主电路设计(开关电源

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1、第7章主电路设计内容－主要技术指标、主电路的选型、元器件参数的计算；热设计和结构设计；输入回路的设计；电磁兼容技术与可靠性设计目标－开关电源电路的基本设计思想和设计方法7.1主要技术指标及其分析7.1.1输入参数输入电压：交流－国内、国际标准，国际通用电压范围。直流－额定值和变化范围。输入频率：民用、工业为50Hz，航空、航天及船舶为400Hz。输入相数：单相、三相，与功率有关。输入电流：额定输入电流和最大电流。输入功率因数和谐波：标准规定，采取措施。7.1.2输出参数输出电压：额定值和调节范围。输出电流：额定值

2、；过载倍数；调节范围；电流下限。稳压、稳流精度：正负误差带。输出特性：恒压恒流。纹波：类型－高频噪声、开关频率纹波、低频纹波。量化方法－纹波系数、峰峰电压值、按三种频率成分分别计量幅值、衡重法。效率：额定条件下的输入有功功率和输出功率之比。7.1.3电磁兼容性能指标电磁兼容性：电磁敏感性和电磁干扰－电子装置抵抗外来干扰的能力和自身产生的干扰强度。各国有关电磁兼容的标准很多，开关电源产品一般用通用标准(IEC61000—4和GB/T17626系列)。7.1.4其他指标体积和重量：减小体积和重量的最有效途径是提高开关

3、频率环境温度：民用0～40℃，工业用-10～50℃，军用、航空航天、舰船用-55～105℃。海拔高度：加大绝缘的间距7.2主电路设计7.2.1主电路的选型反激型电路：功率小于100W的电源正激型电路：100W以上功率，且工作环境干扰很大、输入电压质量恶劣、输出短路频繁。半桥型电路：功率大于500W，工作条件较好，严格限制成本。全桥型电路：功率很大，工作条件较好。推挽型电路：输入电压很低、功率较大。7.2.2硬开关与软开关电路的选择一般情况下采用硬开关电路。对效率、体积和重量的要求非常高时，可以采用相应的软开关电路

4、。软开关是未来电源技术的主流。7.2.3正激型、推挽型、半桥型和全桥型电路的主电路元器件参数的计算1．变压器的设计设计的参数：电压比、铁心的形式和尺寸、各绕组匝数、导体截面积和绕组结构等。依据参数：工作电压、工作电流和工作频率。(1)电压比kT：最大占空比和最低输入电压下，输出电压达到上限，考虑电路的压降，输出电压的裕量(2)铁心的选取AP法，计算出Ap，在厂家的产品手册中选择合适的铁心型号，使其形状和尺寸满足要求。(3)绕组匝数通常先计算二次匝数SV为绕组承受的最大伏-秒面积其计算可简化为电压和脉冲宽度的乘积不

5、同的电路SV不同:正激；半桥、全桥、推挽(4)绕组导体截面根据流过绕组的电流值和预先选定的电流密度，即可计算出。(5)变压器设计的其他问题：变压器励磁电感和漏感的估算。2．输出滤波电路的设计滤波电路：单级LC滤波电路，二级LC滤波电路(1)滤波电感的设计确定电感量：由输出电压、电流和开关频率，以及电感电流最大纹波值决定。正激电路；半桥、全桥、推挽电路确定电感铁芯：AP法确定铁芯计算绕组匝数：计算气隙：计算电感绕组的导体截面积(2)滤波电容的确定最大纹波有效值为:输出电压最大纹波有效值:滤波电容的阻抗：根据产品手册

6、确定滤波电容：3．开关器件及二极管的设计遵循两个原则：电压和电流都不应超出安全工作区(SOA)。结温不能超过最大结温。设计过程：计算出器件工作时的电压和电流峰值。根据SOA初步选择器件的电压和电流的大小。估算的器件发热功率、热阻。选择散热器。留有裕量。变压器二次侧整流二极管的设计二极管的峰值电流二极管的最大平均电流二极管的通态损耗二极管的开关损耗散热热阻变压器一次侧开关器件的设计开关器件的峰值电流开关器件的最大平均电流开关器件的通态损耗开关器件的开关损耗散热热阻4．主电路设计实例技术要求：输入电压：交流三相380

7、±10％V，50Hz。输出电压：额定直流220V，调节范围160～280V输出电流：最大10A。输出纹波：纹波系数不大于0.5％。工作温度：0～40℃。(1)主电路的选型根据功率选择全桥型电路；根据输出电压，变压器二次侧应采用全桥型整流电路。(2)变压器的设计电压比kT：输入侧最小整流电压、最高占空比、最高输出电压、二次压降的计算。kT≤1.4铁心的选取：开关频率、铁芯材料、△B、导体电流密度、窗口填充因数的确定；选择铁心型号为EE65绕组匝数和截面积：根据电路确定最大伏-秒面积、△B、铁心截面积，计算N2=37

8、匝，Nl=52匝根据电流值和选定的电流密度确定导体的截面积，Ac2=2.5mm2，Acl=1.8mm2(3)输出滤波电路的设计滤波电感的设计：电感量计算：确定输出电压最大值、开关频率、允许的电感电流最大纹波峰峰值；L=0.7mH铁芯设计：确定电感值、电流最大值、电流最大峰值、磁通密度最大值、电流密度、填充系数；铁芯材料；EE55B：铁心截面积为3.57×10-4m2，窗口