1000w全桥开关设计

《1000w全桥开关设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1000w全桥开关设计（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计（论文）（论文） 题目：题目：1000W1000W全桥型开关稳压电源设计全桥型开关稳压电源设计 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 42 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间：202014-12-29至至2015-1-9 本科生课程设计（论文） II 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 本科生课程设计（论文） III 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号42学生姓名专业班级 课程设计 （论文） 题目 1000W1000

2、W全桥型开关稳压电源设计全桥型开关稳压电源设计 课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数 实现功能实现功能 为通信电子设备提供 48V 稳压范围宽、大功率直流电源，以取代低效率的 线性稳压电源。 设计任务设计任务 1、方案的经济技术论证。2、整流电路设计。3、逆变电路设计。4、通过 计算选择器件的具体型号。5、驱动电路设计或选择。6、绘制相关电路图。7、 完成设计说明书。8、进行 matlab 仿真。 要求要求 1、文字在 4000 字左右。 2、文中的理论分析与计算要正确。 3、文中的图表工整、规范。 4、元器件的选择符合要求。

3、技术参数技术参数 1、输入电压单相170 260V。2、输入交流电频率4565HZ。3、输出直流 电压48V恒定。4、输出直流电流20A。 。5最大功率：1000W。6、稳压精度：直 流输出电压整定值的1 进度计划 第 1 天：集中学习；第 2 天：收集资料；第 3 天：方案论证；第 4 天：主电路 设计；第 5 天：选择器件；第 6 天：确定变压器变比及容量；第 7 天：确定平 波电抗器；第 8 天：触发电路设计；第 9 天：总结并撰写说明书；第 10 天：答 辩 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文） IV 摘 要 本实

4、验设计了一台输出电压为 48V 稳压范围宽、大功率的全桥稳压电源，并 给出了实验波形。 在实验中运用 PWM 技术的全桥型开关稳压电源。给出了全桥整流电路、逆变 电路、驱动电路、控制电路的具体设计方法。本全桥型开关稳压电源最大功率达 1000W，输出电流约为 20A，设计采用了 ACDCACDC 变换方案。一次整流后 的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经全桥变换 电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压，在设计中首先画 出主电路图，主电路图由整流电路、逆变电路组成。全桥电路的开关元件使用的 是 MOSFET。并说明其工作原理，再通过基本计算，选择触法电路

5、和保护电路的结 构以及晶闸管的型号和变压器的变比及容量，完成本设计的任务 关键词：开关电源，全桥，PWM 控制电路，整流，逆变，高频变压器。 本科生课程设计（论文） V 目 录 第 1 章 绪论 1 1.1 电力电子技术概况 .1 1.2 本文设计内容 .3 第 2 章 开关稳压电源电路设计 4 2.1 全桥开关稳压电源总体设计方案3 2.2 具体电路设计4 2.2.1 整流电路设计4 2.2.2 逆变电路设计 .5 2.2.3 总电路及全桥移相开关控制电路设计 .6 2.3 元器件型号选择 .9 2.3.1 高频变压器容量参数计算与选择9 2.3.2 高频变压器变比参数计算与选择.10 2.

6、4 系统仿真 11 2.4.1MATLAB 仿真软件介绍.11 2.4.2 仿真电路图如下 12 2.4.3 仿真分析 13 第 3 章 课程设计总结 .16 参考文献 17 本科生课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 1.1 电力电子技术概况 随着大功率半导体开关器件的发明和发展，产生了利用这类器件作为工具实 现电能变换与控制的技术电力电子技术。电力电子技术横跨“电力”、“电 子”与“控制”三个领域，是现代电子技术的基础之一，已被广泛地应用在工农 业生产、国防、交通等各个领域，有着极其广阔的应用前景。在电机的调速与控 制中，运用电力电子技术所构成的各种调速装置更是弱电对强电实现控制的桥梁

7、和纽带。 电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子 器件（如晶闸管，GTO,IGBT 等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所 变换的“电力”功率可大到数百 MW 甚至 GW，也可以小到数 W 甚至 1W 以下，和以 信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波， 变频，变相等）两个分支。现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门 专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。电力电子学（Power Electronics）这一名称是在上世纪 60 年代出现的。1974 年，美国

8、的 W.Newell 用一个倒三角形对电力电子学进行了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理 论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电 力电子技术”是分别从学术和工程技术 2 个不同的角度来称呼的。一般认为，电 力电子技术的诞生是以 1957 年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志 的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立 的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电 力电子技术的史前或黎明时期。70 年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力 双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSF

9、ET）为代表的全控型器件全 速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又 可以使其关断），使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80 年代 后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT 可看作 MOSFET 和 BJT 的复合）为代表的 复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能 优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑， 体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来 本科生课程设计（论文） 2 又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。 目前 PIC

10、 的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。利用电 力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况 下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。 电子一般指信息电子技术，广义而言也包括电力电子技术，电力电子技术应 用非常广泛，它不仅用于一般工业，也广泛应用于交通运输。 本科生课程设计（论文） 3 1.2 本文设计内容 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维 持不乱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 MOSFET 构成。开关电源和线性电源比拟，二者的本钱都跟着输出功率的增加而增 长，

11、但二者增长速率各异。线性电源本钱在某一输出功率点上，反而高于开关电 源，这一点称为本钱反转点。跟着电力电子技术的发展和立异，使得开关电源技 术也在不断地立异，这一本钱反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提 供了广阔的发展空间。 本实验由主电路、整流电路、逆变电路、控制电路、驱 动电路组成。再设计中运用了电压驱动全控器件 MOSFET 来设计主电路，它具有 驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快、开关频率高等优点。并配以整流电路 和逆变电路。改变开关的占空比，就可以输出电压的平均值，我们知道当 S1 导 通时，输出整流二极管 D1 导通；反之，S2 导通时，二极管 D2 导通。当 SI、S2

12、 都关断且电感电流连续时，D1、D2 同时导通续流，开关元件断态时承受的峰值电 压是 Ure 全桥电路不容易发生变压器的偏磁和直流饱和现象。 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。因 为开关电源轻、小、薄的枢纽技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致 力于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， 开关 电源的高频化就必定对传统的 PWM 开关技术进行立异，并大幅进步了开关电源的 工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源出产商通过降低运行电流，降低 结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大进步。 本科生课程设计（论文） 4 第 2 章

13、开关稳压电源电路设计 2.1 全桥开关稳压电源总体设计方案 图 2.1 全桥型开关稳压电源的基本结构 电流经过整流后变为直流，再经过高频逆变变为交流，再经过高频整流到直 流，最后经过滤波得到所需的直流。 控制方式是指变换器控制电路通过何种途径控制主电路实现自动控制目的， 达到自动稳压或稳流的要求。传统的 PWM 型电子开关开通和关断开关上同时存在 电压、电流，损耗比较大，零电压开关-脉宽调制变换器试电子开关在两端电压 为零时导通电流为零时关断、开通、关断损耗理想值为零。在此选为典型的 UC3875 构成的移相控制零电压开关-脉宽调制变换电路。 开关稳压电源的调整工作于开关状态，导通时管压降很小

14、截止电流几乎为零， 因此工作时管耗很小使开关电源的效率很高，通常在 80%左右，而线性电源一般 效率低于 50%。由于开关电源的开关元件的工作频率很高，通常在几十 KHz 至几 百 KHz 范围，因此电路中所使用的都是高频变压器其体积重量都很小，而且大多 数开关电源都省去工频变压器由电网工频直接整流滤波，所以开关电源比同功率 的线性电源其体积重量都小得多。 开关电源的输出电压是由脉冲波形的占空比调节的，受输入电压幅度的影响 较小，所以它的稳定范围很宽，对电网电压要求较低一般电网电压从 140V-260V 开关电源均可工作而线性电源一般允许电网电压波动正负 10%，另电网电压频率 变化 4%时开

15、关电源仍可工作。 本科生课程设计（论文） 5 2.2 开关稳压电源具体电路设计 2.2.1 整流电路设计 图 2.2.输入整流滤波电路图 整流滤波电路中既有交流量，又有直流量，主要有两部分组成，整流桥和滤 波电路。 2.2.2 逆变电路设计 本科生课程设计（论文） 6 图 2.3 逆变电路设计图 如图 2.3，设计为电压型逆变电路，它有四个桥臂，可以看成由两个半桥电 路组合而成，两对桥臂交替导通 180 度，输出电压和电流波形与半桥电路形状相 同，幅值高出一倍，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。桥臂 1 和 4 是一对，桥臂 2 和 3 作为另一对，其特点为：交流侧输出方波，直流侧为电压源或并联有

16、大电 容。 2.2.3 驱动电路及全桥移相开关控制电路设计 图 2.4 驱动电路图 下半部分是驱动电路，1,2,3,4,号接口分别与下图的 1,2，3,4 号接口相 连。电流经过整流后变为直流，再经过高频逆变变为交流，再经过高频整流变为 直流，最后经过滤波得到想要的直流，再传给负载。 本科生课程设计（论文） 7 图 2.5 全桥型开关稳压电源设计总电路图 在 DC/DC 变换器中，则多采用以全桥移相控制软开关 PWM 变换器，它是直流 电源实现高频化的理想拓扑之一。用软开关技术实现的 DC/DC 变换器其效率可达 90%以上。UC3875 控制芯片：UC3875 是用于移相全桥型软开关电源控制的集成 PWM 控制器，可对全桥型开关的相位进行相位移动，实