毕设之开关电源设计

1、 综 合 课 程 设 计开 关 电 源 设 计 院系、部： 姓 名： 班 级： 指导教师签名： 年 月 日·北京 目 录任务书-3设计根本条件-3论文摘要-3关键词-3原理框图-3开关电源主电路的设计-3电压型半桥逆变工作原理-3IGBT管的电压电流市场计算与选择-4驱动控制电路的设计-7缓冲保护电路的设计-8器件参数-9设计体会-9参考文献-9任务书1 设计整流与逆变主电路，计算参数并选择器件2 驱动控制电路的设计3 缓冲保护电路的设计4 绘制原理图设计根本条件输入 / 输出电压：单相220V AC/ 28VDC输出电流：100A 28V论文摘要这次设计应用了全控型器件IGBT来完

2、成开关稳压电源的设计，电压型半桥式逆变电路构成开关电源主电路，采用EXB系列驱动电路模块为IGBT驱动、CW494PWM为控制芯片共同构成驱动控制电路。关键词IGBT 半桥式逆变电路 EXB驱动原理框图 开关电源主电路的设计一） 电压型半桥逆变工作原理电压型逆变的特点是输出电压矩形波、输出电流近似正弦。当IGBT二管均不触发截止时，通过电容C1、C2 分压，电容二端均为1/2 U。当IGBT1管触发导通时，U经IGBT1管VI1，高频变压器一次侧对C2充电，C1上电压通过VI1管对变压器放电；VI2导通VI1关断时，U经VI2、变压器对C1充电，C2通过VI2管对变压器放电。由于C1、C2电容

3、量大，器件交替触发通断频率高，电容两端电压可看成不变均为U/2。从理想状态分析，逆变器输出电压波形为交变矩形波，幅值均为了1/2 U。感性负载时，由于电流滞后电压，IGBT管需接反并二极管模块内部已有，提供无功功率与续流。实际工作时，由于IGBT管关断需要时间，在两管交替触发时刻会造成两管同时导通使直流电压短路，这是绝不允许的。为此通过触发脉冲的脉冲的脉宽调制控制，使IGBT管导通时间少于是1/2 T，即出现两管均不导通的死区，通常控制脉宽占空比范围为0.850.9，这种控制方式称死区控制。二） IGBT管的电压电流市场计算与选择管子电压 交流220V经全桥整流滤波，加至逆变桥的电压U约为28

4、0V左右，考虑余量通常选600V等级的IGBT管。管子电流19A，考虑开关损耗和裕量选50A管子。选用二管模块结构的IGBT管，型号为SKM 50GB123D 德国西门康公司生产。高频整流 20KHz高频交流的整流由高频变压器与高频全波整流组成。高频变压器作用是电压变换、功率传递和输入输出隔离。1） 高频变压器的参数计算原边电压Vs = 140V, 副边为有中心抽头全波整流工作方式，输出电压Vo= 28V ，Io=100A，频率为20KHz，变压器效率=0.98，调整率a1%，工作磁通密度Bw=0.3T，铁心选用EI型（1） 视在功率。设整流电路二极管的压降 （2） 计算Ke 和 的值。查表得

5、，方波波形系数Kf = 4 （3） 由表查得最接近的值磁心编号，并记下其他参数为型号为2-50EI，（4） 计算原边绕组匝数Np。其中 （5） 求原边电流Ip。（6） 求电流密度。（7） 计算原边绕组裸线面积。 由AWG导线规格表查得最接近裸线面积的导线编号为AWG#18 计算原边绕组电阻 计算原边绕组铜耗为（8） 求副边绕组匝数。 ，副边电压为 计算副边绕组裸线面积 查表得最接近裸线面积为AWG#12计算副边绕组电阻 计算副边绕组铜耗为 在绕制变压器时，尽量选用多股线，并使多股线截面积与上面所选的AWG#12，18截面积相等。（9） 求调整率a。调整率是导线内阻的反映，也是铜耗的反映，故有

6、符合调整率a1%的要求，设计通过。下面有关铁耗等计算，也许可以满足总损耗限定，温度限定的要求，在此从略。2） 高频整流采用快恢复开关二极管，采用美国MOTOIROLA公司生产的超快恢复功率二极管，型号为MUR200 40CT，电流为100A，电压为40V，反向恢复时间<50ns。 图1开关电源主电路图驱动控制电路的设计 图2 驱动控制电路 图3 EXB840周边电路缓冲保护电路的设计图4 R、C、D过压吸收和栅极保护电路IGBT逆变器高频工作，有明显波形畸变，关断时会造成很陡的尖峰电压，需设计适宜的缓冲或吸收网络。图4中，二极管D的作用是让电容在IGBT开通瞬间通过R2放电，以减少其开通

7、负担。在IGBT关断时，通过D给电容放电，以降低IGBT集电极的电压上升率dv/dt。这样，就将开关损耗从IGBT转移到了电阻R上。双向箝位稳压管2CW15A和Ro1k可提高IGBT栅极抗干扰能力。 电容值为 Ip原边电流=20.84A，集电极电流下降时间=0.5T=25us，Vceo(所用晶体管的Vceo额定值)=600V电阻值为器件参数器件符号名称参数封装类型耐压功率价格R30K1/4WR01K1/4WR1811/4WR2811/4WRg1251/4WRg2251/4WC1000uF50VC110VC210VC310uF10VC49000uF250VC59000uF250VIGBTSKM 50GB123D600VDIODEMUR200 40CT40VVT2CW15AL整流桥MDC 40A/800V800V8设计体会通过这次课程设计，我了解了一件产品的根本设计流程，同时，也对所学的知识有了更进一步的了解以及体会。在设计过程中，认识了自己的很多缺乏之处。因此，由于时间以及自身知识的欠缺，这次设计的产品有点粗糙，有许多缺乏之处。所以，通过这次设计，让我受益匪浅。参考文献张占松 ?开关电源的原理与设计? 电子工业出版社 1998 莫正康 ?电力电子应用技术? 机械工业出版社 2000 王维