降压型pwmacdc开关电源设计

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1、学号：07091110012009-2010学年第2学期《电力电子技术》课程设计报告题目：降压型PWMAC-DC开关电源课程设计专业：电气自动化本班级：07自动化本姓名：毕飞飞指导教师：焦俊生成绩：电气工程系2010年6月16日2课程设计任务书学生班级：07自动化本学生姓名：毕飞飞学号：0709111001设计名称：降压型PWMAC-DC开关电源课程设计起止日期：2010-6-10至2010-6-17指导教师：焦俊生设计要求：设计一款降压型PWMAC-DC开关电源，设计参数如下：输入参数：1.输入交流电压：单相AC220V2.输入电压变动范围：20%3

2、.输入频率：50Hz2Hz输出参数：1.输出直流电压：24V2.输出功率：约200W设计基本要求:1.设计主电路；2.设计控制电路和保护电路；3.计算主电路电力电子器件参数；4.绘制主电路、控制电路和保护电路电路图；5.绘制完整电路图。2目录1.引言31.1开关电源的概念31.1.1PWM技术简介31.1.2降压型DC-DC开关电源原理简介41.2开关电源的发展简介51.2.1开关电源的发展史61.3开关电源的发展展望62.降压型PWMAC-DC开关电源设计的基本要求73.电路总体方案的设计及相关原理74.主电路设计及参数计算64.1主电路的设计64.

3、2主电路的参数确定85.控制电路、驱动电路及保护电路的设计125.1控制及驱动电路设计125.2保护电路的设计136.课程设计总结14参考文献14附录1521.引言1.1开关电源的概念开关电源(SwitchModePowerSupply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，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。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电

4、源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC控制器（内含变压器）、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。1.1.1PWM技术简介脉冲宽度调制（PWM），是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制，脉冲宽度调制是一种模拟控

5、制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制（PWM）基于采样控制理论中的一个重要结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲

6、的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率.PWM运用于开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期（T=ton+toff），再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton，最终控制输出电压（或电流）的稳定。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。　　对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信

7、的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。161.1.2降压型DC-DC开关电源原理简介将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如下：其中，功率IGBT为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定；L和C为滤波元件。驱动V

8、T导通时，负载电压Uo=Uin，负载电流Io按指数上升；控制VT关断时，二极管VD可保持输出电