高频开关电源的设计

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1、毕业设计课程设计院校：机械电子学院专业：自动化班级：09自动化2班姓名：周京亮指导老师：李晓高课题：220V10A高频开关电源30毕业设计摘要：通信电源是电信网的能源，其供电质量的好坏直接关系到整个电信网的畅通。本文首先介绍了国内外高频开关电源的发展情况和趋势，以及在电力系统中的应用，详细分析了间接和直接变换器的基本工作原理和各自的优缺点，进行理论分析和电路实验，并在此基础上设计出一种实用的开关电源，从而替代传统电源。该系统以MOSFET作为功率开关器件,构成一种间接的开关变换器；控制电路采用脉宽调制技术；PWM控制

2、信号由集成控制器UC3825系列芯片控制产生,输出实时采样电压回馈信号,控制输出电压。控制电路和主电路之间通过变压器和光耦合器进行隔离，并设计软启动电路和过压、过流保护电路，同时系统电路还包含有电流反馈电路和电压反馈电路，以确保输出的更加稳定可靠。通过设计计算可知，系统可靠性高、稳定性好，比普通电源更具有优势和发展前景。关键词:高频开关电源；变换器；PWM；MOSFET30毕业设计目　　录1绪论51.1高频开关电源概述51.2课题简介62高频开关电源的工作原理和主电路结构的选择82.1高频开关电源的基本组成82.2全

3、桥式变换器的分析102.3直接变换器的工作原理102.3.1电路的工作过程112.3.2关系式122.4.Buck变换器的性质133高频开关电源主电路的设计143.1PWM开关变换器的设计153.2高频变压器的设计173.3整流滤波电路194高频开关电源控制电路的设计224.1控制方式的选择224.2PWM控制器234.3反馈和保护电路设计285总结33参考文献34致谢3530毕业设计1绪论1.1高频开关电源概述八十年代，国内高频开关电源只在个人计算机、电视机等若干设备上得到应用。由于开关电源在重量、体积、用铜用铁及

4、能耗等方面都比线性电源和相控电源有显著减少，而且对整机多相指标有良好影响，因此它的应用得到了推广。近年来许多领域，例如电力系统、邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多应用开关电源，取得了显著效益。究其原因，是新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件不断地出现并应用到开关电源的缘故。从而使开关电源更上一层搂，达到了频率高、效率高、功率密度高、功率因子高、可靠性高的要求。开关电源就有了更强的竞争实力，应用也更为扩大，反过来又遇到更多问题和更实际的要求.这些问题和要求可以

5、归纳为以下几方面:1、能否全面贯彻电磁相容?2、能否大规模稳定生产或单件特殊生产?3、能否组建大容量的电源?4、能否满足电气额定值更高或更底的要求?5、能否适应各种特殊使用场所的要求?这五个问题是开关电源能否在更广泛领域应用的关键，把挑战看成开关电源发展的动力和机遇，一向是电源科技工作者的态度。以功率因子为例，AC-DC开关电源或其它电子仪器输入端产生功率因子下降问题，用什么办法来解决?毫无疑问，利用开关电源本身的工作原理来解决开关电源应用中产生的问题是最积极的态度。实践中，用DC-DC开关电源和有源功率因子校正的开

6、关电源，(成本比单机增加20﹪);成功解决了这个问题。现在，又进一步发展成单级有功率因子校正的开关电源，(成本只增加5％);在三相升压式单开关整流器中减少谐波方法，有人采用注入六次谐波调脉宽控制，抑制住输入电流的五次谐波，解决了电流谐波畸变率小于10%的要求。这样的事例，不断从近年发表的科研论文中反映出来。开关电源干扰技术及防止电网污染技术已引起国内外专家注意。在21世纪，分布式电源系统的组成将强调“系统集成”、“电力电子封装技术”等。现在新的器件(能低压工作、降压很小)陆续进入市场，因而可得到1V的低压输出和功率小

7、到lOmW的开关电源，30毕业设计为便携装置微型化提供了条件。现在可以用软开关－PWM技术、印刷电路、折迭绕组变压器，可以采用非晶、纳米晶合金软磁材料的铁芯，小功率开关电源整机效率可达到90%,大功率电源可达到95%左右。开关频率以20KHz为下限，几十、几百倍的提高。体积设备、重量越来越显著下降。外形也可以作成轻、薄、短、小。总之，电源再不是大、粗、笨的设备，而是精致、灵巧可设计成兼有“智能”的装置了。九十年代以来，美国、德国等西方国家新建电厂和变电站已全部采用高频开关电源，近几年来，国内开关电源技术已经有了长足的

8、进展，理论、研究、生产、应用等己有相当的成果或规模，采用了有效的均流技术和软开关技术，如大家所熟悉的朝阳电源就是一种较为完善的开关电源，但是，现在的开关电源都是为邮电通讯系统设计的低电压的模块，象电力系统的操作电源所用的220V/110V的电源则研究较少，深圳华为公司的电源模块有用于电力系统的智能型高频开关电源，质量不错，但是，它的三次和五次谐