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1、 摘要摘要随着科技的不断发展，计算机、电力电子以及自动控制技术都得到了突飞猛进的发展，电力电子学是固体电子学在电力控制和转换中的应用。最早的大功率电子设备是汞弧阀。在现代系统中，转换是通过二极管、晶闸管和功率MOSFET和IGBT等功率晶体管等半导体开关器件来完成的。本设计的题目是低压大电流开关电源-我假定的实例是用单相工频交流电源经过若干个电能变换环节转变成低压直流电源对蓄电池（220V直流，充电电流10A）充电所用的开关电源。其中的单元包括：1.工频整流电路单元，将工频交流电流变换为直流电流。2，带隔离的直流直流变流单元，此单元包括高频逆变电路单元，将直流电流变为高频交流电流。然后用变压器
2、实现电气隔离并升压，从而将低压高频交流电流变换为电压稍高的高频电流。最后采用高频整流单元将高频电流变换为脉动的直流电流。3，滤波器单元因为脉动直流电流不理想，为了提高直流电流的质量，故设置电容器进行滤波，将脉动直流电流中的交流成分滤掉，使纹波系数小于规定值。经过上述各个单元，取得了合格的直流电流就可以对负载即蓄电池充电，本设计就是按照上述电能转换过程采用的各个单元的电路逐步展开的。对每个单元的电路种类经过分析、比较后选出最佳的电路图，然后再选出适合该单元电路的控制方式，最后综合归纳选择出单相移相式全桥电路图，并对各电路中主要的电力电子器件进行了选择。关键词开关电源，工频整流，DC-DC电路,
3、滤波器 【Abstract】Abstract: with the continuous development of science and technology, computer, power electronics and automatic control technology have been developed by leaps and bounds. Power electronics is the application of solid state electronics in power control and conversion. The first high-pow
4、er electronic device was the mercury arc valve. In modern systems, the conversion is accomplished by diodes, thyristors, and semiconductor switching devices such as power transistors such as power MOSFET and IGBT.The topic of this design is the low-voltage high-current switching power supply - the e
5、xample I assumed is the single-phase power-frequency ac power supply through a number of electrical energy conversion links into a low-voltage dc power supply for the battery (220V dc, charging current 10A) charging the switching power supply. The unit includes: 1. Power frequency rectifier circuit
6、unit, which converts power frequency ac current into dc current. 2. Dc - dc converter unit with isolation. This unit includes a high-frequency inverter circuit unit to convert dc current into high-frequency ac current. Then the transformer is used to achieve electrical isolation and voltage boost, s
7、o as to transform the low-voltage high-frequency ac current into the high-frequency current with slightly higher voltage. Finally, a high frequency rectifier unit is used to convert the high frequency current into pulsating dc current. 3. Due to the unsatisfactory pulsating dc current in the filter
8、unit, in order to improve the quality of the dc current, a capacitor is set for filtering to filter out the ac component in the pulsating dc current, so that the ripple coefficient is less than the specified value.After each of the above units, the qualified dc current can be obtained on the load th
9、at is, the battery charge, the design is in accordance with the above energy conversion process adopted by each unit of the circuit is gradually expanded. After the analysis and comparison of the circuit types of each unit, the best circuit diagram is selected, and then the control mode suitable for
10、 the unit circuit is selected.【Key word】: switching power supply, power frequency rectification, dc-dc, filter摘要21.绪论61.1低压大电流开关电源的定义61.2低压大电流开关电源的种类71.3低压大电流开关电源的用途71.4低压大电流开关电源的结构71.5低压大电流开关电源的发展及现状82.低压大电流开关电源的整流电路和带隔离的DC-DC变流电路82.1整流电路的作用和分类82.2单相桥式全控整流电路92.3单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形122.3开关电源的核
11、心部分122.4带隔离的直流直流变流电路132.5半桥电路132.6全桥电路152.7全波整流和全桥整流172.8全波整流电路和全桥整流电路的比较183.低压大电流开关电源的控制方式203.1低压大电流开关电源的典型控制系统203.2控制方式的分类214.高频逆变电路224.1逆变电路的种类和用途224.2逆变电路的工作原理224.3换流方式的分类224.4电压型逆变电路234.5单相电压型逆变电路235.PWM控制技术255.1 PWM控制技术的发展255.2 PWM控制的基本原理255.3 PWM的控制方法及其比较265.3.1单极性正弦脉宽调制275.3.2 双极性正弦脉宽调制285.3
12、.3单极性调制和双极性调制的比较295.4功率开关器件的开关频率305.4.1最小间歇时间与调制度315.4.2同步调制与异步调制327. 移相全桥型零电压开关PWM电路36总 结38致谢39参考文献401.绪论1.1低压大电流开关电源的定义采用交流单相220V电源输入，经整流电路将交流转换为直流，用电容器对该直流滤波后得到波纹细数较小的直流，然后经高频逆变器件逆变后得到高频交流电压，然后再由高频变压器降压后得到低压高频交流电压，再经整流滤波电路得到低压直流。上述这种采用高频开关方式（过程）进行电能变换的电源称为开关电源。1.2低压大电流开关电源的种类 开关电源起到电能变换的作用，有两种不同的
13、方法可以实现这一变换，其一，先用工频变压器降压，然后经整流滤波后，由线性调压得到稳定的直流输出电压，此种方法获得的电源称为线性电源。其二，即是1.1中所述的开关电源。这两种方法获得的电源比较，开关电源有效率高，体积小，重量轻等优点，明显优于线性电源。因此，线性电源基本上已经被开关电源所取代，成为电子设备的主要供电形式。 图 1.1线性电源的基本电路结构1.3低压大电流开关电源的用途 开关电源广泛用于各种电力电子设备、仪器、电子家电、移动设备等，这种电源的功率通常较小。开关电源在工业上还应用于数控机床、巨型计算机、通信交换机等大型设备的电源，这种电源的功率较大。 开关电源的供电对象大多数都是电子
14、电路。输出电压一般较低，多为3.3V-12V，功率较小。在应用于蓄电池充电、电镀、电解等电化学过程的地方电压较低，但功率较大可高达几十到几百千瓦。在应用于雷达、微波发射机等设备中 使用的是高压、小电流输出的开关电源。1.4低压大电流开关电源的结构 图1.3开关电源的能量变换过程逻辑方框图上图整流电路中输入侧为交流工频单相220V电源，整流电路采用单相桥式全波整流电路，直流侧采用大电容滤波，这种电路结构简单，工作稳定，价格低，效率高，但缺点为谐波含量大，功率因数低。高频逆变单元的核心部分是高频逆变变压器高频整流电路，我们采用隔离型直流直流变流电路。该开关电源采用软开关技术。变压器采用中间抽头的型
15、式，高频整流单元输出侧接电抗器限制脉动直流以起到稳压的作用。滤波器单元采用大电容滤波起到降低纹波系数，提高输出直流的质量。、1.5低压大电流开关电源的发展及现状 高频开关电源自20世纪70年代突破20kHz以来，随着技术的进步，其产品的频率一路飙升到500kHz1MHz。世界上很多国家都在致力于MHz级的高频开关电源的研究。我国在这方面的研究较为滞后，但是已经取得了一定的成果。 通过对高频开关电源原理的分析和实际应用证明，电源使用的电容、电感、变压器的体积和质量与电源工作频率的平方根成反比。依据这个原理，高频开关电源的频率提高必然促成了体积的减小。电源小型化能使产品轻便、节省材料消耗和降低成本，具有很重要的经济价值。 由于软开关技术在理论上可以将开关损耗降低为零，因此该技术始终是研究的热点。其电路可分为:准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。目前发展应用成熟的技术包括:有源钳位ZVS软开关技术和全桥移相ZVS软开关技术，效率可达90%以上 。同步整流技术通过使用导通电阻极低(不大于3m)
