路由器的基本配置与管理

路由器的基本配置与管理

【教学目标】

I.知识目标：

（1）掌握路由器的组成、分类、主要功能、常用的端口、管理方式。

（2）掌握路由器。掌握路由、路由表和网关的概念。

（3）理解路由器的功能与数据包的转发过程。

2.技能目标：

（I）能够完成路由器时钟、密码的配置.、远程登录的配置。

（2）能够完成路由器端口工作模式、带宽、端口IP地址的配置。

3.素养目标

（1）培养沟通交流及团队合作意识

（2）养成规范操作的职业习惯

（3）培养精益求精的工匠精神

【教学重点】

路由器端口工作模式、带宽、端口IP地址的配置

【教学难点】

路由器时钟、密码的配置、远程登录。

【教学方法】

项目教学法、启发式教学法、自主探究、合作探究。

【导入新课】

路由器是网络中常见的设备之一，它有各种不同类型的端口，能够实现不同网络间的连接。首

次配置路由器时必须使用Console端口，在配置好IP地址后，就可以使用远程登录等方式对路由器

进行配置管理了。为了保证路由器的安全，管理员会为其设置密码，如Console端口密码、特权模

式密码、远程登录密码等。

【教学过程】

任务一：认识路由器

1.什么是路由器

路由器又称为网关设备，是一种网络设备，如图6T所示，有各种不同类型的端口，可用于连

接多个不同的网络，通过路由功能能够将数据包从一个网络发送到另一个网络，因此具有路由选择

的功能。

2.路由器组成

路由器可以看作是一台特殊的计算机，也是由硬件部分和软部分件组成

1）软件部分

思科路由器软件部分主要是指管理路由器的操作系统CiscoIOS,因设备型号不同而有所不同。

2）硬件部分

硬件部分主要包括处理器、只读存储器（ROM）、随机读写存储器（RAM）、非易失性RAM（NVRAM）、

闪存（Flash）、各类端口和配置线缆。

（1）处理器。

（2）只读存储器（ROM）。

（3）随机读写存储器（RAM）。

（4）非易失性RAM（NVRAM）o

（5）闪存（Flash）.

（6）路由器的端口。

3.路由器的端口

思科1841路由器的端口主要有RJ-45端口、串行端口、AUX端口和Console端口，如图6-2所

示，不同型号的路由器端口差异较大。

Console露口Serial^□

RJ-45设口AUX疆口

1）局域网端口

2）广域网端口

3）路由器配置端口

4.路由器的分类

路由器产品种类较为繁多，按照路由器的功能将路由器分为骨干级路由器、企业级路由器和接

入级路由器。

5.路由与路由表

路由是指路由器将接收到的数据包转发到另一个网络设备的过程，数据包经过一个网络传递到

另一个网络，如果没有路由器，则无法进行路由。为了完成路由过程，路由器需要知道到达每一个

网络的方法。

6.路由器的主要功能与数据包的转发过程

路由器有两个主要功能，分别是连接不同网络和路由选择，路由器不同类型的端口决定了能够

实现不同类型网络的连接，它可以实现局域网与局域网、局域网与广域网、广域网与广域网的连接。

当路由器收到数据包时，会查谕路由表进行转发，当有多条路由可以到达某•网络时，路由器根据

管理距离选择最佳路由转发。

7.路由器的管理方式

路由器的管理方式主要有四种，分别是仿真终端管理、肥b管理、SNUP管理和远程管理。与交

换机的管理方式一样，在此不再赘述。

任务二：配置密码与查看信息

拓扑结构：配置路由器的密码与查看信息如图6-12所示。

PC-PT1841

酉造RA

图6T2配置路由器的密码与查看信息

所需设备：路由器（型号1841）一台、计算机一台、配置线缆一根。

设备连线：计算机配置的RS232端口路由器的Console端口。

任务要求：配置路由器的名称为“RA”，为当前时间，Console端口的密码为“abc”，路由器特

权模式密码为“Router”。

知识点链接：

本任务中路由器的配置与交换机的配置类似，只做简单讲解。

1.路由器的配置模式

路由器的配置模式与交换机类似，在此不再赘述。

2.路由器的名称

路由器的名称是指路由器在配置窗口和命令提示符中显示的名称，更改路由器名称的操作命令

如下。

Router（config）#hostnameRA〃更改路由器的名称为RA

3.路由器的时钟

路由器的时钟用于显示当前时间，配置方法与路由器相同。

Router#clockset22:10:08Mar302020〃配置时钟

Router#showclock〃显示时钟

22:10:13.145LTCMonMar302020

4.系统信息

路由器的系统信息是指显示硬件和软件版本等信息，查看系统信息的命令如下。

Router#showversion

5.配置信息

配置信息是用户对路由器进行配置操作的•系列信息、，也是当前运行的配置信息，查看配置信

息的命令如下。

Routerhowrunning-config

配置信息需要写入路由器才能永久保存，否则，当重启或断电时会丢失，保存当前配置信息有

两种方法。

方法一：使用write命令将前当的配置信息写入闪存（FLASH）中的config,text文件。

Router#write

方法二：使用copy命令将当前配置信息保存到启动文件中，系统重新启动时初始化路由器，两

者效果是一样的。

Router#copyrunning-configstartup-config

如果要删除FLASH中配置文件config.text,可以使用delete命令。

Router#deleteflash:config.text

6.路由器的密码

路由器也主要有三种密码，与交换机类似，分别是Console端口密码、特权模式密码和远程登

录密码。

1）特权模式密码

特权模式密码的配置方法与路由器相同，在此不再赘述。

特权模式密码是从用户模式进入特权模式时输入的密码，特权模式密码有两种，一种是明文密

码；另一种是密文密码，配置命令如下。

Router（config）Senab1epassword密码〃设置明文密码

Router（config）Senablesecret密码〃设置密交密码

2）Console端口密码

Console端口密码是用户通过Console端口进入用户模式时输入的密码，配置命令如下。

Router(config)#1ineconsole0〃进入Console端口模式

Router(config-1ine)^password123〃配置密码为123

Router(config-line)#login〃配置登录验证，即登录时需要输入密码，如果不需

要验证则使用nologin命令。

3)远程登录密码

远程登录密码是远程登录路由器时输入的密码，这部分内容将在下一任务中讲解。

任务实施：

1）绘制拓扑结构

2）配置路由器的时钟

3）设置特权模式密文密码并测试

3）设置Console端口密码并测试

4）查看配置

任务三：配置远程登录

拓扑结构：配置远程登录如图6-13所示。

PC-PTPC-PT

0?SPC1

图6T3配置远程登录

所需设备：路由器（型号2811）一台、计算机两台、配置线缆一根、交叉线一根。

规划IP地址：

PC1的IP地址：192.168.1.1/24。

RA端口fastEthernetO/O的IP地址：192.168.1.9/24。

设备连线：

计算机配置的RS232端口路由器的Console端II。

计算机PC1的fO端口一路由器的f0/0端口。

任务要求：

(1)通过仿真终端配置路由器，fastEthcrnetO/O端口的工作模式为全双工、带宽为100Mbit/so

(2)配置特权模式密码为acbl23,配置远程登录密码为456,同时允许3个用户登录，登录时

需要验证。

知识点链接：

1.配置路由器的端口

1)配置端口的带宽、工作模式和状态

Router(config-if)#speed带宽

Router(config-if)ttduplex工作模式

注意：链路两端端口的工作模式要相互匹配，即两端都配置为自动适应或相同的半双工、全双

工模式，带宽也要相同。

2)配置端口的IP地址

路由器的端口必须配置IP地址并开启后才能使用，配置命令如卜。

Router(config)#int端口〃进入端口模式

Router(config-if)#ipaddressIP地址子网掩码〃配置端口的IP地址

Router(config-if)ttnoshutdown〃开启端口，关闭端口使用shutdown。

如果要更改端口的IP地址，直接重新配置即可；如果要删除配置的IP地址，可以使用如下命

令。

Router(config-if)#noipaddress

3)查看端口信息

查看端口的带宽、工作模式、状态和IP地址等信息可以使用如下命令。

Router#showinterfacefastEthernot0/0

2.配置远程登录

路由器首次配置时需要使用Console端口，在配置好端口的IP地址后，就可以使用远程登录对路由

器进行配置管理了，方法与交换机类似

任务实施：

1)绘制拓扑结构

2)配置路由器的端口带宽、工作模式和IP地址

3)配置IP地址

4)配置计算机网卡端口的带宽与工作模式

5)测试

6）配置特权模式密码

7）配置远程登录

8）远程登录测试

任务四：配置端口的IP地址

拓扑结构：配置路由器的串口如图6-17所示。

PC1PC2

图6-17配置路由器的串口

所需设备：路由器（型号2621）一台、计算机两台、串口线缆一根、交叉线两根。

规划IP地址：

PC1的IP地址：192.168.1.1/24。PC2的IP地址:192.168.2.1/24o

R1端口fO/O的IP地址:192,168.1.9/24.R1端口fO〃的IP地址:192.168.2.9/24。

R1端口S0/0的IP地址:192.168.3.1/24。R2端口S0/0的IP地址：192.168.3.2/24。

设备连线：

PC1的fO端口一路由器的f0/0端口，PC2的f0端口一路由器的f0/1端口。

R1端口S0/0-R2端口S0/0o

任务要求：

配置路由器端口、计算机的IP地址与网关，实现计算机PCI、PC2、路由器间互通。

知识点链接：

路由器串口的配置

1）串口的表示方法

串口（Serial）依据是否使用模块组,表示方法稍有不同,如端口Serial0/1、Serial0/0/0,

Serial0/1表示0号模块的1号端口，Serial0/0/0表示0号模块组的0号子模块的0号端口。

2）串口的配置方法

路由器的串口即高速异步串口，使用V.35线缆，一端为DTE（数据终端设备），另一端为DCE

（数据通信设备），DCE端需要配置时钟，而DTE端则不需要配置时钟，串口的命令如下。

Router（config）Sinterface串口〃进入串口模式

Router（config-if）ttclockrate64000〃配置时钟

Router（config-if）#ipaddressIP地址子网掩码〃配置IP地址

Router（config-if）$tnoshutdown开启端口

注意：两个路由器相连接的端口应配置为同一网络的IP地址。如RA与RB两个路由器通过串口

Serial0/0相连,那么，路由器RA的Serial0/0端口IP地址可以设置为192.168.3.1/24,RB的

SerialO/O端口IP地址可以设置为192.168.3.2/24。

3)显示端口的配置信息

如果要显示所有端口的简洁信息，如端口的名称、IP地址、端口的状态信息等。可以使用如下

命令.

RA#showipinterfacebrief

任务实施：

1)绘制拓扑结构

(1)在PacketTracer软件的底端工具栏中，单击Miscellaneous图标■】,单击2621型号

的路由器，添加两台路由器，并分别命名为R1和R2,因为从这里选择的路由器默认有串口，比较

方便。

(2)单击连接线图标/，单击串行DCE线W,在路由器R1上单击，选择S0/0端口，再在

路由器R2上单击，选择S0/0端口，这样R1端的S0/0为DCE,需要配置时钟，根据图677所示绘

制好拓扑结构。

2)设置计算机的IP地址与默认网关

PC1的IP地址:192.168.1.1/24,默认网关：192.168.1.9。

PC2的IP地址：192.168.2.1/24,默认网关：192.168.2.9。

3)配置路由器R1

4)配置路由器R2

5)查看路由器信息

(1)查看路由器R1所有端口的信息。

(2)查看路由器R2的端口信息。

6)测试

(1)从计算机PC1中Ping计算机PC2的IP地址，连道。

(2)从路由器R1中ping路由器R2串口ScrialO/O的IP地址，查看是否连通，方法如下。

Raping192.168.3.2

(3)去掉计算机PCI的默认网关。

【项目小结】

本任务主要学习了

1)路由器时钟、密码的配置、远程登录的配置

2)能够完成路由器端口工作模式、带宽、端口IP地址的配置。

任务评价表

学生：级班星期日期

项目名称路由器的基本配置与管理组长

评价内容主要评价标准分数小组评价教师评价

掌握路由器组成、端口、分类、

任务一30分

功能、数据包的转发过程

任务二密码配置正确20分

任务三端口、远程登录配置正确20分

任务四网关、路由器的端口配置正确30分

总分告十

项目总结

（心得体会）

说明：（1）从设备选择、设备连线、设备配置、连通测试等方面对任务进行评价。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电

压的一种电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转

点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

随着开关电源在计算机、通信、家用电器等方面的广泛应用，人们对其需求量增长和效率、体

积.重量及可靠性等方面要求更高.开关电源以其效率高、休积小、重量轻等优势在很多方面逐步

取代了效率低、乂笨乂重的线性电源。在半桥式变换器电路中，变压器初级在整个周期中都流过电流,

磁芯利用得更加充分。它克服了推挽式电路的缺点，所使用的功率晶体管耐压要求较低；晶体管的饱

和压降减少到了最小;对输入滤波电容使用电压要求也较低，半桥式变换器在高频开关电源设计中得

到广泛的应用。

本文将介绍一款半桥式开关电源,所用开关器件为功率MOSFET管，开关工作频率为45'65Hz,

具有体积小、重量轻、成本低等特点。

1.1电力电子发展史

最早的开关电源出现在60年代，出现的是串联型开关电源，功率晶体管用于开关状态，后来

脉宽调制（PWM）控制技术有了发展，用以控制开关变换器，得到PWM开关电源，PWM开关电源

效率可达65%-70%,1974年讦制成了工作频率达到20kHz的开关电源，在电源技术发展史上誉为

20kHz革命。1976年，美国硅通用公司首次生产出世界上第一片集成脉宽调制器，使开关电源的控

制器得到简化，系统的可靠性也大为增强。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、体枳、用铜、用铁及能耗等方面都比线性电源和相

控电源有显著减少，对整机多相指标有良好影响，因此它的应用得到了推广。近年来越来越多领域

应用开关电源，取得显著效益。

电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相

等）两个分支。

现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中

占有重要地位。

它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直

流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流

电源中断时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电

子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子

技术不同,电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体C因此人们关注的是所

能转换的电功率。

1.2半桥型开关稳压电源概括

1.2.1开关电源的概念

电源是将各种能源转换成为用电设备所需要的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。直

流开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流一直流或者直流一直流

电能变换，逋常称具为开关电源。

开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负我对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利

用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。开关电源的这一技术特点使得它具

有，效率高、体积小、重量轻、频率高、电感、电容等滤波元件和变压器体积小。

1.2.2开关电源的分类

开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直

流电压，也称为直流斩波

斩波器的工作方式有两和：

一、脉宽调制方式Ts不变，改变Ion（通用）。

二、频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。

其具体的电路由以下几类：

（1）Buck电路——降压斩波器。

（2）Boost电路----升压斩波器。

（3）Buck-Boost电路---降压或升压斩波器。

（4）Cuk电路——降压或升压斩波器。

AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整

流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变AC/DC变换按电路的接线方式可分为，

半波电路、全波电路.按电源相数可分为单项、三相、多相.按电路工作象限可分为一象限、一象

限、三象限、四象限。

1.3本文设计内容

随着科学技术的日益发展，人们对电路的要求也越来越高，由于在生•产实际中的需要。需要提供

不同的稳压电源。本文为实验室电子设备提供24V稳压范围宽、大功率直流电源，以取代低效率的

线性稳压电源。

首先进行总体方案的分析，整流电路的设计，逆变电路的设计，主电路和输出整流回路的设计。

由工频交流经桥式整流电路得到直流电流，再由半桥开关逆变得到高频交流电，经整流滤波后得到

所需直流电。可供电子设备使用。其中桥式整流采用四个二极管，逆变电路由两个串联的电容和两

个串联的MOS管构成，输出回路由电容电感和二极管构成。为确保电路的可靠运行本文增加保护电

路设计。过压保护采用电阻电感串联吸收网络。过流保护采用快速熔断器保护。

其次是参数计算，分析各性能指标，选择器件，通过仿真分析波形。确定最终结论。

上述过程可为实验设备提供24V范围的电压，可以取代线性的不稳定电压，为实验的可靠进行

提供确实保障。

第2章半桥稳压电源设计

2.1总体设计方案

整个课题的设计，分为三部分。

一、主电路的设计，包括整流输入滤波、半桥式逆变电路、输出整流、输出滤波。

二、开关管的驱动电路。

三、控制电路的设计，包括控制逆变电路开关管工作的脉冲输出、软启动、调占空比以及保护

电路。

半桥型开关稳压电源设计方案遵循开关电源的变换框图。如2.1图所示：

由工频交流经桥式整流电路得到直流电流，再由半桥开开关逆变得到高频交流电，经整流滤波

后得到所需直流电。可供电子设备使用。

首先，电源流入输入整流滤波回路将交流电通过整流模块变换成含有脉动成分的直流电，然后

通过输入滤波电容将脉动直流电变为较平滑的直流电。

其次，功率开关桥由控制电路提供触发脉冲把滤波得到的直流电变换为高频的方波电压，通过

高频变压器传送到输出侧。

最后，输出整流滤波回路将高频方波电压波波成为所需的直流电压或电流。

2.2电路设计

2.2.1输入整流滤波电路设计

整流滤波回路是开关电源的重要组成部分，它可以提高电压、电流的稳定度，减小干扰。按其

所在的位置不同，分为输入和输!11整流滤波回路。

本文研究的电源额定工作状态的技术要求为:输出电压24V,输出电流IOA,输出功率约24()w,

为了减小电源的输入滤波电容等原因，本文实验用电源电路采用单相桥式整流。

由工频170~260V,45~65Hz交流电，如图2.2所示。

图2.2输入整流滤波电路图

输入整流滤波电路，主要有两部分组成，

(1)整流桥；

(2)输入滤波电路。

2.2.2逆变回路设计

1.高频开关变换器的基本原理

用一个半导体功率器件作为开关，使带有滤波器(L或/和C)的负载线路与直流电压一会相接，

一会断开，则负载上也得到另一个直流电压。这就使DC-DC的基本手段。一个周期T,内，电子开

关接通时间3所占整个周期Ts的比例，称作接通占空比D。很明显，接通占空比越大，负载上电压

越大；l/TS=fs称作开关频率，fs越高，负载上电压也越高。这中DC-DC变换器中的开关都在某一固

定的频率下工作，这种保持开关频率恒定但改变接通时间长短(即脉冲的宽度)，使负载变化时，负载

上电压变化不大的方法，称脉宽调制法(PulseWidthModulation)。由于电子开关按外加控制脉冲而

通断，控制本身流过的电流、二端所加的电压无关，因此，电子开关称为硬开关。

2.逆变回路的基本原理

在半桥式逆变电路中，变压器一次侧的两端分别连接在电容C1.C2的中点和开关SI,S2中点。

电容C1,C2的中点电压为Ui/2°S1与S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui/2的交流电压，

改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压Ud的平均值，也就改变了输出电压Uo。半桥式电

路的结构如图2.3所示。

S1导通时，二极管VD1处于通态；S2导通时，二极管VD2处于通态，当两个开关都关断时,

变压器绕组WI中的电流为零，根据变压器的磁势平衡方程，绕组W2和W3中的电流大小相等，

方向相反，所以VD1和VD2都处于通态，各分担一半的电流。S1或S2导通是电感L的电流逐渐

上升，两个开关都关断时，电感L的电流逐渐下降。SI和S2断态时承受的峰值电压均为Ui。由于

电容的隔直作用，半桥型电路对由于两个开关管导通时间不对称而造成的变压器一次电压的直流分

最具有自动平衡作用，因此该电路不容易发牛变压器偏磁和直流磁饱和的问顾，无须另加隔宜电容。

值得注意的是，在半桥电路中，占空比定义如2-1公式

D=2ton/n(2—1)

图2.3逆变电路图

2.2.3输出整流滤波设计

电源的能量输出通过高频变压器实现，其主要作用是电压变换、功率传递和实现输入输出之间

的隔离，与普通电力变压器的功能相仿。因此，在绕制高频变压器时要尽量减小原、副边的漏感，

从而减小功率开关管关断时的尖峰电压，降低损耗，提高效率。在副边使用全波整流的方式，然后

由滤波电感和滤波电容共同完成输出滤波功能，使输出达到设计要求。

输出滤波中」后直流稳压电源。

输出整流滤波电路是通过快恢复整流二极管的整流和滤波电感及滤波电容将高频变压器输出

的高频交变电压或电流变换成符合要求的输出电压或电流。高频变压器副边选用全桥式整流，以提

高安全可靠性。

2.2.4主电路设计

半桥式开关电源主电路如图所示。图中开关管QI、Q2选用MOSFET。因为它是电压驱动全控

型器件，具有驱动电路简单、耶.动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。半桥式逆变电路一个

桥臂由开关管QI、Q2组成，另一个桥臂由电容Cl、C2组成。高频变压器初级一端接在Cl、C2的

中点，另一端接在QI、Q2的公共连接端,QI、Q2中点的电压等于整流后直流电压的一半，开关Q1、

Q2交替导通就在变压器的次级形成幅值为”/2的交流方波电压。通过调节开关管的占空匕,就能改

变变压器二次侧整流输出平均电压VO。QRQ2断态时承受的峰值电压均为Vi,变压器原边并联的

R7、C3、VD1组成RCD吸收电路,C5和R9用来吸收高频尖峰。

2.5主电路图

2.2.5保护电路

I.过压保护

过压护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到一定电压值时，自动

开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会

加到主开关器件上，保护了电力电子器件。

为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中，当电路中出现电压

尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特性，可以有效地抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能

消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图2.7所示。

0.0-4口尸

0.5k<Z>hm

图2.6RC阻容过电压保护电路图

2.过流保护

当电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。当器件击穿或短路、触发电

路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电

源电压过高或过低、缺相等，均可■引起过流。由于电力电子器件的电流过载能力相对较差，必须对

变换器进行适当的过流保护.本文采用快速熔断保险丝在输入端进行保护。

2.2.6控制电路

控制电路是整个电源系统重要部位，由它控制整个电源的工作并实现相应的保护功能。一般来

说，控制电路应具有以下功能控制脉冲产生电路、电压反馈控制电路、、占空比可调、软启动及各

种保护电路等。

根据电路功能的分工可将控制电路分为几大部分：脉冲产生电路、触发电路、电压反馈控制电

路、软启动电路、保护电路等。

脉冲产生电路是控制电路的核心。脉冲产生电路根据电压反馈控制电路信号产生出所需的脉冲

信号保护电路以及软启动电路等提供的控制。

电压反馈控制电路通过检测输出电压的大小，对输出电压进行分压采样，然后将采样电压和参

考电压相比较得出误差信号来调节输出脉冲的脉宽达到调节输出电压的目的。

设计电路的控制电路是整个电路的主要部分。目前实际产品应用中有各种典型的控制电路，鉴于

对电源和驱动的要求，结合本次毕业设计选择SG3525。

SG3525A的内部结构见图2.6o由基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、

欠压锁定电路、闭锁控制电路、软起动电路、输出电路构。

SG3525的特点SG3525脉宽调制型控制器是美国通用电气公司的产品。它的主要特点是：

1、输出级采用推挽输出，双通道输出。

2、占空比0-50%可调八

3、每一通道的驱动电流最大值可达200mA,灌拉电流峰值可达500mA。可直接驱动功率MOS

管。

4、工作频率高达400KHz0

5、具有欠压锁定、过压保护和软启动等功能。

6、可正常工作的温度范围是0-700C。

7、基准电压为5.1V±l%o

8、工作电压范围很宽，为8V到35V。

图2.8总电路图

第3章数据分析计算

3.1器件的选择

3.1.1输入整流器件

输入为45~65Hz交流电，电压为170~260V，下面计算取电压为170V。

I.二极管的耐压：

整流二极管的峰值电压可用公式计算如下。

U=170x1.414=240.38V

额定电压：及=(2~3)・240.38=(480.76-721.14)

2.二极管的额定电流：

因为电源的输入功率随效率变化，所以应取电源效率最差时的值。在此，我们按一般开关电源的效

率取值，取=0.8电源的输入功率可用(3—1)公式计算：

Pin=p/nmin(3—1)

2=240+0.8=312.5W

。=Pin/R(3-2)

1d=3123+(170»12)=1.17。

流过每个二极管的有效值I、=i“夜(3-3)

%=062

额定电流：1=(1.5-2)•0^2/1.57=(0.78TXHM

3.1.2输出整流器件

电感选择100uH；

电容选择1000UF/50V；

二极管选择；

二极管的峰值电压，u=24*、，Z33.9v

额定电压：Un=(2~3)*33.9=(677.8-107.1)

额定电流：L=(15-2)<16.97/1.57=(21.6-32.4)1

3.1.3元件选择

1.开关器件选择。

表3.1几种功率器件的优缺点比较表

器件优点缺点

耐压高，电流大，开关开关速度低，为电流驱

GTR特性好，通流能力强，饱和压动，所需驱动功率大，驱动电

降低路复杂，存在二次击穿问题

电压、电流容量大，适电流关断增益很小，关

用于大功率场合，具有电导调断时门极负脉冲电流大，开关

GTO

制效应，其通流能力很强速度低，驱动功率大，驱动电

路复杂，开关频率低

开关速度快，输入阻抗电流容量小，耐压低，

高，热稳定性好，所需驱动功一般只适用于功率不超过

MOSFET

率小且驱动电路简单，工作频10k\V的电力电子装置

率高，不存在二次击穿问题

开关速度高，开关损耗开关速度低于电力

小，具有耐脉冲电流冲击的能MOSFET,电压,电流容量不及

IGBT

力，通态压降较低，输入阻抗GTO

高，为电压驱动，驱动功率小

在高频的开关电源设计中用的功率器件种类有IGBT和MOSFET,但是考虑到工作在高频的IGBT

成本较商，在本次设计选用MOSFET器件。型号为IRFP450,主要参数选择，额定电流16R,额定电

压500V,通态电阻0.4欧姆。

在功率半导体器件中，MOSFET以高速、低开关损耗、低驱动损耗在各种功率变换，特别是高

频功率变换中起着重要作用。在低压领域，MOSFET没有竞争对手，但随着MOS的耐压提高，导

通电阻随之以2.4-2.6次方增长，其增长速度使MOSFET制造者和应用者不得不以数十倍的幅度降

低额定电流，以折中额定电流、导通电阻和成本之间的矛盾。即便如此，高压MOSFET在额定结温

下的导通电阻产生的导通压降仍居高不下，耐压500V以上的MOSFET的额定结温、额定电流条件

下的导通电压很高，耐压800V以上的导通电压高得惊人，导通损耗占MOSFET总损耗的2/3-4/5,

使应用受到极大限制。

3.1.4保护电路器件选择

1.过压保护电路

由3.1.1节可知输入电流为1.176A,即流过MOS管的电流为I.176A。查表可得保护电路的电

容为：0.04HF电阻为：500欧姆

2.过流保护

Fu>=（1.2-1.5）Idvt（3-4）

则1・5)1/2=0.7056~0.7644A

3.2具体参数设计

I）变压器变比

UQ/UJ=k«tOB/T,(3—5)

设占空比为toaA=05

则O5k=24/170*1.2

K=0.235

即变压器的变比为0.235

2）变压器容量

FB=UI=14*10W=240W

3.4MATLAB电路仿真

3.4.1MATLAB简介

MATLAB是由美国ma【hworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设

计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建

模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必

须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传

统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先

进水平。本文采用matlab进行仿真观测。

3.4.2仿真电路图

端入电压火支上忡为愉人含3、城港波

•»»A।2•AM»X«««X•••

j

」:

.一

j二

・•

.i

.,•?

4CV

UWe2x«03

T«rw

电乐界—：l|电，⑺制输出

，

主

*5?A-_■_..—;_,._■_--1_■_..十•

tz:••>…4.:

」

..i工:1

,?i七

工...i

：…-±

T

：l--j

一!Ew.

工

.“.