24v5a半桥式直流开关电源设计报告

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1、电力电子课程设计报告直流开关电源的设计学院：信息科学与工程学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：日期：2013年8月21日目录1.课题任务介绍11.1技术参数：11.2设计要求：12.直流开关电源总体认知12.1开关电源的概念12.2直流开关电源基本结构12.3直流开关电源的工作原理23.直流开关电源设计流程23.1输入整流电路设计23.1.1单相桥式输入整流电路设计23.1.2变压器参数计算：33.1.3整流管参数计算33.1.4滤波电容计算33.2DC/DC变换器设计43.2.1DC/DC变换器总

2、体概述43.2.2半桥式DC/DC典型电路如下43.2.3PWMDC/DC变换器的工作原理53.2.4DC/DC变换器参数计算53.3输出滤波整流电路设计93.3.1输出整流电路图93.3.2输出电感的设计93.3.3输出电容的计算103.3.4整流输出二极管计算113.4驱动电路设计123.4.1MOSFET管的基本工作原理123.4.2IR2110芯片介绍133.4.3半桥驱动电路分析图如下143.4.4半桥驱动器器件参数选择163.5PWM控制电路设计163.5.1PWM控制变换原理163.5.2SG3525的封

3、装图173.5.3SG3525芯片介绍183.5.4SG3525参数计算183.6反馈电路设计184.电路原理图与波形图汇总194.1电路原理图194.1.1主电路原理图194.1.2PWM控制电路原理图194.1.3驱动电路原理图204.2各部分电路波形图204.2.1单相桥式整流电路电压波形图204.2.2MOSFET驱动电路波形215.主电路元器件清单216.电路仿真226.1仿真技术总体简介226.2SPICE和PSPICE仿真程序介绍226.3仿真图表236.3.1平均整流输入电压如下236.3.2交流输入均

4、方根电压如下236.3.3平均桥二极管Pd246.3.4峰值到峰值输出纹波电压246.3.5频率256.3.6效率256.3.7总输出功率267.设计总结与感想278.致谢279.参考文献271.课题任务介绍1.1技术参数：装置输入电源为单相工频交流电源（220V+20％），输出电压Vo=24V，输出电流Io=5A，最大输出纹波电压100mV，工作频率f=100kHz。1.2设计要求：1)设计主电路，建议主电路为：整流部分是桥式二极管整流，大电容滤波，DC/DC部分采用半桥变换器，主功率管用MOSFET；2)选择主电路

5、所有图列元件，并给出清单；3)设计MOSFET驱动电路及控制电路；4)绘制装置总体电路原理图，绘制：①单相桥式整流电路各点电压波形；②MOSFET驱动电压、全桥电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形（将①②波形分别汇总绘制，注意对应关系）；5)利用仿真软件分析电路的工作过程6)编制设计说明书、设计小结。2.直流开关电源总体认知2.1开关电源的概念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，维持稳定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。直流开关电源功能是

6、将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的直流电压（精电）。2.2直流开关电源基本结构直流输出输出整流DC/DC变换器整流滤波220V交流输入取样反馈PWM驱动器27直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离分为隔离式和非隔离式转换器。开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部分组成。2.3直流开关电源的工作原理PWM开关电源的工作过程是让功率晶体管工作在导通和关断的

7、状态，在这两种状态中，加在晶体管上的伏安乘积（即功率半导体器件上所产生的损耗）是很小的，通过斩波把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。3.直流开关电源设计流程3.1输入整流电路设计3.1.1单相桥式输入整流电路设计整流是将交流电变成脉动直流电的过程。电源变压器输出的交流电经整流电路得到一个大小变化但

8、方向不变的脉动直流电。整流电路是由具有单向导电性的元件例如二极管、晶间管等整流元件组成的。设计要求主电路为桥式二极管整流，单相桥式整流电路分为单相桥式半控整流电路和单相桥式全波整流电路两种，半控整流电路为了防止失控现象，必须加续流二极管，而单相桥式全控整流电路此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，也不存在