acdc開關(guān)電源的設(shè)計(jì)

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1、大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院《電源技術(shù)》課程設(shè)計(jì)題目：PWM控制芯片SG3524的特殊應(yīng)用研究學(xué)習(xí)中心：揚(yáng)州奧鵬遠(yuǎn)程教育中心層次：高起專專業(yè)：電氣自動(dòng)化及其運(yùn)用年級：2011年秋季學(xué)號：學(xué)生：韓盛華輔導(dǎo)教師：張春衛(wèi)完成日期：2011年08月12日1緒論開關(guān)電源(SwitchingModePowerSupply，英文縮寫為SMPS)又稱為開關(guān)穩(wěn)壓電源，問世后在很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源。隨著全球?qū)δ茉磫栴}的越來越重視，電子產(chǎn)品的耗能問題將愈來愈突出，如何降低其待機(jī)功耗，提高供電效率成為一個(gè)急待解決的問題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電力結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但它存

2、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)。為了提高效率，人們研究出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達(dá)85%以上，穩(wěn)壓范圍寬；除此之外，還具有穩(wěn)壓精度高的特點(diǎn)，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。正因?yàn)槿绱?，開關(guān)電源被譽(yù)為高效、節(jié)能型電源，代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，并已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中[1]。1.1開關(guān)電源的特點(diǎn)1.1.1開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)(1)功耗小，效率高。晶體管V在激勵(lì)信號的激勵(lì)下，它交替地工作在導(dǎo)通—截止和截止—導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度很快，頻率一般為5

3、0kHz左右，在一些技術(shù)先進(jìn)的國家，可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開關(guān)晶體管V的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達(dá)到80%。(2)體積小，重量輕。采用高頻技術(shù)，省掉了體積笨重的工頻變壓器。由于調(diào)整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因，所以開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積小，重量輕。(3)穩(wěn)壓范圍寬。從開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由激勵(lì)信號的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。此外，改變占空比的方法有脈

4、寬調(diào)制型和頻率調(diào)制型兩種。開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，靈活地選用各種類型的開關(guān)穩(wěn)壓電源。(4)濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz，是線性穩(wěn)壓電源的1000倍，這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍；即使采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了500倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開關(guān)穩(wěn)壓電源時(shí)，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/500～1/1000。電路形式靈活多樣，有自激式和他激式，有調(diào)寬型和調(diào)頻型，有單端式和雙端式等等

5、，設(shè)計(jì)者可以發(fā)揮各種類型電路的特長，設(shè)計(jì)出能滿足不同應(yīng)用場合的開關(guān)穩(wěn)壓電源。1.1.2開關(guān)電源的缺點(diǎn)電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率指標(biāo)較差，對負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間較長，輸出紋波電壓和噪聲電壓較高，不適合制作精密穩(wěn)壓電源。一種改進(jìn)方案是把它當(dāng)做前級穩(wěn)壓器來使用，而把開關(guān)式穩(wěn)壓器或低壓差穩(wěn)壓器作為后級穩(wěn)壓器，構(gòu)成兩級穩(wěn)壓的高效、精密穩(wěn)壓電源。1.2開關(guān)電源的基本工作原理1.2.1開關(guān)電源的組成部分開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。其電路比較復(fù)雜，基本構(gòu)成如圖1.1所示。圖1.1開關(guān)電源的基本構(gòu)成主要由以下5部分構(gòu)成

6、：①輸入整流濾波器：包括從交流電到輸入整流濾波器的電路。②功率功率管(VT)及高頻變壓器(T)。③控制電路(PWM調(diào)制器)，含振蕩器、基準(zhǔn)電壓源(UREF)、誤差放大器和PWM比較器，控制電驢能產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，其占空比受反饋電路的控制。④輸出整流濾波器。⑤反饋電路。除此之外，還需增加偏置電路、保護(hù)電路等。其中，PWM調(diào)制器為開關(guān)電源的核心。1.2.2開關(guān)電源的工作過程交流電網(wǎng)電壓進(jìn)入輸入電路后，經(jīng)輸入電路中的線路濾波器、浪涌電流控制電路以及整流電路，變換成直流電壓。其中線路濾波器及浪涌電流控制電路的主要作用是削弱由電網(wǎng)電源線進(jìn)入的外來噪聲以及抑制浪涌電流，整流電路則完

7、成交流到直流的變換，可分為電容輸入型和扼流圈輸入型兩大類，開關(guān)電源中通常采用電容輸入型。功率變換電路是整個(gè)開關(guān)電源的核心器件，它將直流電壓變換成高頻矩形脈沖電壓，其電路主要由開關(guān)電路和變壓器組成。開關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)方式分為自激式和他激式兩大類；開關(guān)變壓器因是高頻工作，其鐵芯通常采用鐵氧體磁芯或非晶合金磁芯；開關(guān)晶體管通常采用開關(guān)速度高，導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間短的晶體管，最典型的有功率晶體管(GTR)、功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等三種。輸出電路是將高頻變壓器次級方波電壓經(jīng)過高頻整流濾波電路整流成單向脈動(dòng)直流，并將其