AC-DC-DC电源(110V1200W)设计.doc
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1、目录1.电源基本原理11.1 AC-DC11.1.2 AC-DC电源模块的作用11.1.3整流基本原理电路21.2 DC-DC61.2.1 DC-DC概念61.2.2DC-DC电源模块的作用71.3 控制原理介绍81.3.1控制技术81.3.2 电压模式控制101.3.3 电流模式控制102.AC-DC-DC电源设计122.1 AC-DC环节设计122.2 DC-DC环节设计122.2.1 具体参数计算122.2.2 DC-DC具体设计133闭环反馈设置15个人小结16参考文献17AC-DC-DC电源(110V,1200W)设计 1.电源基本原理1.1 AC-DC1.1.1 AC-DC概念 A
2、CDC变换是将交流电压变换为直流电压,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为“整流,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。ACDC变换器输入为5060Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制ACDC电源体积的小型化,另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题难度加大。 ACDC变换按电路的接线方式可分为半波电路、全波电路。按电源相可分为单项、三相、多相。按电路工作象限又
3、可分为一象限、二象限、三象限、四象限。1.1.2 AC-DC电源模块的作用 一、隔离: 1、安全隔离:强电弱电隔离IGBT隔离驱动浪涌隔离保护雷电隔离保护(如人体接触的医疗电子设备的隔离保护) 2、噪声隔离:(模拟电路与数字电路隔离、强弱信号隔离) 3、接地环路消除:远程信号传输分布式电源供电系统 二、保护:短路保护、过压保护、欠压保护、过流保护、其它保护 三、电压变换:升压变换降压变换交直流转换(AC/DC、DC/AC)极性变换(正负极性转换、单电源与正负电源转换、单电源与多电源转换) 四、稳压:交流市电供电远程直流供电分布式电源供电系统电池供电五、 降噪:有源滤波1.1.3整流基本原理电路
4、 1 单端反激电路 反激式开关电源的核心部分是反激式直流直流变换器,基本电路如下图所示:单端反激电路一般用在小功率电源和开关电源的辅助电源上。其占空比可达100。图1-1 反激式电路原理图 2单端正激电路正激式开关电源的核心部分是正激式直流直流变换器,基本电路如下图所示。正激电路变压器的利用率比较高,工作时的占空比小于50,工作频率是振荡频率的一半,。可以做中型功率的开关电源,使用双管正激电路,其功率可以做得更高一点。虽然功率变压器不像反激式电路要开气隙,但是一般要在变压器中加去磁绕组,在关断时将付边的能量反射到交流输入上。图1-2 正激电路原理图(双管正激) 3推挽电路 推挽式功率变换电路原
5、理图,如图下图所示。推挽电路要求输入电压低,两个开关管的耐压要求是输入电压的2倍,所以一般用在DC/DC电源中。推挽电路一般用在中型功率电路上,变压器双向激励,变压器效率高,但是变压器容易出现磁偏现象。它的功率比正激电路稍微大一点,但是存在开关管“直通”的危险。工作时两个功率开关管V1、V2交替导通或截止。当V1和V2分别导通时,W1和W2有相应的电流流过,这时变换器次级将有功率输出。当V1导通,V截止时,V2集射两端承受的电压为2倍的Uin,而在V1、V2都处于截止时它们所承受的电压为输入直流电压Uin。图1-3 推挽电路原理图 4半桥电路半桥电路有两个功率开关管,通过两个串连的电容器来构成
6、工作回路,这两个功率管交替导通驱动高频变压器进行能量传递,变压器是双向激励的。半桥电路同样存在变压器磁偏现象,会出现“直通”问题。同样的变压器的情况,半桥的输出功率大于推挽电路。如下图所示:C1和C2的作用主要是实现静态时分压,使Ua=1/2Uin。当V1导通,V2截止时,输入电流方向为图中虚线方向,向C2充电;当V1截止,V2导通时,输入电流方向为图中实线方向,向C1充电。当V1导通,V2截止时,V2两端承受的电压为输入直流电压Uin。图1-4 半桥型开关电源原理图 5全桥电路 全桥电路是大功率电源常用的电路,有四个开关管组成两个桥臂。两个桥臂分别导通激励高频功率变压器,进行能量变换,但是存
7、在开关管“直通”的危险。全桥电路原理图如下图所示。由四个功率开关器件V1V4组成,变压器T连接在四桥臂中间,相对的两只功率开关器件V1、V4和V2、V3分别交替导通或截止,使变压器T的次级有功率输出。当功率开关器件V1、V4导通时,另一对V2、V3则截止,这时V2和V3两端承受的电压为输入电压Uin在功率开关器件关断过程中产生的尖峰电压被二极管V5V8箝位于输入电压Uin。 图1-5 全桥型电路原理图 几种类型电路比较表1-1 变不同换电路方式的比较1.2 DC-DC 1.2.1 DC-DC概念 DCDC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉
8、宽调制方式TS不变,改变ToN(通用),阿二是频率调制方式,ToN不变,改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类图1-5 各种变换拓扑电路及主要工作波形1.2.2DC-DC电源模块的作用1.输入输出端的电压均为平滑直流,无交流谐波分量2.输出阻抗为零3.快速动态响应,抑制能力强4.高效率小型化1.3 控制原理介绍1.3.1控制技术 为将电源输出稳定在一定值,需要有控制模块对输出调整。开关电源控制技术按调制方式可分为:脉频调制(PFM)和脉宽调制(PWM)。各种调制方式都有其优缺点,可根据实际需要选择。 1 脉频调制(PFM) 经典PFM,也叫跨脉冲调制(PSM,以开关管控制信号,略过一部
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