（毕业论文）-开机预偏置电压问题研究【毕业论文，绝对精品】

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1、l摘要 随着社会的发展以及人们生活水平的提高，市场对电子产品的需求越来越大，由于所有的电子产品都需要有电源对其供电，电源的性能和安全可靠性就显得至关 重要。电源的高效率、低功耗、小体积、高可靠性已经成为大势所趋，在这种情况 下，对电子产品电源安全性能的考虑是必要的。当电路由于各种原因出现反向电流 时，若反向电流过大，不仅可能烧坏元器件，也可能对负载正常运行造成影响和安 全隐患，甚至威胁人们的财产和生命安全。由此可见，对变换器反向电流的研究从 各个角度来说都是很有价值的。 本文主要阐述的是 DC-DC 变换器开机过程中的反向电流问题，对于 DC-DC 变换器来说，当主电路开关管占空比很小，且输出

2、有一定预偏置电压时，可能导致输出 电流反向累积，逐渐增大。在基本理论知识的基础上，为了防止过大的反向电流对 负载正常运行造成的影响和安全隐患，本文在电路中增加了脉冲阻止电路，使电路 在检测到电流反向时阻止续流开关管的导通脉冲传递至续流开关管，以阻止续流开 关管导通，从而使反向电流无法通过续流开关管形成通路，即无法持续增大，从而 达到有效遏制反向电流的目的。关键词关键词：直流-直流变换器 反向电流 脉冲阻止 预偏置 lAbstractAbstract As the society develops and peoples standard of living improves, more and

3、 more electronic products are needed in the markets. Due to the demand of sources to power electronic products, its crucial to possess a high function and reliability for a power supply. To realize the demand of the public, sources of high efficiency, low power loss, small volume as well as high rel

4、iability have represented the general trend, so its necessary to lucubrate its safety performance. If by any chance, there be a reverse current and the current be large, this may ruin devices or trigger safe trouble, and even throw a threat to peoples safety of life. From all of these, we can see, i

5、ts of great value to research the reverse current.As for the DC-DC converter, with a dinky duty ratio and pre-bias voltage, the circuit can own an increasing reverse output current. Elaborated on the basic theoretical knowledge, to prevent the reverse current increasing problem, when reverse current

6、 detected, a pulse blocking circuit is introduced to prevent the freewheel triode from conducting, so as to stop the loop of the reverse current, so the current will be unable to become bigger, that is the purpose to curb the reverse current problem.Keywords: DC-DC converter reverse current pulse bl

7、ock pre-biasl目录目录摘要. Abstract.3 第一章第一章 绪论绪论.5 1.1 直流变换器国内外发展状况5 1.2 开关电源发展趋势6 第二章第二章 PSPICE 仿真平台仿真平台 .7 2.1 PSPICE 发展与优势.7 2.2 模拟功能.8 第三章第三章 DC-DC 变换器基本原理变换器基本原理.10 3.1 DC-DC 转换器系统.10 3.1.1 boost 型 DC-DC 转换器10 3.1.2 buck 型 DC-DC 转换器 .11 3.1.3 buck/boost 型 DC-DC 转换器.12 3.1.4 电源控制技术.13 3.2 软开关技术14 3.2

8、.1 准谐振电路.18 3.2.2 零开关 PWM20 3.3 变换器开关管驱动电路23 3.3.1 驱动电路要求.23 3.3.2 几种 MOSFET 驱动电路介绍及分析23 第四章 变换器开机问题解决方法研究变换器开机问题解决方法研究.30 4.1 预偏置时 DC 变换器出现的反向电流问题30 4.2 预偏置时输出电流理论分析31 4.3 预偏置开机问题的 PSpice 软件模拟32 4.4 预偏置时开机问题解决方案.33 4.4.1 添加简单脉冲阻止电路.34 4.4.2 添加改进的脉冲阻止电路.35 第五章第五章 结论结论.38 致谢致谢.39 参考文献参考文献.40l第一章第一章 绪

9、论绪论1.11.1 直流变换器国内外发展状况直流变换器国内外发展状况直流-直流变换器是直流电源二次侧核心部分，我国的直流电源技术研究，从理 论到实验、仿真，与世界水平比较是不低的，在一些方面还常有突破，但是在产品 方面，结构和工艺的差距就明显了。现在看来，我国电源企业据统计有几千家。有 条件的企业能实现整机系统集成、全自动化的生产，产品体积小，具有明显优势， 若价格便宜又能大量供货，自然就会占领市场。而那些中小企业或者被兼并或者自 然淘汰。 现在我国一些大公司生产的直流开关电源，性能完全可以和进口产品竞争，因 而已有一定数量的出口。在国内的研究领域已出现了一些可喜的动向，如对 0.8V/50A

10、 电源模块的开发研究，合理选择优化的电路拓扑是重要的，工艺结构可能 更重要。因为如此低的电压和大电流输出，如果用器件间的导线联接将很难达到技 术要求，因此迫使原来作电路拓扑研究的人不得不考虑器件的更合理布局，同时采 用集成的工艺结构，以尽量减小内部导线的压降损耗。这也说明作电路拓扑研究的 人员，要了解和研究系统集成的知识。某些境外公司在国内设置的电源技术研究开 发机构，近年来也投入技术力量与资金，成立了系统集成的有关内容，作为应用基 础研究的重点，并加大资助强度，这将对我国电力电子系统集成的研究起到非常好 地导向作用1。 自 20 世纪 50 年代，美国宇航局以小型化重量轻为目标而为搭载火箭开

11、发首个 开关电源以来，在半个多世纪的发展中，开关电源逐步取代了传统技术制造的相控 稳压电源，并广泛应用于电子整机设备中。随着集成电路的发展，直流-直流开关电 源逐渐向集成化方向发展，趋于小型化和模块化。近 20 年来，集成开关电源沿两个 方向发展。第一个方向是对开关电源的控制电路实现集成化。1977 年国外首先研制成脉宽调制(PWM)控制器集成电路，美国 Motorola 公司、Silicon General 公司、 Unitrode 公司等相继推出一系列 PWM 芯片。近些年来，国外研制出开关频率达 1MHz 的高速 PWM、PFM 芯片。第二个方向是实现中、小功率开关电源单片集成化。199

12、4 年，美国电源集成公司(Power Integrations)在世界上率先研制成功三端隔离式 PWM 型单片开关电源，其属于 AC/DC 电源变换器。之后相继推出 TOPSwitch、TOPSwitch-II、TOPSwitch-Fx、TOPSwitch- GX、PeakSwitch、LinkSwitch 等系列产品。意-法半导体公司最近也开发出 VIPer100、VIPer100A、VIPer100B 等中、小功率单片电源系列产品，并得到广泛应 用。目前，单片直流开关电源已形成了几十个系列、数百种产品。单片开关电源自 问世以来便显示出强大的生命力，其作为一项颇具发展前景和影响力的新产品，引

13、 起了国内外电源界的普遍关注。单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围 电路、最佳性能指标等特点，现己成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及开 关电源模块的优选集成电路。l1.21.2 开关电源发展趋势开关电源发展趋势目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十千赫， 为提高开关频率，须采用高速开关器件。对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。它可以极大地提高开关速度，理论上开关 损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式。采用谐振开关方 式的兆赫级变换器已经实用化。直流开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以 下四个方面。

14、 一、小型化、薄型化、轻量化、高频化开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减 小其中储能元件的体积；在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、 电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化 是开关电源的主要发展方向。 二、高可靠性开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍，因此提 高了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着 电源的寿命。所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度。这 样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题，也增加了保护等功能，简化了电路，提

15、 高了平均无故障时间。 三、低噪声开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也 会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪 声。所以，尽可能地降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。 四、采用计算机辅助设计和控制采用 CAA 和 CDD 技术设计最新变换拓扑 和最佳参数，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机检测和控制， 可构成多功能监控系统，可以实时检测、记录并自动报警等。 开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展功率 MOSFET、IGBT 等新型高速

16、器件，开发高频用的低损磁性材料，改进磁元件的结构及 设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等，对于开关电源小型 化始终产生着巨大的推动作用。 开关电源被誉为高效能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电 源的主流产品。采用了高频变压器和控制集成电路的开关电源更具有效率高、输出 稳定、可靠性高等特性，是今后电源的发展趋势。 开关电源产品的主要特点是体积小、重量轻、效率高，正在向着模块化、扩大 输出电压范围、提高输入端功率因数、抗电磁干扰性强以及附加备用电池的方向发 展。在开关电源领域，正展开一系列的技术更新，例如功率因数的校正、相位调制、 高频电源、零电压和零电流转换以及单片式调节器等。这些改进，使开关电源的性 能和效率大为提高，使其应用范围大大拓宽，尤其是在新兴的通信领域大有用武之 地1。l第二章第二章 PSPICEPSPICE 仿真平台仿真平台2.12.1 PSPICEPSPICE 发展发展与优势与优势（1）起源与发展 用于模