《电力电子技术》课程设计说明书
大功率电源设计
院、部：电气与信息工程学院
学生姓名：
指导教师：
专业：
班级：
完成时间：2014年5月29日
摘要
主要介绍36kW 大功率高频开关电源的研制。阐述国内外开关电源的现状．分析全桥移相变换器的工作原理和软开关技术的实现。软开关能降低开关损耗，提高电路效率。给出电源系统的整体设计及主要器件的选择。试验结果表明，该装置完全满足设计要求，并成功应用于电镀生产线。
关键词：高频开关电源；全桥移相；零电压开关；软开关技术
ABSTRACT
The analysis and design of 36 kW high frequency switching power supply are presented．The present state of
switching power supply is explained．The operating principle of full bridge phase—shifted converter and realization of soft
switching techniques are analysed．Soft switching can reduce switching loss and increase circuit s efficiency．Integer designing
of power supply system and selection of main device parameters are also proposed．The experiment results demonstrate the
power supply device satisfies design requirements completely．It has been applied in electric plating production line
success—fully．
Keywords：high frequency switching power supply；full bridge phase—shifted；zero voltage switching；soft switching tech—
nlques
目录
1概述 (1)
2全桥移相零电压开关理 (2)
3 电源系统整体设计 (3)
3.1 输入整流桥及平波滤波器 (4)
3.2 高频变压器 (5)
3.3 IGBT 及隔直电容 (5)
3.4 输出整流管及尺C吸收网络 (5)
3.5 输出滤波器 (6)
4．试验结果 (6)
结束语 (8)
致谢 (8)
参考文献 (9)
1 概述
现有国内外的大功率电源主要为工频整流式电源，体积大、笨重、能耗高、多特性较差，且会对电网造成较大的电磁干扰。与它相比，开关电源具有高效节能，重量轻，体积小，动态性能好，适应性强，有利于实现工艺过程自动化和智能化控制等显著的优点。目前少数高频开关型电源主要限于小功率容量级别(2 000 A 以下)，而国外同类设备价格过于昂贵，市场迫切需要具有较大功率容量和先进技术水平的国产高频开关型电源装置。因此，大功率开关电源具有广泛的应用前景，是当前国内外研究、开发、应用的主流和方向。但是，开关电源特别是大功率硬开关电源在可靠性、稳定性、效率等方面的缺点成为制约大功率开关电源应用和发展的“瓶颈”，按照传统电源的设计思路和解决办法。不能从根本上解决其所面临的诸多问题。软开关技术的出现以及先进控制技术的兴起，则为解决开关电源诸多问题提供了新的方法。
目前单机容量大于2O kw 的大功率开关电源在国内外极为少见，单机输出一般在1 000 A 以下。为适应大功率(低电压、大电流)输出的电路拓扑和控制模式，采用全桥移相式电路拓扑结构，并通过软开关技术的应用，研制了36 kW、20 kHz 的大功率高频开关电源，通过电镀生产线的现场使用，取得了满意的效果。
2 全桥移相零电压开关原理
零电压全桥移相变换电路拓扑结构适用于大功率开关电源，它采用移相控制，移相芯片选用UC3879，驱动部分采用目前较为成熟的EXB841专用驱动芯片。在换流时利用变压器的漏感和功率管的寄生电容产生谐振，实现开关器件的零电压开通，消除了开通损耗，提高了电路效率，其主电路原理图如图1所示。图1中IGBT1～IGBT4 为功率开关管，分为超前桥臂(左半桥)和滞后桥臂(右半桥)。电路零电压开关依靠功率开关管反并联的二极管D1～D4的导通实现功率器件的零电压开通，通过功率管谐振电容C1～C4的充电过程实现功率器件的零电压关断。
在全桥相移零压开关变换器中，开关管的导通关断时间恒定。导通顺序为IGBT1一IGBT4一IGBT2一IGBT3。同一桥臂的开关管为反相导通。对角管导通具有相移，从而使共导时间随相移的变化而变化。由于开关管存在关断时间，同一桥臂的两个开关管导通关断时，需要一定的延时时间(死区时间)以防止直通，保证开关管的安全；同时为保证开关管的零压开通，需要分别设定合适的领先臂与滞后臂的延时时间。IGBT1～IGBT4分别由UC3879 输出的OUTA ～ OUTD控制。
图l 全桥移相零电压开关主电路原理图
3 电源系统整体设计
电源装置主要由三相整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、高频整流滤波电路、PWM 控制电路、稳压稳流控制电路及故障保护电路组成(如图2所示)。工作时电网三相电源输入，经整流、滤波电路加至绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的逆变电路，由主电路转换成脉宽可调的高频交流(约20 kHz)，再经高频变压器降压、肖特基二极管整流转换成适于工作需求的低压直流。
图2 电源装置系统组成图
高频逆变电路采用全桥移相零电压开关主电路，同时采用软开关技术，以实现大功率低损耗高频逆变。高频开关管采用大功率IGBT模块，以提高电源可靠性，高频整流管采用肖特基整流模块以提高电源的效率。控制单元输出的控制信号可以对主电路输出做出迅速响应，从而不但给出优良的动、静态输出特性，而且能对各种输入电压的波动予以补偿，并能对各种原因造成的故障做出迅速的保护响应。
电源系统的主要功能有：
(1)系统按输出的电流或电压偏差分别自动进行PI稳流或稳压调节；
(2)设置了过流、过热和缺水等保护措施，且具有声光电三维报警方式；
(3)通过面板上的电压、电流表(输出电压、输出电流)可分别监测系统的输
出状态；
(4)系统具有稳压及稳流两种工作模式，保证了系统的稳定运行。用户可根据工艺需要进行选择；
(5)系统具有软启动功能，其给定值由小逐渐增大，软启动时间约为5 S；
(6)系统为远控方式，其操作简单，方便用户掌握。
3.1 输入整流桥及平波滤波器
该系统设计输出为3000A／12V，前端采用三相整流桥输入．如图3所示，其中负载R为开关变换器的等效电阻。考虑理想情况。L 为无穷大，i 为一平滑直流。通过对三相整流桥电路工作原理分析，考虑电网波动及保留一倍裕量。
图3 三相整流桥及LC 滤波器电路
平波滤波器的作用是平滑整流电压和提高功率因数。设计中需结合经验，选择一个性能和成本的折中点。这里采用把电感放在直流侧的安置方式。与把电
感放在交流侧的安置方法相比，无论是在结构复杂程度上，还是成本上，都要低的多。而且理论上这种结构可以达到的最大输入功率因数为0．955，完全能满足该系统的要求。
3.2 高频变压器
在高频开关电源设计中，高频变压器的设计是一个关键因素，它不仅决定了电源的输出能力，而且直接关系到电源设计的成败。为实现大功率转换，该系统采用四个变压器并联，且每个变压器的磁芯采用一个环形磁芯。环形磁芯的窗口面积和体积都比较容易做大，工艺绕制简单，安装方便，更加适合用于大功率开关电源。并联的四个变压器的原边输入电压相等且为逆变器输入的电压，副边输出并联。通过计算．取变压器原边的匝数为21匝，副边为1匝；考虑绕制工艺,散热、损耗等因素的影响，原边采用USTC 0．1×1 050的多股丝包线，副边则采用TMY一40×6或TMY一50×5的铜排。
3.3 IGBT 及隔直电容
由电路特点可知，IGBT的工作平均电流为母线平均电流的一半。流过IGBT 的平均电流及承受的最大反向电压为：
考虑到尖峰电压电流的影响，保留一定的裕量。
隔直电容的作用是防止变压器发生偏磁现象，选的过大，则会增加成本；选的过小，则会产生EMI，降低电压利用率。设计中还需考虑等效串联电阻和电感的影响及散热问题。
3.4 输出整流管及RC吸收网络
选择整流二极管首先要考虑流过二极管的电流。计算流过整流二极管的电流及其额定电压，保留一定的裕量，最终选用的是400 A／lOO V 的肖特基二极管。
RC吸收网络的作用是防止输出整流二极管关断时因反向恢复引起的振铃。设计中可选择电容的容值为二极管寄生电容容值的lO倍，电阻值则必须使电容在1／10个周期内充、放电完成，同时也要注意电阻功率是否满足吸收要求。
3.5 输出滤波器
输出滤波器的设计主要围绕输出纹波指标来考虑。一般情况下，以在最坏的情况下计算的参数为依据来选择滤波电容和滤波电感值。
4.试验结果
试验波形由泰克TDS5034示波器记录，如图4～图6所示。图4为同一桥臂上两个开关管的驱动脉冲波形，开关频率为20 kHz。图6为输入电压为220 V 时，样机的工作波形，1通道为变压器原边电压，2通道为IGBT驱动脉冲。3通道为变压器副边肖特基反向压降，4通道为变压器原边电流。图6为满载时的工作波形，1通道为变压器原边电压，2通道为直流输出电压。
图4 IGBT 的驱动脉冲波形
图5 输入电压为220 V 时的工作波形
图7 满载时的工作波形
结束语
该电源装置中，使用移相全桥软开关技术，使得功率器件实现零电压软开关，减小了开关损耗及开关噪声，提高了效率;设计并使用了一种新颖的高频功率变压器，通过调整单个变压器的原边电压使输出整流二极管实现自动均流;设计并使用了容性功率母排，减小了系统中的振荡，减小了功率母排的发热。控制电路中采用了稳压稳流自动转换方案，实现了输出稳压稳流的自动切换，提高了电源的可靠性及输出的动态响应，减小了输出电压的纹波。
实验取得了令人满意的结果，其中功率因数可达0. 93 , 满载效率为89 % , 输出电压纹波小于25mV.不仅如此，各项指标都达到甚至超过了用户要求，而且通过了有关部门的技术鉴定，现已批量投入生产。
致谢
在此次课程设计中，专业能力得到了加强，动手能力得到了提高，实在受益匪浅。我由衷的感谢老师的指导，在老师的指导下，我学到的知识不断增多，非常感谢老师。同时也感谢我的室友。在他们衷心的支持下，才得以完成这次课程设计，感谢大家。
参考文献
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《电力电子技术》课程设计说明书 大功率电源设计 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 专业： 班级： 完成时间：2014年5月29日
摘要 主要介绍36kW 大功率高频开关电源的研制。阐述国内外开关电源的现状．分析全桥移相变换器的工作原理和软开关技术的实现。软开关能降低开关损耗，提高电路效率。给出电源系统的整体设计及主要器件的选择。试验结果表明，该装置完全满足设计要求，并成功应用于电镀生产线。 关键词：高频开关电源；全桥移相；零电压开关；软开关技术
ABSTRACT The analysis and design of 36 kW high frequency switching power supply are presented．The present state of switching power supply is explained．The operating principle of full bridge phase—shifted converter and realization of soft switching techniques are analysed．Soft switching can reduce switching loss and increase circuit s efficiency．Integer designing of power supply system and selection of main device parameters are also proposed．The experiment results demonstrate the power supply device satisfies design requirements completely．It has been applied in electric plating production line success—fully． Keywords：high frequency switching power supply；full bridge phase—shifted；zero voltage switching；soft switching tech— nlques
不间断电源设计毕业设计
摘要 随着现代工业的发展,供电网络的负载越来越复杂,特别是大型用电负载的启动和停止,大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变。另外,自然界的雷电,电网的接地不良等因素均能够影响到电网的供电质量。一套好的UPS系统可以提高运行的稳定性，随着单片机，DSP等的应用，UPS已经可以实现全数字化和智能化。同时，电力电子器件的飞速发展也为主功率部分的简化以及先进控制策略的应用提供了必要条件。目前，以电力电子器件组成的逆变器，以单片机为控制核心的UPS电源已普遍应用于我国的各行各业，而本课题就是以IGBT组成的逆变器，以单片机为控制核心的不间断电源为基础展开研究和设计的。 目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 1.绪论 (5) 1.1引言 (5) 1.2UPS发展现状 (5) 1.3不间断电源UPS的分类和结构 (6) 1.3.1动态UPS工作原理 (6) 1.3.2静止式UPS (6) 1.4本设计技术参数 (9) 2.UPS总体结构和整流、逆变主电路 (10) 2.1UPS总体结构 (10) 2.2UPS整流、逆变主电路的设计 (10) 2.2.1三相电源变压器 (10) 2.2.2三相不控整流桥 (11) 2.2.3单相倍频逆变桥 (12) 2.2.4阻容吸收装置 (13) 3.控制电路 (14) 3.1正弦脉宽调制电路 (14) 3.2驱动电路 (16)
3.3调整电路 (17) 4.转换开关 (20) 4.1转换开关的主电路 (20) 4.2触发电路 (22) 4.3控制电路 (24) 5.充电电路 (26) 5.1充电电路的主电路 (26) 5.2充电电路的控制电路 (28) 5.3充电过程 (31) 6.保护电路 (33) 6.1过压保护 (33) 致谢 (35) 参考文献 (36) 附录一:整流逆变主电路 (37) 附录二：触发电路 (37) 附录三：控制电路 (38) 附录四：充电电路 (40)
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质，
目录 引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1)
高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+ 额定输出电流： 过电流限制： 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +*2A=(最大) 输入功率： Pout/估计效率=／= 功率开关损耗* 0．5= 续流二极管损耗：*= 输入平均电流 低输入电压时／10V= 高输入电压时：／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
半桥型开关稳压电源 设计
电力电子技术课程设计（论文）题目：240W半桥型开关稳压电路设计
摘要 本次设计的是240W半桥型开关稳压电源，为负载供电。 电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业。它的效率可达85％以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。本文介绍了一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为单相170 ~ 260V，输出电压为直流24V恒定，最大电流10A。设计内容包括主电路的原理与主电路图的设计、控制电路器件的选取、保护电路方案的确定以及计算机仿真与波形分析等方面。 关键词：半桥变换器；功率MOS管；脉宽调制；稳压电源。
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章电路设计 (3) 2.1稳压电源总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1 主电路设计 (4) 2.2.2 控制电路设计 (5) 2.2.3驱动电路设计 (6) 2.2.4保护电路设计 (7) 2.2.5 整体电路设计 (8) 2.3元器件型号选择 (9) 第3章课程设计总结 (13) 参考文献 (14) 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章电路设计 (3) 2.1稳压电源总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1 主电路设计 (4) 2.2.2 控制电路设计 (5) 2.2.3驱动电路设计 (6)
目录 绪论 (2) 第一章小功率整流滤波电路 (3) 1.1 单相整流电路 (3) 1.2 滤波电路 (5) 1.3 稳压电路 (10) 第2章直流稳压电源的技术指标 (11) 2.1、直流稳压电源的特性指标 (11) 2.2 稳压电源质量指标 (11) 2.3稳压电路的种类 (12) 第3章稳压电路保护 (13) 第4章直流稳压电源的分类 (14) 4.1 电路拓扑结构选择 (14) 4.2控制方式的选择 (14) 第5章电源的主电路 (15) 第6章纹波的抑制 (16) 6.1.电源纹波产生途径： (16) 6.2、本文采取的措施 (16) 结束语 (17) 致谢词 (18) 参考文献 (19)
绪论 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。 一般直流稳压电源由如下部分组成: 整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。 滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。 直流稳压电源的方框图如图1.1所示。 图1-1 整流滤波方框图
河南机电高等专科学校综合实训报告 系部： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 2012年05月
实训任务书 1．时间：2012年5月2日～2012年5月25日 2. 实训单位：河南机电高等专科学校 3. 实训目的：熟悉电路板及电子产品的制作全过程 4. 实训任务： ①了解电路板图得来的方法，掌握电路板图的打印技巧； ②会使用热转印机将电路图转印到覆铜板上； ③掌握电路板的腐蚀过程及注意事项； ④会使用高速钻床给电路板打孔； ⑤认识电子元器件，熟悉常用元器件的特性； ⑥熟练掌握焊接方法和技巧，完成电路板的焊接； ⑦掌握电子产品通电调试的注意事项，会检修电子产品； ⑧作好实训笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决； ⑨联系自己专业知识，体会电子产品制作过程，总结自己的心得体会； ○10参考相关的书籍、资料，认真完成实训报告。
综合实训报告 前言 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都离不开一个共同的电路——电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算机，所有电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。在电子电路中，都需要压稳定的直流电源供电，小功率稳压他是由电源变压器,整流,滤波和稳压电路等四部分组成。电源变压器是将交流电网 220v 的电压变为所需要的电压值,然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压，由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤除,从而得到平滑的直流电压，但这样的电压还随电网电压波动,负载和温度的变化而变化。因而在整流,滤波电路之后还需接稳压电路，稳压电路的作用是当电网电压波动,负载和温度变化时,维持输出直流电压稳定。当负载要求功率较大,效率高时,常采用开关稳压电源。 实训报告: 一、实验名称 MOS大功率可调稳压电源 二、实验要求 1、利用TL431（精密电压基准）和IRF640（MOS管）设计一个大功率可调线 性稳压电源。 2、输入采用24V变压器，前级线圈接市电220V。 3、输出电压在DC2.5～24V之间可调，（最大电流6A，与变压器功率也有关 系。 4、对电路进行分析测试，完善电路的不足之处。 三、实验器材 1、实验仪器和工具 万用表、电烙铁、松香、焊锡、细纱布、锜子、剪刀、剥线钳。
课程设计（论文）课题名称直流稳压电源 系别 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 完成日期 广州科技贸易职业学院教务处制
广州科技贸易职业学院 课程设计（论文）任务 系：机电系专业：通信工程应用技术 兹发给班同学课程设计（论文）任务书，内容如下： 1、课程设计（论文）题目：直流稳压电源 2、应完成的项目：制作一个完整的直流稳压电源并写设计论文 参考资料以及说明： 4、本课程设计（论文）任务书于年月日发出，应于年月日前完成。（论文：附后） 指导教师签名：年月日系主任签名：年月日
广州科技贸易职业学院 课程设计（论文）题目：直流稳压电源 系别：班级： 学生：系主任： 指导老师：职称：
摘要 摘要：目前，我国生产和使用的本质安全型直流稳压电源大都是线性电源，其输出保护电路大多采用传统的模拟保护电路。因此，本质安全电源的容量普遍比较低。随着我国煤矿机械化、自动化程度的提高, 本质安全型电气设备在井下的监控、通讯、信号、仪表和自动化系统中应用日益广泛。由于这些设备的不断投入使用，矿用直流稳压电源的需求量稳步上升，与此同时对其容量也提出了更高的要求。从一定意义上讲，隔爆兼本质安全电源输出容量的大小取决于输出保护电路的反应时间。本课题针对矿用本安电源输出保护电路进行设计，能够适应我国煤炭行业快速发展的需要，并且具有重要的实际意义。 研究结果表明，输出保护电路的设计影响到整个电源的性能，因此，应该熟悉本质安全电源的结构、检测标准、火花试验装置等相关文件和标准。在此基础上，设计保护电路的结构、选择反应速度较快的电子元器件用于保护电路主要元件。使得保护电路的反应速度满足国家标准规定的要求。 关键词：保护电路、本质安全、本质安全电源、国家标准。
第1章前言 1.1电力电子技术发展史 现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学, 向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFE和IGBT为代表的，集高频、高压和大电流于一身的功率半 导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 1、整流器时代 大功率的工业用电由工频（50Hz）交流发电机提供，但是大约20%勺电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解（有色金属和化工原料需要直流电解）、牵引（电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等）和直流传动（轧钢、造纸等）三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了一股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。 2、逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0?100Hz的交流电。在七十年代到八十 年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管（GTR）和门极可关断晶闸管（GT0）成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。 3、变频器时代 进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合, 出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFETI勺问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管（IGBT）的出现，又为大中型功率电源向高频
电源工程师指南：大功率电源中MOSFET功耗的计算 摘要：功率MOSFET是便携式设备功率开关电源的主要组成部分。此外，对于散热量极低的笔记本电脑来说，这些MOSFET是最难确定的元件。本文给出了计算MOSFET功耗以及确定其工作温度的步骤，并通过多相、同步整流、降压型CPU核电源中一个30A单相的分布计算示例，详细说明了上述概念。 也许，今天的便携式电源设计者所面临的最严峻挑战就是为当今的高性能CPU提供电源。CPU的电源电流最近每两年就翻一番。事实上，今天的便携式核电源电流需求会高达60A或更多，电压介于0.9V和1.75V之间。但是，尽管电流需求在稳步增长，留给电源的空间却并没有增加—这个现实已达到了热设计的极限甚至超出。 如此高电流的电源通常被分割为两个或更多相，每一相提供15A到30A。这种方式使元件的选择更容易。例如，一个60A电源变成了两个30A电源。但是，这种方法并没有额外增加板上空间，对于热设计方面的挑战基本上没有多大帮助。 在设计大电流电源时，MOSFET是最难确定的元件。这一点在笔记本电脑中尤其显著，这样的环境中，散热器、风扇、热管和其它散热手段通常都留给了CPU。这样，电源设计常常要面临狭小的空间、静止的气流以及来自于附近其它元件的热量等不利因素的挑战。而且，除了电源下面少量的印.
制板铜膜外，没有任何其它手段可以用来协助耗散功率。 在挑选MOSFET时，首先是要选择有足够的电流处理能力，并具有足够的散热通道的器件。最后还要量化地考虑必要的热耗和保证足够的散热路径。本文将一步一步地说明如何计算这些MOSFET的功率耗散，并确定它们的工作温度。然后，通过分析一个多相、同步整流、降压型CPU核电源中某一个30A单相的设计实例，进一步阐明这些概念。 计算MOSFET的耗散功率 为了确定一个MOSFET是否适合于某特定应用，你必须计算一下其功率耗散，它主要包含阻性和开关损耗两部分： PD DEVICE TOTAL = PD RESISTIVE + PD SWITCHING 由于MOSFET的功率耗散很大程度上依赖于它的导通电阻(R DS(ON))，计算R DS(ON)看上去是一个很好的出发点。但是MOSFET的R DS(ON)与它的结温(T J)有关。话说回来，T J又依赖于MOSFET的功率耗散以及MOSFET的热阻(ΘJA)。这样，似乎很难找到一个着眼点。由于功率耗散的计算涉及到若干个相互依赖的 因素，我们可以采用一种迭代过程获得我们所需要的结果(图1)。 .
师高等专科学校 题目：直流稳压电源毕业设计系别：信息工程系 专业：应用电子技术 班级：应用电子技术1班 姓名： 指导教师： 师高等专科学校教务处印制
2016年 6 月15 日
目录 一、摘要 (1) 引言 (2) 二、设计目的 (2) 三、设计任务和要求 (2) 四、设计步骤 (3) 五、总体设计思路 (3) 六、实验设备及原器件 (7) 七、测试要求 (7) 八、设计报告要求 (7) 九、注意事项 (7) 十、此电路的误差分析 (8) 十一、心得体会 (9) 十二、参考文献 (10) 十三、致 (11)
一、摘要 直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在6-13V可调。 关键词：直流，稳压，变压 Abstract The direct current is steady to press the power supply general from power transformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity in https://www.doczj.com/doc/0d9407054.html,mutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this design is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press, commutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs. Key words: LM317; steady press; change to press
大功率直流开关电源设计 前言 开关电源的发展及国外现状 随着通信用开关电源技术的广泛应用和不断深入，实际工作中人们对开关电源提出了更高的要求，提出了应用技术的高频化、硬件结构的模块化、软件控制的数字化、产品性能的绿色化、新一代电源的技术含量大大提高，使之更加可靠、稳定、高效、小型、安全。在高频化方面，为提高开关频率并克服一般的PWM和准谐振、多谐振变换器的缺点，又开发了相移脉宽调制零电压开关谐振变换器，这种电路克服了PWM方式硬开关造成的较大的开关损耗的缺点，又实现了恒频工作，克服了准谐振和多谐振变换器工作频率变化及电压、电流幅度大的缺点。采用这种工作原理，大大减小了开关管的损耗，不但提高了效率也提高了工作频率，减小了体积，更重要的是降低了变换电路对分布参数的敏感性，拓宽了开关器件的安全工作区，在一定程度上降低了对器件的要求，从而显著提高了开关电源的可靠性。 1. 开关电源主电路的设计 开关电源最重要的两部分就是主电路和控制电路。本章将根据大功率直流开关电源的要求对主电路各部分进行性能分析并计算各项参数，根据计算所得的数据结果选择各元器件，设计出各个独立模块，最后组装成开关电源的主电路。 1.1 开关电源的设计要求 在本课题研究的过程中，主要对大功率开关直流电源的工作原理、电路的拓扑结构和运行模式进行了深入研究，并结合系统的技术参数，确定系统主电路的拓扑，设计出主电路，即分别设计出滤波、整流、DC-DC变换器、软启动和保护控制等部分。下面就对电源主电路的设计进行详细说明。
1.2 主电路组成框图 根据需要设计大功率开关电源的技术要求，本文进行了方案的验证与比较，设计如图2-1所示的软开关直流开关电源的主电路框图。虚线以上是主电路，主电路主要分为输入整流滤波、逆变开关电路、逆变变压器和输出整流滤波；虚线以下为控制回路，控制回路主要包括信息检测电路、控制和保护单元、监控单元和辅助电源。 本电源采用ZVZCS- PWM 拓扑，原边加箝位二极管，三相交流输入整流后，加LC 滤波，以提高输入功率因数，主功率管选用IGBT ，控制电路采用UC3875移相控制专用集成芯片，电流电压双闭环控制。具体设计主电路如图2-2所示，包括三个部分:(1) 输入整流滤波电路；(2) 单相逆变桥；(3) 输出整流滤波电路. EMI 全桥整流滤波 高频逆变 整流滤波 辅助电源 控制和保护单元 反馈 监控单元 交流输入 集中监控单元 直流输出 图2-1 直流开关电源的主电路框图 1.2.1 输入整流滤波电路 三相交流电经电源内部EMI 滤波后，加到整流滤波模块。EMI 滤波器的作用是滤除功率管开关产生的电压电流尖峰和毛刺，减小电源内部对电网的干扰，同时又能减小其他用电设备通过电网传向电源的干扰。滤波电路采用LC 滤波，电感的作用是拓开电流导通时间，限制电流峰值，可以提高电源的输入功率因数。滤波电容采用四个电解电容，两个串联后并联使用，满足三相整流后的高压要求。电阻R1、R2是平衡串联电容上的电压，高频电容与电解电容并联使用，滤除高频谐波，弥补电解电容高频特性差的缺陷。
稳压电源的设计与制作 学生：XX 指导教师：XX 摘要：随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。 开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点, 被称作高效节能电源。由于开关稳压电源具有这些优点，基于这个思想设计了一个1～5V可调的低功率开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。 本文以开关电源的发展历史、发展现状以及发展趋势为线索，介绍了开关电源的一些新技术，技术指标，分类标准等。并根据这些标准设计了一种满足小型电子设备供电需要的开关稳压电源。电源设计的主要指标是：输入电压为AC220V，输入频率为50HZ，输入电压范围为AC165V～265V，输出电压为直流1～5V可调，输出最大电流为150mA，输出最大功率为2.25W。 最后在完成基本指标的基础上，本文还增加了防浪涌电流的附属功能，使电路更加满足小型电子设备的用电需要。 数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略；它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在1～5V之间连续可调，其输出电压大小以1V步进，输出电压的大小调节是通过“＋”“－”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。详细分析了电源的拓朴图及工作原理。 关键词：稳压电源单片微型机数控直流 D/A转换
大功率开关电源设计 设计（）
1000W大功率开关电源设计 摘要 随着电源技术的不断发展，开关电源作为一种新型电源设备得到了广泛的认可和应用。伴随着这种趋势，人们也在期待着开关电源的大功率化。本文从大功率开关电源的方向着手设计，分析了开关电源的组成与工作原理，了解了开关电源的主要结构、辅助技术以及开关器件的选择与驱动等方面。从而掌握了开关电源的相关知识，理解了人们对大功率开关电源的迫切需求。此外，本文最后提到了蓄电池的充电技术，这是因为时代的高速运转，使得快速充电技术应运而生。因此作为一名电源工作者，应当有所了解。 关键词：开关电源，大功率，快速充电
DESIGN OF 1000W SWITCHING HIGH-POWER SUPPLY ABSTRACT With the continuous development of power technology,switching power supply is a new type of power equipment that has been widely recognized and applied.Along with this trend,people in high power switching power supply of look forward to.The article from the switching power supply design directions,analyzed the composition and working principle of switching power supply,the main structure of switch power supply,assistive technology and the choice of switching device and drive etc..To master the related knowledge of switching power supply,understand the urgent demand of high-power switching power supply of the people.In addition,the last mentioned charging battery,this is because the high running times,makes the rapid charging technology emerge as the times require.Therefore as a power worker,I should be aware of it. KEY WORDS:Switching power supply，High-power，Fast charging
毕业论文（设计） 题目开关电源设计 英文题目switch source design 院系 专业 姓名 年级 指导教师
2015年4月 摘要 摘要内容： 本论文题目是学校根据学生的实际情况和所学的专业而设计的，它体现了学校对学生的理论知识和实践动手能力的考察，并且让学生充分的发挥自己所学的知识。 随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。 本论文共分七章，内容包括：开关电源概述，输入电路，隔离单端反激式变换器电路，UC3842的原理及技术参数，UC3842常用的电压反馈电路的选用，UC3842在开关电源电路的应用，电源市场的概况。 【关键词】： 变压器 滤波 过载 Switch Source Design Abstract
Abstract content: The topic of this thesis is designed according to the actual situation of the school and professional school students which reflects the effects of school students theoretical knowledge and practical ability, and let the students give fulllay to their own knowledge. With the rapid development of large-scale and ultra large scale integrated circuit, especially the microprocessor and a semconductor memory utilization, gave birth to the electronic system of a new generation of products. Obviously, the volume is big and , light weight, circuit. It makes the AC power efficient generates one or more adjusted stable DC voltage. T his paper is divided into seven chapters, including: input switching power supply circuit, an overview, isolation of single end flyback converter circuit, principle and technical parameters of UC3842, UC3842 common voltage feedback circuit selection, application of UC3842 in switching power supply circuit, power market overview. Key Words：Transformer ；Wave filtering ；Overload 目录 第1章开关电源概述 1.1 开关电源的产生与发展 (5)
移相全桥大功率软开关电源的设计 移相全桥大功率软开关电源的设计 1引言 在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。 本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好 的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。 2主电路的拓扑结构 鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。 隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高 的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。 图1主电路原理图 3零电压软开关 高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS控制方式，控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。
开关频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。 图2IGBT驱动电压和集射极电压波形图 4容性功率母排 在最初的实验样机中，滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGBT上的电压及流过IGBT的电流均发生了高频震荡，图3为满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了高频谐振。满载运行一小时后，功率母排的温升为38℃，电容C5的温升为24℃。 图3使用普通功率母排时变压器初级电压、电流波形 为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃，电容C5的温升为10℃。 图4使用容性功率母排后变压器初级电压和电流波形 5采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流为了进一步减小损耗，输出整流二极管采用多只大电流（400A）、耐高电压（80V）的肖特基二极管并联使用。而且，每个变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样，每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时，次级整流二极管配上了RC吸收网络，以抑止由变压器漏感和肖特基二极管本体电容引起 的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，有利于效率的提高。 对于大电流输出来说，一般要把输出整流二极管并联使用。但由于肖特基二极管是负温度系数的器件，并联时一般要考虑它们之间的均流。二极管的并联方