基于UC3525半橋式開(kāi)關(guān)電源變換器的設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題 目：基于uc3525半橋式開(kāi)關(guān)電源變換器的設(shè)計(jì)專(zhuān) 題： 院 （系）： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱(chēng)： 黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題 目基于uc3525半橋式開(kāi)關(guān)電源變換器的設(shè)計(jì)來(lái)源工程實(shí)際1、研究目的和意義橋式拓?fù)溟_(kāi)關(guān)管的穩(wěn)態(tài)關(guān)斷電壓等于直流輸入電壓，而不像推挽、單端正激或交錯(cuò)正激拓?fù)淠菢訛檩斎腚妷旱膬杀丁Ｋ詷蚴酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)廣泛用于直接電網(wǎng)的離線(xiàn)式變換器。而對(duì)于推挽等拓?fù)鋪?lái)說(shuō)，兩倍的電網(wǎng)整流電壓將超過(guò)其開(kāi)關(guān)管的安全耐壓容限。為此，輸入網(wǎng)壓為220v或更高的場(chǎng)合幾乎都是采用橋式拓?fù)?。橋式拓?fù)涞牧硪粌?yōu)點(diǎn)是，能將變壓器初級(jí)側(cè)的漏感尖峰電壓鉗位于直流

2、母線(xiàn)電壓，并將漏感儲(chǔ)存的能量歸還到母線(xiàn)，而不是消耗于電阻元件。半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源與推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源一樣，由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)管輪流交替工作，相當(dāng)于兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源同時(shí)輸出功率，其輸出功率約等于單一開(kāi)關(guān)電源輸出功率的兩倍。因此，半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，輸出電壓的電壓脈動(dòng)系數(shù)sv和電流脈動(dòng)系數(shù)si都很小，僅需要很小的濾波電感和電容，其輸出電壓紋波和電流紋波就可以達(dá)到非常小。2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述)1955年美國(guó)羅耶（gh.roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開(kāi)端，1957年美國(guó)查賽（jen sen)發(fā)明了自

3、激式推挽雙變壓器，年美國(guó)科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)想，這對(duì)電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復(fù)時(shí)間的縮短等元器件改善，終于做成了千赫的開(kāi)關(guān)電源。目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。目前市場(chǎng)上出售的開(kāi)關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的khz、用制成的khz電源，雖已實(shí)用化，但其頻率有待進(jìn)一步提高。當(dāng)前，世界上許多國(guó)家都在致力于數(shù)兆hz的變換器的實(shí)用化研究。 1994年我國(guó)原郵電部作出重大決策，要求

4、通信領(lǐng)域推廣使用開(kāi)關(guān)電源以取代相控電源。開(kāi)關(guān)電源的使用為國(guó)家節(jié)省了大量銅材、鋼材和占地面積。由于變換效率提高，能耗減少，降低了電源周?chē)h(huán)境的室溫，改善了工作人員的環(huán)境。我國(guó)郵電通信部門(mén)廣泛采用開(kāi)關(guān)電源極大地推動(dòng)了它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。值得指出的是，近兩年來(lái)出現(xiàn)的電力系統(tǒng)直流操作電源，是針對(duì)國(guó)家投資4000億元用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的供電工程改造、提高輸配電供電質(zhì)量而推出的，它已開(kāi)始采用開(kāi)關(guān)電源以取代傳統(tǒng)的相控電源。國(guó)內(nèi)一些通信公司如中興通訊等均已相繼推出系列產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)電源自主研發(fā)及生產(chǎn)廠(chǎng)家有300多家，形成規(guī)模的有十多家。國(guó)產(chǎn)開(kāi)關(guān)電源已占據(jù)了相當(dāng)市場(chǎng)，一些大公司如中興通訊自主開(kāi)發(fā)的電源系列

5、產(chǎn)品已獲得廣泛認(rèn)同，在電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中頗具優(yōu)勢(shì)，并有少量開(kāi)始出口。開(kāi)關(guān)電源也在電路集成和系統(tǒng)集成及封裝工藝發(fā)展，美國(guó)vicor 公司生產(chǎn)的第一代電源模塊受生產(chǎn)技術(shù)、功率、磁元件體積和封裝技術(shù)的限制，密度始終未能超過(guò)每立方英寸80w。近年來(lái)，推出的第二代電源模塊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也改為模塊式，達(dá)到高度集成化和全面電腦化。功率密度已經(jīng)達(dá)到了每立方英寸120w。電源模塊內(nèi)含元件只有第一 代產(chǎn)品的1/3，由115個(gè)減為35個(gè)。第二代電源模塊的控制電路只含兩個(gè)元件，被稱(chēng)作“大腦”(brain)?！按竽X”是兩片厚膜電路，由vicor公司自己的無(wú)塵室自行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，其總體積只有0.1in3，取代了第一代產(chǎn)品中的約100

6、個(gè)控制元件，體積縮小了60%。3、研究/設(shè)計(jì)的目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)半橋式開(kāi)關(guān)電源變換器，內(nèi)容包括整個(gè)電路框圖的確定、主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的確定、電路的設(shè)計(jì)、主要元器件參數(shù)的計(jì)算與選型、實(shí)際電路的制作與調(diào)試、各主要參數(shù)的測(cè)量與數(shù)據(jù)分析、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)論文。設(shè)計(jì)目標(biāo)：輸入電壓范圍：ac175ac245v 輸出電壓：dc24v 輸出電流：io=10a 輸出功率：240w 電源的效率：80%輸出紋波噪聲：不大于100mv電壓調(diào)整率：su2%電流調(diào)整率：si2%輸出具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流12a4、設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）：本文以半橋變換器拓?fù)錇橹?，pwm控制電路采用uc3525芯片，通

7、過(guò)逆變橋過(guò)電流檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。（1）硬件總體結(jié)構(gòu)框圖如下：（2）半橋變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖如下： 5、方案的可行性分析：半橋變換器的最大輸出功率約為400500w，而本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是輸出功率240w，因此設(shè)計(jì)合理。與正激變換器和反激變換器相比，半橋式變換器穩(wěn)壓范圍寬，更突出的是它在一定范圍內(nèi)輸出電壓與輸入電壓變化無(wú)關(guān)。 半橋變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)承受的電壓為vdc，而不像推挽拓?fù)浠騿味苏ぷ儞Q器那樣為2vdc。半橋式開(kāi)關(guān)電源的變壓器初級(jí)線(xiàn)圈只需要一個(gè)繞組，這也是它的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)小功率開(kāi)關(guān)電源變壓器的線(xiàn)圈繞制多少帶來(lái)一些方便。但對(duì)于大功率開(kāi)關(guān)電源變壓器的線(xiàn)圈繞制沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)?，大功?/p>

8、開(kāi)關(guān)電源變壓器的線(xiàn)圈需要用多股線(xiàn)來(lái)繞制。綜上優(yōu)勢(shì)，故選擇半橋式開(kāi)關(guān)電源變換器。6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處（1）采用了emi濾波電路對(duì)輸出的紋波噪聲進(jìn)行了衰減。（2）具有輸出過(guò)流保護(hù)功能。7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域： 本設(shè)計(jì)產(chǎn)品主要應(yīng)用在通訊用開(kāi)關(guān)電源；防水電源，如：led防水電源等；在印刷機(jī)上的應(yīng)用；開(kāi)關(guān)電源適配器；還應(yīng)用于電控機(jī)械設(shè)備，顯示屏，安防監(jiān)控系統(tǒng)等。 在網(wǎng)壓為220v的歐洲市場(chǎng)設(shè)備中廣泛應(yīng)用，即當(dāng)要求設(shè)備適應(yīng)不同的網(wǎng)壓（如美國(guó)120vac和歐洲220vac）時(shí)，這是普遍采取的。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)屬于電力電子技術(shù)，它運(yùn)用功率變換器進(jìn)行電能變換，經(jīng)過(guò)變換電能，可以滿(mǎn)足各種用電要求。由于其高效

9、節(jié)能可帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，因而引起社會(huì)各方面的重視而得到迅速推廣。 開(kāi)關(guān)電源的使用為國(guó)家節(jié)省了大量銅材、鋼材和占地面積。由于變換效率提高，能耗減少，降低了電源周?chē)h(huán)境的室溫，改善了工作人員的環(huán)境。我國(guó)郵電通信部門(mén)廣泛采用開(kāi)關(guān)電源極大地推動(dòng)了它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。值得指出的是，近兩年來(lái)出現(xiàn)的電力系統(tǒng)直流操作電源，是針對(duì)國(guó)家投資4000億元用于城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的供電工程改造、提高輸配電供電質(zhì)量而推出的，它已開(kāi)始采用開(kāi)關(guān)電源以取代傳統(tǒng)的相控電源。國(guó)內(nèi)一些通信公司如中興通訊等均已相繼推出系列產(chǎn)品。8、時(shí)間進(jìn)程： 第1周 確定設(shè)計(jì)題目第2周 搜集相關(guān)資料第3周 根據(jù)收集的資料設(shè)定總體的設(shè)計(jì)方案第4周 初步確定

10、設(shè)計(jì)任務(wù)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告并準(zhǔn)備答辯第5周 不斷根據(jù)資料學(xué)習(xí)開(kāi)始設(shè)計(jì)電路圖第6周 分別設(shè)計(jì)各部分的電路圖第7周 根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算并確定各芯片參數(shù)及型號(hào)第8周 完成各部分的連接設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)圖第9周 開(kāi)始撰寫(xiě)論文第10周 購(gòu)買(mǎi)所需元件別著手開(kāi)始做實(shí)物第11周 做實(shí)物作品第12周 調(diào)試各個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)第13周 根據(jù)調(diào)試結(jié)果對(duì)作品作相應(yīng)修改第14周 系統(tǒng)整體調(diào)試.第15周 翻譯并整理論文第16周 準(zhǔn)備答辯9、參考文獻(xiàn)：1 陳堅(jiān).電力電子學(xué)【m】. 高等教育出版社. 2002年2 張占松，蔡宣三 編著.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)（修訂版）【m】.電子工業(yè)出版社 .2004年3 劉勝利 .現(xiàn)代高頻開(kāi)關(guān)電源實(shí)用技術(shù)第1

11、版.電子工業(yè)出版社. 2001年4西安交通大學(xué) 王兆安，黃俊 主編電力電子技術(shù)第四版【m】.機(jī)械工業(yè)出版社.2007年2月5 abraham i.pressman 著 王志強(qiáng) 等譯開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)第二版【m】.電子工業(yè)出版社2006年8月6康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）【m】.高等教育出版社，2005年7周志敏 周紀(jì)海 紀(jì)愛(ài)華 編著逆變電源實(shí)用技術(shù)【m】 中國(guó)電力出版社 2005年1月8 王春會(huì).新一代開(kāi)關(guān)電源芯片sg3525工作原理剖析. 遼寧師專(zhuān)學(xué)報(bào).2009年9 孟繁榮 .高壓開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) . 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 . 2005年10 中南大學(xué) 劉雪春 .半橋slr變換器的建模與參數(shù)優(yōu)化 .碩士學(xué)位論文.200711 徐厚東,黃