双端控制开关电源设计

1、洛阳理工学院毕业设计(论文)主题_两端控制开关电源设计2013年4月22日两端控制开关电源设计摘要随着科学技术的迅速发展，开关电源技术得到了广泛应用，传统的开关电源不能满足现代工业的发展需要，因此对开关电源的性能也提出了很高的要求。 全桥变换器具有容易达到高输出、易实现软开关、且效率高、加在电力管上的电压低等优点，适用于大电力工业用电源，如焊接电源、电解电源等。 本文介绍了由UC3524构成的其励磁式全桥移相零电压(ZVS )开关电源。 ZVS技术能够在电路为高频时大幅度减少开关损失，提高电路的操作效率。 另外，可以在UC3524的11脚和14脚的输出端分别追加推挽驱动放大器，大幅度增加输出功

2、率。 同时详细阐述了整流电路、逆变电路的工作原理和具体工作状态，分析了零电压开关技术(ZVS )在移相全桥变换电路中的应用，分析了电路原理、工作模式、通与断的过程和实现条件，最后分析了整个设计。关键词：全桥相移控制，零电压开关技术，推挽驱动放大器英语主题ABSTRACTwiththeardprodeventofscienceandtechnology，insingpowersupprodeshasebenwidelyused， thettraditionalinsingpowersuppricationcantmetthedeverdeprodeventofmodernindustry是the

3、reefeeortheperformentheshicspowerissalop t .全bridgeconverteriseasytotreachighoutputpower and high efficiency，easy to achieve soft switch，the power tube under low voltage， sutityableforhighpowerindustrialpowersupply such as the welding power supply posedofuc 352

4、4 iti reexcitationtypefullbrechenerferequitionfitingzerovol交换电源，zvs技术， makethecuritioninthecasofhighfrequalfrencallergelyreducetheswitloss improvetheworkefficiencyofthecircuit， other 11 feet and 14 feetinuc 3524 outputjoinepush-puldrivingamplifier，respectively toacachivetheprrupposeofincricationpowe

5、routpu thispareexpondsontherectificircuit， inverter circuit workingprinciplesandconcreteworkingcondition零电压交换机(ZVS ) 技术intheapplicationofphase-shiftfullbridgecommutationcircuit working模式，opendandsutofprocessandtheimplementitioncommplementatikeywords :全拉动应用程序驱动器控制，zerovoltageswitching技术。目录前言1第一章绪论21.

6、1电源关闭的概要21.2开关电源的分类31.2.1按驱动方式分类31.2.2能量转换过程的按类型分类31.2.3按输入和输出是否隔离进行分类31.2.4电力开关管的切断和开通的按工作条件分类31.3开关电源的发展方向4第二章交换设备52.1交换机设备概述52.1.1开关设备的特征52.1.2交换设备的配置52.1.3开关设备的分类62.2不可控设备电力二极管62.2.1功率二极管的符号如图2.1所示72.2.2电力二极管的主要参数72.2.3电力二极管的选定82.2.4电力二极管的主要类型82.3半控制型设备晶闸管92.3.1晶闸管的结构如图2.3所示92.3.2晶闸管的基本特性92.3.3晶

7、闸管的主要参数112.4典型的安全控制装置122.4.1功率场效应晶体管(MOSRFET)122.4.2功率MOSFET驱动电路的选定132.5绝缘栅双极晶体管IGBT142.5.1 IGBT的结构和工作原理142.5.2 IGBT的特性和参数特性152.5.3 IGBT栅极驱动电路15第三章电力转换电路163.1整流电路163.1.1桥式不能控制整流电路163.1.2单相桥整流电路173.2反相器电路193.2.1逆变器电路的基本工作原理193.2.2电压型逆变器电路20第四章UC3524和PWM控制技术224.1 UC3524的介绍224.2 UC3524端子介绍和构成的低压开关电源234

8、.3 PWM控制技术254.3.1 PWM集成控制器的基本原理25第五章ZVSPWM全桥移相开关电源设计275.1电路图设计构想275.2电路图原理27结论30谢词31参考文献32附录33外语资料翻译34前言二十世纪五十年代首次出现开关电源以来，在半个多世纪的发展中，开关电源取代了传统技术制造的相控稳定电源，广泛应用于电子设备整体设备。 随着集成电路的发展，开关电源向集成化的方向发展，朝着小型化和模块化的方向发展。 单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简单的外围电路、最佳性能指标等特点，已成为开发中小功率开关电源、精密开关电源和开关电源模块的最佳集成电路。与国外的开关电源技术相比，国内起步晚

9、、技术相对落后的大功率电源主要以商用频率整流式电源为主，也有少量的逆变电源。 与传统的工频整流电源相比，开关电源具有高效节能、轻量、小型、动态性能好、适应性强等优点，有利于实现工业过程的自动化和智能控制。 因此大功率开关电源有着广泛的应用前景，现在是国内外研究、开发、应用的主流和方向。 为了适应大功率输出的电路拓扑和控制方式，采用移相全桥电路拓扑，通过软交换技术的应用所开发的大功率高频电源具有实用效果。本设计采用了其激励式全桥移相零电压(ZVS )开关电源，ZVS技术在电路为高频时大幅度减少了开关损耗，提高了电路的工作效率，在UC3524的11脚和14脚的输出端分别安装了推挽驱动放大器，放大了

10、输出功率第一章绪论1.1电源关闭的概要开关电源是使用现代电力电子技术控制开关管的通断时间比率并维持稳定的输出电压的电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM )控制IGBT和MOSFET构成。 随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也在不断创新。 目前，开关电源以小型、轻量、高效率的特点广泛应用于大部分电子设备，是目前电子信息产业快速发展不可或缺的电源方式。 开关电源主要有二极管、SCR、GTR、IGBT、MOSFET等电力电子器件。 对开关电源输入整流电路和软启动电路应用少量SCR，由于GTR驱动困难，开关频率低，因此逐渐取代IGBT和MOSFET。开关电源的三个条件1 .开关：电力电子部

11、件不是在直线状态，而是在开关状态下动作2 .高频：电力电子器件以高频工作，而不是接近商用频率的低频工作3 .直流：开关电源输出直流而不是交流开关电源主要由四部分组成，主要作用如下：1 .主电路主回路主要如下(1)冲击电流限制器：限制接通电源瞬间的输入侧的冲击电流。(2)输入滤波器：对电网无用的噪声进行过滤，有防止噪声回到电网的作用。(3)整流和滤波：整流交流后转换成直流。(4)变频器：将整流后的直流电力转换为高频交流电力，高频开关电源的核心就在这一部分。(5)输出整流和滤波：根据负载的需要，提供可靠稳定的直流电源2 .控制电路一个从输出侧采样，与设定值进行比较，控制逆变器，改变其脉冲宽度和脉冲

12、频率使输出稳定，两个根据测试电路供给的数据，经过保护电路的认证，控制电路对电源采取各种保护措施。3 .检测电路提供在保护电路中动作的各种参数和仪表数据。4 .辅助电源实现电源的软件(远程)启动向保护电路和控制电路(PWM等芯片)的动作供给电力。1.2开关电源的分类1.2.1能量转换过程的类型1 .直流-直流(DC-DC )变换器。 把直流转换成交流。 DCDC变换器是直流开关电源的核心部件，也是绝缘式和非绝缘式变换器直流电源不可缺少的组成部分。2 .直流-交流(DC-AC )逆变器。 是将直流转换为交流的开关变换器，是不间断电源(UPS )和交流输出开关电源的主要部件。3 .开关整流器(AC-

13、DC )。 是一种将交流转换为直流的电源装置，该转换器的转换过程可以理解为交流直流交流直流(acdc acdc )。4 .交流-交流转换器(AC-AC )。 是将固定频率的交流直接转换为可变频率的交流，或某一固定频率的交流的装置。1.2.2驱动方式1 .自激式开关电源。 开关管作为电源开关和振荡器件发挥作用。2 .他励式开关电源。 该芯片安装专用独立的振荡电路并且具有专用脉冲宽度控制器，PWM控制芯片就是其中一个例子。1.2.3输入和输出是否隔离1 .非绝缘式开关变换器。 与输出不分离。 输入和输出共享一个公共端。 这种变换器的结构主要有升压型(boost )变换器、降压型(Buck )变换器

14、、降压升压(Buck-Boost )变换器和它们的组合变形电路，如Zeta变换器、Cuk器、Sepic变换器等。2 .绝缘式开关变换器。 隔离高频变压器的一次侧(输入)和二次侧(输出)。 主要有单端正激式变换器、中心抽头式(推挽)变换器、半桥变换器、全桥变换器、单端逆激式变换器。1.2.4按电力开关管的切断和开通的工作条件1 .硬开关转换器。 电源开关元件在暴露于电压或电流的状态下断开或接通。 不仅如此形成开关尖峰噪声，还需要添加大量的开关损耗、滤波器、屏蔽等抗干扰技术，以达到高性能、高精度的电气设备的要求。2 .软开关转换器。 电力开关元件在没有施加电压或电流的状态下断开或导通，或者施加到开

15、关管的电压为零，被称为零电压开关(ZVS )或者流过开关管的电流为零，被称为零电流开关(ZCS )。 因为在开关的中途电流、电压不重叠(理想的情况)，所以大幅度降低开关损失，并且，由于开关噪声小，所以有利于开关变换器的小型化、高频化。1.3开关电源的发展方向开关电源的发展方向是低功耗、高频、高可靠性、抗干扰、低噪声、模块化。 由于开关电源小、薄、轻的关键技术是高频化，国内外各大开关电源制造商都在努力开发新的高智商、高频化的电力电子部件，特别是在减少二次整流部件损失方面，在电力铁氧体材料上也投入了很多精力，在磁通密度大时和高频下获得高磁特性电容器的小型化也是重要的技术。 SMT技术的应用给开关电

16、源带来了里程碑式的进展，在电路板的两面配置了零件，确保了开关电源的小、轻、薄。 创新传统的PWM开关技术是实现开关电源高频化的必要途径，软开关技术(ZCS、ZVS )已成为开关电源的主流技术，他们大幅度提高了开关电源的工作效率。 对于高可靠性的指标，美国相关制造商采取降低运行电流和结温等措施，减少了设备上的压力，大幅度提高了产品的可靠性。开关电源发展的整体趋势是模块化的。 可以用模块化电源构成分布式电源系统，还可以设计N 1冗馀电源系统，实现并行方式的容量扩展。 对于开关电源的运转噪音大的缺点，如果单独追求高频化，噪音会增大。 如果采用部分谐振转换电路技术，不仅理论上能实现高频化，还能降低噪声，但是部分谐振转换技术的实用化存在技术问题，因此有必要在该领域开展很多工作，使该技术实用化。不断发展创新的电