1 负载上电压的计算 19 4.1.2 功率变压器的参数及公式 19 4.2 正弦波的调试 21 4.2.1 观测PWM波形 21 4