半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （論文）電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 院 （系）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：16課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：注：平時(shí)：20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%以百分制計(jì)算 學(xué) 號(hào)090303040 學(xué)生姓名金 戈 專業(yè)班級(jí)電氣092班設(shè)計(jì)題目半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能為實(shí)驗(yàn)室電子設(shè)備提供24v穩(wěn)壓范圍寬、大功率直流電源，以取代低效率的線性穩(wěn)壓電源。設(shè)計(jì)任務(wù)于要求1、方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。

2、2、整流電路設(shè)計(jì)。3、逆變電路設(shè)計(jì)。4、確定高頻變壓器變比及容量；5、通過計(jì)算選擇器件的具體型號(hào)。6、控制電路設(shè)計(jì)或選擇。7、繪制相關(guān)電路圖。8、在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試或matlab仿真。9、完成4000字左右說明書。技術(shù)參數(shù)1、輸入電壓?jiǎn)蜗?870 242v。2、輸入交流電頻率4565hz。3、輸出直流電壓24v恒定。4、輸出直流電流10a。5最大功率：250w。6、穩(wěn)壓精度：1工作計(jì)劃第1天：集中學(xué)習(xí)；第2天：收集資料；第3天：方案論證；第4天：輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)；第5天：逆變電路設(shè)計(jì)；第6天：確定高頻變壓器變比及容量；第7天：輸出整流濾波電路設(shè)計(jì)；第8天：控制電路設(shè)計(jì)；第9天：總結(jié)并撰寫

3、說明書；第10天：答辯指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績(jī)： 年 月 日 摘要 開關(guān)電源是現(xiàn)代電力電子設(shè)備不可或缺的組成部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響子設(shè)備性能，其體積的大小也直接影響到電子設(shè)備整體的體積。本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路，研制了250我半橋開關(guān)電源。整個(gè)系統(tǒng)包括主電路、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路三部分內(nèi)容。系統(tǒng)主電路包括單相輸入整流、半橋式逆變、高頻交流輸出、輸出整流、輸出濾波幾部分。控制電路包括主電路開關(guān)管控制脈沖的產(chǎn)生和保護(hù)電路。論文具體地介紹了主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等各部分的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)過程，包括元器件的選取以及參數(shù)計(jì)算本文介

4、紹一種半橋電路的開關(guān)電源，是輸入為單相交流170260v，輸入頻率4565hz，輸出直流電壓24v，輸出直流電流10a ，最大功率250w。重點(diǎn)介紹該電源的構(gòu)思、理論、工作原理及特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：開關(guān)穩(wěn)壓電源 ；半橋；高頻變壓器 目錄第1章緒論11.1電力電子發(fā)展史11.2半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源概括21.2.1開關(guān)電源的概念21.2.2開關(guān)電源的分類21.3本文設(shè)計(jì)內(nèi)容2第2章半橋穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)42.1總體設(shè)計(jì)方案42.2電路設(shè)計(jì)42.2.1 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)42.2.2逆變回路設(shè)計(jì)51.高頻開關(guān)變換器的基本原理52.逆變回路的基本原理52.2.3輸出整流濾波設(shè)計(jì)62.2.4主電路設(shè)計(jì)72.2.5保

5、護(hù)電路72.2.6 控制電路82.2.7總體電路圖10第3章數(shù)據(jù)分析計(jì)算113.1器件的選擇113.1.1輸入整流器件113.1.2輸出整流器件1131.3元件選擇113.1.4保護(hù)電路器件選擇123.2具體參數(shù)設(shè)計(jì)133.4matlab電路仿真133.4.1matlab簡(jiǎn)介133.4.2仿真電路圖13第4章設(shè)計(jì)總結(jié)15第4章設(shè)計(jì)總結(jié)15參考文獻(xiàn)16第1章緒論開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。隨著開關(guān)電

6、源在計(jì)算機(jī)、通信、家用電器等方面的廣泛應(yīng)用,人們對(duì)其需求量增長(zhǎng)和效率、體積、重量及可靠性等方面要求更高。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的線性電源。在半橋式變換器電路中,變壓器初級(jí)在整個(gè)周期中都流過電流,磁芯利用得更加充分。它克服了推挽式電路的缺點(diǎn),所使用的功率晶體管耐壓要求較低；晶體管的飽和壓降減少到了最小;對(duì)輸入濾波電容使用電壓要求也較低，半橋式變換器在高頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。本文將介紹一款半橋式開關(guān)電源,所用開關(guān)器件為功率mosfet管, 開關(guān)工作頻率為45 65 hz,具有體積小、重量輕、成本低等特點(diǎn)。1.1電力電子發(fā)展史最早的開關(guān)

7、電源出現(xiàn)在60年代，出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關(guān)電源，功率晶體管用于開關(guān)狀態(tài)，后來脈寬調(diào)制(pwm)控制技術(shù)有了發(fā)展，用以控制開關(guān)變換器，得到pwm開關(guān)電源， pwm開關(guān)電源效率可達(dá)65%-70%，1974年研制成了工作頻率達(dá)到20khz的開關(guān)電源，在電源技術(shù)發(fā)展史上譽(yù)為20khz革命。1976年，美國(guó)硅通用公司首次生產(chǎn)出世界上第一片集成脈寬調(diào)制器，使開關(guān)電源的控制器得到簡(jiǎn)化，系統(tǒng)的可靠性也大為增強(qiáng)。八十年代，國(guó)內(nèi)高頻開關(guān)電源只在個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等若干設(shè)備上得到應(yīng)用。由于開關(guān)電源在重量、體積、用銅、用鐵及能耗等方面都比線性電源和相控電源有顯著減少，對(duì)整機(jī)多相指標(biāo)有良好影響，因此它的應(yīng)用得到了推廣。近年

8、來越來越多領(lǐng)域應(yīng)用開關(guān)電源，取得顯著效益。電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個(gè)分支。 現(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)該專業(yè)人才中占有重要地位。它是將一種形式的工業(yè)電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的工業(yè)電能。例如，將交流電能變換成直流電能或?qū)⒅绷麟娔茏儞Q成交流電能；將工頻電源變換為設(shè)備所需頻率的電源；在正常交流電源中斷時(shí)，用逆變器（見電力變流器）將蓄電池的直流電能變換成工頻交流電能。應(yīng)用電力電子技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)非電能與電能之間的轉(zhuǎn)換。例如，利用太陽電池將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能。與電子技術(shù)不同，電力電子技術(shù)變換的電能是作為能源而不是作

9、為信息傳感的載體。因此人們關(guān)注的是所能轉(zhuǎn)換的電功率。1.2半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源概括1.2.1開關(guān)電源的概念電源是將各種能源轉(zhuǎn)換成為用電設(shè)備所需要的裝置，是所有靠電能工作的裝置的動(dòng)力源泉。直流開關(guān)電源是一種由占空比控制的開關(guān)電路構(gòu)成的電能變換裝置，用于交流直流或者直流直流電能變換，通常稱其為開關(guān)電源。 開關(guān)電源的核心為電力電子開關(guān)電路，根據(jù)負(fù)載對(duì)電源提出的輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流特性的要求，利用反饋控制電路，采用占空比控制方法，對(duì)開關(guān)電路進(jìn)行控制。開關(guān)電源的這一技術(shù)特點(diǎn)使得它具有，效率高、體積小、重量輕、頻率高、電感、電容等濾波元件和變壓器體積小。1.2.2開關(guān)電源的分類開關(guān)電源可分為ac/dc和dc/dc

10、兩大類，dc/dc變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波斬波器的工作方式有兩種：一、脈寬調(diào)制方式ts不變，改變ton（通用）。二、頻率調(diào)制方式，ton不變，改變ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：（1） buck電路降壓斬波器。（2） boost電路升壓斬波器。（3） buck-boost電路降壓或升壓斬波器。（4） cuk電路降壓或升壓斬波器。ac/dc變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流”，功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變”。 ac/dc變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為單項(xiàng)、三相、多

11、相。按電路工作象限可分為一象限、二象限、三象限、四象限。1.3本文設(shè)計(jì)內(nèi)容隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,人們對(duì)電路的要求也越來越高,由于在生產(chǎn)實(shí)際中的需要。需要提供不同的穩(wěn)壓電源。本文為實(shí)驗(yàn)室電子設(shè)備提供24v穩(wěn)壓范圍寬、大功率直流電源，以取代低效率的線性穩(wěn)壓電源。首先進(jìn)行總體方案的分析，整流電路的設(shè)計(jì)，逆變電路的設(shè)計(jì)，主電路和輸出整流回路的設(shè)計(jì)。由工頻交流經(jīng)橋式整流電路得到直流電流，再由半橋開關(guān)逆變得到高頻交流電，經(jīng)整流濾波后得到所需直流電?？晒╇娮釉O(shè)備使用。其中橋式整流采用四個(gè)二極管，逆變電路由兩個(gè)串聯(lián)的電容和兩個(gè)串聯(lián)的mos管構(gòu)成，輸出回路由電容電感和二極管構(gòu)成。為確保電路的可靠運(yùn)行本文增加保

12、護(hù)電路設(shè)計(jì)。過壓保護(hù)采用電阻電感串聯(lián)吸收網(wǎng)絡(luò)。過流保護(hù)采用快速熔斷器保護(hù)。其次是參數(shù)計(jì)算，分析各性能指標(biāo)，選擇器件，通過仿真分析波形。確定最終結(jié)論。上述過程可為實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供24v范圍的電壓，可以取代線性的不穩(wěn)定電壓，為實(shí)驗(yàn)的可靠進(jìn)行提供確實(shí)保障。第2章半橋穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)方案整個(gè)課題的設(shè)計(jì)，分為三部分。一、主電路的設(shè)計(jì)，包括整流輸入濾波、半橋式逆變電路、輸出整流、輸出濾波。二、開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路。三、控制電路的設(shè)計(jì)，包括控制逆變電路開關(guān)管工作的脈沖輸出、軟啟動(dòng)、調(diào)占空比以及保護(hù)電路。半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案遵循開關(guān)電源的變換框圖。如2.1圖所示：半橋逆變電路輸入濾波電路輸出整流濾波輸

13、入整流電路 圖2.1開關(guān)電源變換由工頻交流經(jīng)橋式整流電路得到直流電流，再由半橋開開關(guān)逆變得到高頻交流電，經(jīng)整流濾波后得到所需直流電?？晒╇娮釉O(shè)備使用。首先，電源流入輸入整流濾波回路將交流電通過整流模塊變換成含有脈動(dòng)成分的直流電，然后通過輸入濾波電容將脈動(dòng)直流電變?yōu)檩^平滑的直流電。其次，功率開關(guān)橋由控制電路提供觸發(fā)脈沖把濾波得到的直流電變換為高頻的方波電壓，通過高頻變壓器傳送到輸出側(cè)。最后，輸出整流濾波回路將高頻方波電壓濾波成為所需的直流電壓或電流。22電路設(shè)計(jì)2.2.1 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)整流濾波回路是開關(guān)電源的重要組成部分，它可以提高電壓、電流的穩(wěn)定度，減小干擾。按其所在的位置不同，分為輸

14、入和輸出整流濾波回路。本文研究的電源額定工作狀態(tài)的技術(shù)要求為:輸出電壓24v,輸出電流10a，輸出功率約240w，為了減小電源的輸入濾波電容等原因，本文實(shí)驗(yàn)用電源電路采用單相橋式整流。由工頻170260v，4565hz交流電， 如圖2.2所示。 圖2.2輸入整流濾波電路圖輸入整流濾波電路，主要有兩部分組成，（1） 整流橋；（2） 輸入濾波電路。2.2.2逆變回路設(shè)計(jì)1.高頻開關(guān)變換器的基本原理用一個(gè)半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，使帶有濾波器(l或/和c)的負(fù)載線路與直流電壓一會(huì)相接，一會(huì)斷開，則負(fù)載上也得到另一個(gè)直流電壓。這就使dc-dc的基本手段。一個(gè)周期ts內(nèi)，電子開關(guān)接通時(shí)間ton所占整個(gè)周期

15、ts的比例，稱作接通占空比d。很明顯，接通占空比越大，負(fù)載上電壓越大; 1ts=fs稱作開關(guān)頻率，fs越高，負(fù)載上電壓也越高。這中dc-dc變換器中的開關(guān)都在某一固定的頻率下工作，這種保持開關(guān)頻率恒定但改變接通時(shí)間長(zhǎng)短(即脈沖的寬度)，使負(fù)載變化時(shí)，負(fù)載上電壓變化不大的方法，稱脈寬調(diào)制法pulse width modulation)。由于電子開關(guān)按外加控制脈沖而通斷，控制本身流過的電流、二端所加的電壓無關(guān)，因此，電子開關(guān)稱為硬開關(guān)。2.逆變回路的基本原理在半橋式逆變電路中，變壓器一次側(cè)的兩端分別連接在電容c1,c2的中點(diǎn)和開關(guān)s1, s2中點(diǎn)。電容c1,c2的中點(diǎn)電壓為。s1與s2交替導(dǎo)通，使

16、變壓器一次側(cè)形成幅值為的交流電壓，改變開關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓uo。半橋式電路的結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。s1導(dǎo)通時(shí)，二極管vd1處于通態(tài)；s2導(dǎo)通時(shí)，二極管vd2處于通態(tài)，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組w1中的電流為零，根據(jù)變壓器的磁勢(shì)平衡方程，繞組w2和w3中的電流大小相等，方向相反，所以vd1和vd2都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。s1或s2導(dǎo)通是電感l(wèi)的電流逐漸上升，兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，電感l(wèi)的電流逐漸下降。s1和s2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為ui。由于電容的隔直作用，半橋型電路對(duì)由于兩個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變壓器一次電壓的直流分量具有自動(dòng)平衡

17、作用，因此該電路不容易發(fā)生變壓器偏磁和直流磁飽和的問題，無須另加隔直電容。值得注意的是，在半橋電路中，占空比定義如2-1公式 d=2tonts （21） 圖 2.3逆變電路圖2.2.3輸出整流濾波設(shè)計(jì)電源的能量輸出通過高頻變壓器實(shí)現(xiàn)，其主要作用是電壓變換、功率傳遞和實(shí)現(xiàn)輸入輸出之間的隔離，與普通電力變壓器的功能相仿。因此，在繞制高頻變壓器時(shí)要盡量減小原、副邊的漏感，從而減小功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的尖峰電壓，降低損耗，提高效率。在副邊使用全波整流的方式，然后由濾波電感和濾波電容共同完成輸出濾波功能，使輸出達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖2.4輸出整流濾波電路圖輸出濾波電路包括電感、電容和兩個(gè)二極管。經(jīng)過整流濾波后即可

18、得到所需直流穩(wěn)壓電源。輸出整流濾波電路是通過快恢復(fù)整流二極管的整流和濾波電感及濾波電容將高頻變壓器輸出的高頻交變電壓或電流變換成符合要求的輸出電壓或電流。高頻變壓器副邊選用全橋式整流，以提高安全可靠性。2.2.4主電路設(shè)計(jì)半橋式開關(guān)電源主電路如圖所示。圖中開關(guān)管q1、q2選用mosfet。因?yàn)樗请妷候?qū)動(dòng)全控型器件,具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快及安全工作區(qū)大等優(yōu)點(diǎn)。半橋式逆變電路一個(gè)橋臂由開關(guān)管q1、q2組成,另一個(gè)橋臂由電容c1、c2組成。高頻變壓器初級(jí)一端接在c1、c2的中點(diǎn),另一端接在q1、q2的公共連接端,q1、q2中點(diǎn)的電壓等于整流后直流電壓的一半,開關(guān)q1、q2交替導(dǎo)通

19、就在變壓器的次級(jí)形成幅值為的交流方波電壓。通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比,就能改變變壓器二次側(cè)整流輸出平均電壓v o。q1、q2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為vi，變壓器原邊并聯(lián)的r7、c3、vd1組成rcd吸收電路，c5和r9用來吸收高頻尖峰。2.5主電路圖2.2.5保護(hù)電路1過壓保護(hù) 過壓護(hù)要根據(jù)電路中過壓產(chǎn)生的不同部位，加入不同的保護(hù)電路，當(dāng)達(dá)到定電壓值時(shí)，自動(dòng)開通保護(hù)電路，使過壓通過保護(hù)電路形成通路，消耗過壓儲(chǔ)存的電磁能量，從而使過壓的能量不會(huì)加到主開關(guān)器件上，保護(hù)了電力電子器件。為了達(dá)到保護(hù)效果，可以使用阻容保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)。將電容并聯(lián)在回路中，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性

20、，可以有效地抑制電路中的過壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過壓能量，同時(shí)抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩，過電壓保護(hù)電路如圖2.7所示。 圖2.6 rc阻容過電壓保護(hù)電路圖2.過流保護(hù)當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。當(dāng)器件擊穿或短路、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過載、直流側(cè)短路、可逆?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變失敗，以及交流電源電壓過高或過低、缺相等，均可引起過流。由于電力電子器件的電流過載能力相對(duì)較差，必須對(duì)變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。本文采用快速熔斷保險(xiǎn)絲在輸入端進(jìn)行保護(hù)。2.2.6 控制電路控制電路是整個(gè)電源系統(tǒng)重要部位，由它控制整個(gè)電源的工作并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能。一

21、般來說，控制電路應(yīng)具有以下功能:控制脈沖產(chǎn)生電路、電壓反饋控制電路、占空比可調(diào)、軟啟動(dòng)及各種保護(hù)電路等。根據(jù)電路功能的分工可將控制電路分為幾大部分：脈沖產(chǎn)生電路、觸發(fā)電路、電壓反饋控制電路、軟啟動(dòng)電路、保護(hù)電路等。脈沖產(chǎn)生電路是控制電路的核心。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)電壓反饋控制電路信號(hào)產(chǎn)生出所需的脈沖信號(hào)保護(hù)電路以及軟啟動(dòng)電路等提供的控制。電壓反饋控制電路通過檢測(cè)輸出電壓的大小，對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓采樣，然后將采樣電壓和參考電壓相比較得出誤差信號(hào)來調(diào)節(jié)輸出脈沖的脈寬達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。設(shè)計(jì)電路的控制電路是整個(gè)電路的主要部分。目前實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中有各種典型的控制電路,鑒于對(duì)電源和驅(qū)動(dòng)的要求,結(jié)合本次畢

22、業(yè)設(shè)計(jì)選擇sg3525。sg3525a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2.6。由基準(zhǔn)電壓調(diào)整器、振蕩器、誤差放大器、比較器、鎖存器、欠壓鎖定電路、閉鎖控制電路、軟起動(dòng)電路、輸出電路構(gòu)。sg3525的特點(diǎn)sg3525脈寬調(diào)制型控制器是美國(guó)通用電氣公司的產(chǎn)品。它的主要特點(diǎn)是：1、輸出級(jí)采用推挽輸出，雙通道輸出。2、占空比0-50%可調(diào)。3、每一通道的驅(qū)動(dòng)電流最大值可達(dá)200ma，灌拉電流峰值可達(dá)500ma?？芍苯域?qū)動(dòng)功率mos管。4、工作頻率高達(dá)400khz。5、具有欠壓鎖定、過壓保護(hù)和軟啟動(dòng)等功能。6、可正常工作的溫度范圍是0-700。7、基準(zhǔn)電壓為5.1 v士1%。8、工作電壓范圍很寬，為8v到35v。圖2.7

23、 sg3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及其外部元件2.2.7總體電路圖由具體電路可得總體電路圖（2.8）圖2.8總電路圖第3章數(shù)據(jù)分析計(jì)算3.1器件的選擇3.1.1輸入整流器件輸入為4565hz交流電，電壓為170260v ,下面計(jì)算取電壓為170v。1. 二極管的耐壓: 整流二極管的峰值電壓可用公式計(jì)算如下。 u=1701.414=240.38v 額定電壓： un=23*240.38=（480.76721.14）2. 二極管的額定電流:因?yàn)殡娫吹妮斎牍β孰S效率變化，所以應(yīng)取電源效率最差時(shí)的值。在此，我們按一般開關(guān)電源的效率取值，取=0.8電源的輸入功率可用(31)公式計(jì)算: pin =p/min (31)

24、pin=2400.8=312.5 w id=pin/ui (32)id=312.5（170*1.2）=1.176a 流過每個(gè)二極管的有效值 ivt=id/2 (33) ivt=0.82 額定電流： in=1.52*0.82/1.57=0.781.04a 3.1.2輸出整流器件電感選擇100 h；電容選擇1000f /50v；二極管選擇；二極管的峰值電壓，u=24*2=33.9v額定電壓 ： un=23*33.9=（677.8107.1）額定電流 ： in=1.52*16.97/1.57=21.632.4a31.3元件選擇1開關(guān)器件選擇。表3.1幾種功率器件的優(yōu)缺點(diǎn)比較表器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)gtr耐壓高

25、，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊穿問題gto電壓、電流容量大，適用于大功率場(chǎng)合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低mosfet開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kw的電力電子裝置igbt開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小開關(guān)速度低于電力mosfet,電壓，電流容量

26、不及gto在高頻的開關(guān)電源設(shè)計(jì)中用的功率器件種類有igbt和mosfet，但是考慮到工作在高頻的igbt成本較高，在本次設(shè)計(jì)選用mosfet器件。型號(hào)為irfp450，主要參數(shù)選擇，額定電流16a，額定電壓500v，通態(tài)電阻0.4歐姆。在功率半導(dǎo)體器件中，mosfet以高速、低開關(guān)損耗、低驅(qū)動(dòng)損耗在各種功率變換，特別是高頻功率變換中起著重要作用。在低壓領(lǐng)域，mosfet沒有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但隨著mos的耐壓提高，導(dǎo)通電阻隨之以2.4-2.6次方增長(zhǎng)，其增長(zhǎng)速度使mosfet制造者和應(yīng)用者不得不以數(shù)十倍的幅度降低額定電流，以折中額定電流、導(dǎo)通電阻和成本之間的矛盾。即便如此，高壓mosfet在額定結(jié)溫下

27、的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降仍居高不下，耐壓500v以上的mosfet的額定結(jié)溫、額定電流條件下的導(dǎo)通電壓很高，耐壓800v以上的導(dǎo)通電壓高得驚人，導(dǎo)通損耗占mosfet總損耗的2/3-4/5，使應(yīng)用受到極大限制。 3.1.4保護(hù)電路器件選擇1.過壓保護(hù)電路由3.1.1節(jié)可知輸入電流為1.176a，即流過mos管的電流為1.176a。查表可得保護(hù)電路的電容為：0.04 f 電阻為：500歐姆2.過流保護(hù) fu=(1.21.5)idvt （3-4）則fu=(1.21.5)id/2=0.70560.7644a3.2具體參數(shù)設(shè)計(jì)1）變壓器變比 uo/ui=k*ton/ts (35)設(shè)占空比為 ton/t

28、s=0.5則0.5k=24/170*1.2 k=0.235即變壓器的變比為0.2352）變壓器容量 fn=ui=14*10w=240w3.4matlab電路仿真3.4.1matlab簡(jiǎn)介matlab是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如c、fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。本文采用matlab進(jìn)行仿真觀測(cè)。3.4.2仿真電路圖 圖3.1 輸入電壓波形圖3.2仿真圖 第4章設(shè)計(jì)總結(jié)十天的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了如何查找第一手資料，如何整理材料等相關(guān)知識(shí)。 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程。”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，