基于交直流切换的开关电源系统研究-开题报告

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名 ： 学 号：学 院 、 系 ： 信息与通信工程学院 电气工程系专 业 ： 电气工程及其自动化设 计 题 目 ： 基于交直流切换的开关电源系统研究指 导 教 师 : 2013 年 03 月 10 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册） 。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则 的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如 0201140102） ，不能只写最后 2 位或 1 位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004 年 3 月 15 日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述一、本课题研究的目的及意义随着电子技术的快速发展，电子设备与人们工作、生活的关系日益密切。电子设备都离不开可靠的电源，特别是进入80年代，计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成了计算机的电源换代；进入90年代，开关电源相继进入各种电子电器设备，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源 1是通过控制高频开关管的导通与关断，使输出电压维持稳定的一种电源，其与线性电源相比体积小、效率高、发热小、成本低。在这个以高效、节能、环保为先 21世纪，作为电子设备的基础部件，一款高稳定性、高可靠性、高智能性的电源，将会极大的推动着高新设备在能源、环保、通信、生命科学、航天航空和电子信息等领域的应用。开关电源历经了从线性电源、相控电源到开关电源的发展历程，由于其具有功率转换效率高、稳压范围宽、功率密度比大、重量轻等优点，从而取代了相控电源，成为通信电源的主体，并向着高频小型化、高效率、高可靠性的方向发展 2。从线性电源到开关电源是电源发展史上的一个质的飞跃。开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达80%-90%，比普通线性稳压电源效率提高近一倍，被誉为高效节能电源 3。开关电源是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离的，不仅能去掉笨重的工频变压器，还可采用体积较小的滤波元件和散热器，这就为研究与开发高效率、高精度、高可靠性、体积小、重量轻的开关电源奠定了基础。开关电源以小型、轻量和高效率的特点已经被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式 45。因此，研究基于交直流切换的开关电源系统研究这个课题，对于相关于开关电源系统理论的应用，有着实际的意义和一定的应用价值。二、 本课题研究现状及趋势开关电源最早出现在上世纪60年代，由于其在能耗、效率、体积、成本等各方面的优势，使其逐步取代了SCR相控电源和线性稳压电源。历经50多年的发展，开关电源经历三个重要的发展阶段 67。第一个阶段是功率半导体器件的转变，从双极型器件（SCR可控硅整流管、GTO可关断晶闸管、BPT双极性晶体管）发展为MOS型器件（MOSFET场效应管、IGBT绝缘栅极型晶体管、IGCT集成门极换流晶闸管等） ，大幅降低了导通损耗，并引出了开关器件高频化的概念，同时也降低了电路的难度。第二阶段是高频化和软开关技术的开发与研究，始于上世纪80年代，提高了功率变换器的性能、减小了体积及重量，并且高频化与软开关技术一度成为了国际电力电子界的热点研究之一。第三阶段是开关电源系统的集成技术，从上世纪90年代中期至今，用户要求制造商生产的电源更加实用、轻小、便捷以及低成本，这就促使了集成电源模块的研发，使电源产品更为紧凑，减小体积，从而减小寄生参数，这已成为了国际电力电子界研究的主要方向之一。伴随着开关电源的发展，其可靠性随着器件和控制方法的改进不断提高。目前的直流电源系统普遍采用“备用并联运行”方法，在开关电源中称为“N+I模块冗余备份”8。这种并联运行采取均流方式，使整个系统的可靠性极大提高，而且各模块可热插拔，维护十分方便。而又随着电力电子技术的迅猛发展，应用于开关电源的新技术包括：新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论等，使开关电源也具备了一些新的性能9，如：高频率、高效率、高功率因数、高可靠性、高功率密度等。其应用的领域也愈加的广泛，如通信设备、军事航天、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等，其优点与取得的效益日益突出。在最初的阶段开关电源最主要应用在小功率领域，但随着其应用领域的扩展，在中等功率以至较大功率领域，开关电源的也表现出了明显的优势。对现代开关电源功率变换技术的发展趋势可概括为：绿色化、高频化、模块化、数字化 1011。三、本论文的主要内容及安排针对课题设计指标，并对开关电源各种拓扑进行研究，在了解开关电源原理的基础上，本文将针对以下内容展开：1. 根据开关电源电路中电磁干扰的问题，设计相应的电磁干扰抑制方案。2. 根据课题设计主电路的拓扑选择和辅助电路的拓扑选择，设计并分别给出上述两种拓扑电路的设计步骤。3. 根据PFC电路的工作原理，设计基于NCP1653的有源功率因数校正电路。4. 根据PWM电路的工作原理，设计基于UC3844的正激变换器。5. 根据有源钳位电路的工作原理，设计基于LM5026的有源钳位正激变换器。6. 根据过、欠压保护和温度保护的原理，设计出相应的电路。7. 根据低压差稳压电路工作原理，并将其应用于48VDC/12VDC输出端，实现更精准的电压输出。8. 根据变压器的工作原理，根据不同变换器的拓扑结构，设计出正激变压器和反激变压器的方法和步骤。参考文献：1 何江PWM升压型DC-DC开关电源控制芯片的设计D 西安：西安理工大学，2009.2 罗松涛一种新型 DSP的PFC数字开关电源研究D厦门：厦门大学，2008.3 张小林，冉建桥，李贤云等我国开关电源发展的思考J微电子学，2004,34（4）：27-30.4 刘凤君开关死区对 SPWM逆变器输出电压波形的影响J电源技术应用，2000,3（12）：645-648.5 蔡宣三.FEPPCON研讨会与电力电子的未来展望J 电力电子，2006,1（1）：7-11.6 Fred C Lee. Power Electronics Trends & Opportunities J. Proc. Of 5th Hongkong IEEE Workshop of SMPS, 2002, Vol.1: 10-15.7 踪延涛基于 PWM整流器的新型开关电源的研究D 青岛：山东科技大学，2009.8 刘保颂基于 PFC和软开关的大功率开关电源的研究D. 合肥：合肥工业大学，2004.9 脱立芳降压型 PWM DC-DC开关电源技术研究D 西安：西安电子科技大学，2008.10Peter Hazucha, Gerhard Schrom et al. A 233-MHz 80%-87% efficient four-phase DC-DC converter utilizing air-core inductor on package J. IEEE Journal of Solid Circuits, April 2005, Vol.40, No.4:838-845.11Saravanan Rajapandian, Zheng Xu et al. Implicit DC-DC downconversion through charge-recyclingJ. IEEE Journal of Solid Circuits, April 2005, Vol.40, No.4:846-852.12 Abraham I.Pressman. Switching Power Supply DesignM.电子工业出版社，2008.13 阮新波，严仰光直流开关电源的软开关技术M北京：科学出版社，200014 胡雪梅，陈福媛开关电源高频变换电路结构分析J电源技术应用，2006,9（9）：56-5915 Kazimierczuk M K. Optimal Topologies of Resonant DC/DC ConvertersJ. IEEE Trans. On AES, 1989, 25(3): 363-371.16 Eur Ing Keith Armstrong C. Design Technique for EMCJ. Cherry Clough Consultants,2000(1): 6-9.17 Richard Lee Ozenbaugh. 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Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国，谢去病，王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如：4韩其智，孙洪洲群论北京：北京大学出版社，1987101预印本 作者论文题目预印本编号（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)学位论文