题目：移相全桥零电压开关PWM设计实现
移相全桥零电压开关PWM设计实现
摘要
移相全桥电路具有结构简单、易于恒频控制和高频化,通过变压器的漏感和功率开关器件的寄生电容构成谐振电路,使开关器件的应力减小、开关损耗减小等优点,被广泛应用于中大功率场合。近年来随着微处理器技术的发展，各种微控制器和数字信号处理器性能价格比的不断提高，采用数字控制已经成为大中功率开关电源的发展趋势。相对于用实现的模拟控制，数字控制有许多的优点。本文的设计采用TI公司的高速数字信号处理器TMS320F28027系列的DSP作为控制器。该模块通过采样移相全桥零电压DC-DC变换器的输出电压、输入电压及输出电流，通过实时计算得出移相PWM信号，然后经过驱动电路驱动移相全桥零电压DC-DC变换器的四个开关管来达到控制目的。实验表明这种控制策略是可行的，且控制模块可以很好的实现提出的控制策略。
关键词：移相全桥；零电压；DSP
Phase-shifted Full-bridge Zero-voltage Switching PWM Design and
Implementation
ABSTRACT
Phase-shifted full-bridge circuit has the advantages of simple structure, easy to constant frequency control and high-frequency resonant circuit constituted by the leakage inductance of the transformer and the parasitic capacitance of the power switching devices, to reduce the stress of the switching devices, switching loss is reduced,which widely used in high-power occasion. In recent years, with the development of microprocessor technology, a variety of microcontrollers and digital signal processor cost performance continues to improve, the use of digital control has become the development trend of the large and medium-sized power switching power supply. Relative to achieve analog control, digital control has many advantages. The design uses DSP ,the TI company TMS320F28027 series of high-speed digital signal processor, as the controller. The module through the sampling phase-shifted full-bridge zero-voltage DC-DC converter output voltage, input voltage and output current, obtained through real-time calculation of phase-shifted PWM signal phase-shifted full-bridge zero-voltage DC-DC conversion, and then after the drive circuit the four switch control purposes. The experiments show that this control strategy is feasible, and the control module can achieve the proposed control strategy.
Key words: phase-shifted full-bridge；zero-voltage；DSP
目录
1 引言 (1)
1.1 移相全桥软开关研究背景及现状 (1)
1.2 本文要做的工作 (1)
2 移相全桥电路的工作原理 (2)
2.1 电路工作状态及特点 (2)
2.2 电路的运行模式分析 (3)
2.2.1 工作过程分析 (3)
2.3 软开关实现的条件 (7)
3 DSP结构功能 (9)
3.1 DSP适合于数字信号处理的特点 (9)
3.2 TMS320系列DSP概况 (9)
3.3 TMS320F2802x芯片特点 (9)
3.4 CCSv5平台 (11)
3.5 利用CCSv5.1导入已有工程 (12)
3.6 利用CCSv5.1调试工程 (13)
4 系统程序设计实现 (14)
4.1 PWM的产生原理 (14)
4.2 主程序的流程图 (14)
4.3 程序设计 (17)
4.4 最终实现的波形图 (17)
5 总结 (22)
参考文献 (23)
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1 引言
1.1 移相全桥软开关研究背景及现状[1]
随着电力电子技术的飞速发展，电子设备与人们的关系越来越密切，可靠的电子设备都离不开可靠的电源。进入20世纪90年代以后，开关电源相继进入了电子、电气设备等领域，通信电源、电子检测电源等都已经广泛采用开关源，从而在很大程度上对开关电源的技术的发展起到了很好的推动作用。开关电源是采用电力电子技术，通过控制开关管的通断，来达到变换输入和输出能量关系的一种电源。
软开关技术是20世纪80年代初由李泽元教授直接提出的，并应用于DC-DC变换中，由于它具有减少变换器的开关损耗，降低电磁干扰等特点，所以在各种电力电子变换器中得到了广泛的应用。全桥变换电路拓扑是DC-DC变换器中比较常见的拓扑之一，在中大功率场合中得到广泛应用。全桥拓扑电路的主要优点在于开关器件可以承受的电压和电流的应力较小，高频变压器的变换效率较高，开关频率固定等。全桥拓扑电路根据其输入的方式可以分为电压型和电流型这两种，其中电压型DC-DC全桥拓扑是在Buck的基础上衍生出来的，因此也成为全桥Buck变换器。移相全桥电路的移相控制方式的实质上是谐振变换技术和PWM变换技术的结合，利用功率开关管上的寄生电容和高频变压器的漏感作为谐振元件，实现移相全桥电路的四个功率开关管在零电压情况下开通，实现了恒频软开关技术。
移相全桥软开关变换电路是通过控制两桥臂对角开关管驱动脉冲的移相角度，来调节输出电压的大小。两桥臂的对角开关管驱动脉冲相差一个移相角，同一桥臂上下开关管成180度互补导通并且没有死区。利用功率开关管上的寄生电容和高频变压器的漏感来实现谐振，以错过在大电压和大电流下的硬开关状态，有效克服了在感性关断下的电压尖峰和容性开通时的电流尖峰。因此在大功率变换场合，移相全桥软开关变换器得到了广泛应用。
1.2 本文要做的工作
1）本文首先对移相全桥ZVS变换器的拓扑结构、工作原理等电路性能进行了系统的分析，得出了移相全桥ZVS变换器电路的独特优点。并分析了移相全桥ZVS变换器实现PWM 控制的各种控制策略。
2)控制电路的设计采用TI公司的高性能数字信号处理器TMS320F28027系列DSP作为控制器,通过软件编程来实现而提出的控制策略，并和一些数字逻辑电路一起产生移相全桥变换器的移相PWM控制电路。
2 移相全桥电路的工作原理
[2]
移相全桥零电压开关 PWM 电路原理图如图 2-1所示。i V 为输入直流电压。41~S S 为功率 MOSFET ，并联的二极管为 MOSFET 内部寄生二极管，41~C C 为 MOSFET 的输出结电容。r L 为谐振电感。变压器输出采用全桥整流，经 LC 滤波输出直流电压 0V 。L R 为输出负载。
图2-1 移相全桥电路原理图
2.1 电路工作状态及特点
1）同硬开关全桥电路相比，仅增加了一个谐振电感，就使四个开关均为零电压开通。 2）变换器工作在恒频 PWM 调制方式。
3）每个开关管的导通占空比为小于但接近50%，固定不变。为了防止直通，同一个桥臂的两个开关管互补导通。同时设置了一定安全范围的死区，即同时处于关断状态的时间间隔。
4）互为对角的两对开关管41S S -和32S S -，1S 的波形比4S 超前 2~0S T 时间，而 2S 的波形比3S 超前2~0S T 时间，
因此称1S 和2S 为超前桥臂，而称3S 和4S 为滞后桥臂。 5）开关管3S 、4S 的驱动波形相位是固定不变的，开关管1S 、2S 的驱动波形相位是可调的。变换器通过调节超前桥臂 21~S S 的驱动波形相位，即调节有效占空比，来控制变换器的输出电压。
6）有开关管41S S -或32S S -同时导通时，变压器才向副边输送功率。其余时间段电路处在续流或关断状态。
2.2 电路的运行模式分析
分析时假设：
1) 所有功率 MOSFET 开关管均为理想，忽略正向压降及开关时间； 2) 四个开关管的输出电容相等，即i C =S C ,i ＝1，2，3，4，S C 为常数； 3) 忽略变压器绕组及线路中的寄生电阻。
2.2.1 工作过程分析
10~t t 时段：1S 与4S 导通，
电容i C (i =2,3)被输入电源充电。变压器原边电压 i V V T =。 功率由变压器原边输送到负载。此状态原、副边的电流回路如图 2-2所示。直到 1t 时刻1S 关断。此时原边电流增长到最大值 P i 。
图2-2 t 0～t 1时刻等效电路图
21~t t 时段：1t 时刻开关1S 关断后，电容 1C 、2C 与电感r L 、L 构成谐振回路，等效电路如图 2-3所示。在这个时段里，变压器原边谐振电感 r L 和滤波电感f L 是串联的，而且 f L 很大，因此可以认为原边电流 P i 近似不变，类似于一个恒流源，其大小为n I I Lr 0=。
1C 上电压线性增加，3C 上电压线性下降，即A V 不断下降，直到0=A V ，2S 的体二极管导通，电流Lr I 通过2S 的体二极管续流。
()()112t t C i t V S Lr C -= (2-1) ()()122t t C i V t V S Lr i C --= (2-2)
当2C 的电压下降至零，2S 的反并联二极管自然导通，该模态所用的时间为： Lr i S i V C t ?=212 （2-3）
图2-3 t 1～t 2时刻等效电路图
32~t t 时段：t 2时刻开关2S 开通，由于此时其反并联二极管2S VD 正处于导通状态，因此2S 为零电压开通。等效电路如图 2-4所示。此时，AB V 的电压被钳为到 0 V 。原边谐振电感的电流通过2S 、4S 、变压器原边进行环流状态。由于回路内阻消耗，电流值稍有下降。
图2-4 t 2～t 3时刻等效电路图
43~t t 时段：3t 时刻开关4S 关断后，变压器二次侧 41~D D 同时导通，变压器一次侧和二次侧电压均为零，相当于短路。此时，等效电路如图 2-5所示。
图2-5 t 3～t 4时刻等效电路图
此时 3C 、4C 与r L 构成谐振回路。r L 的电流不断减小，B 点电压不断上升，直到3S 的反并联二极管3S VD 导通，等效电路如图 2-6所示。这种状态维持到4t 时刻3S 开通。因此3S 为零电压开通。
图2-6 t 3～t 4时刻等效电路图
54~t t 时段：3S 开通后，r L 的电流继续减小，等效电路如图 2-7所示。Lr i 下降到零后反向增大，此时原边电流的表达式为：
()()44i t t L V t i r i LR +--= (2-4)
图2-7 t 4～t 5时刻等效电路图
5t 时刻n I i Lf LR / ，变压器二次侧1D 、4D 的电流下降到零而关断，电流Lf I 全部转移到2D 、3D 中，等效电路如图2-8所示。在此时间段内，尽管变压器原边有电压波形，但没有提供负载电流，即成为占空比丢失状态。
图2-8 ｔ5时刻等效电路图
65~t t 时段：变压器输出能量，等效电路如图 2-9所示。
图2-9 t 5～t 6时刻等效电路图
到此时段为止，电路完成了半个工作周期的工作过程。下半个工作周期的变换过程与前面阐述的过程基本相同，在此不再叙述了。
2.3 软开关实现的条件
互为对角开关的关断时间错开是实现软开关的必要条件。在前述讨论中我们可以看出，移相控制可以满足这个要求。按照一般的定义，如果某一桥臂的开关首先关断，则称此桥臂为超前桥臂，另一桥臂则称之为滞后桥臂。
通过上述分析可知，不管是超前桥臂还是滞后桥臂的开关管转换时，都形成了谐振回路。谐振时，参与谐振的电感释放储能，使谐振电容电压下降到零，从而实现 ZVS 。所以 ZVS 条件为：电感能量必须大于所有参与谐振的电容能量。
1）超前臂ZVS 条件分析
1S 、2S 相互转换时，变压器处于能量传送阶段。原边电流01I I -=，滤波电感 f L 很大，可看作是恒流负载。原边等效电感 L n L L r e 2+=所以根据 ZVS 条件，电感能量必须大于所有参与谐振的电容能量，应有：
()+2/2
0n I L e 励磁能量>()224S
t S V C C +
(2-5)
式中: 34S C 是考虑 MOSFET 输出电容非线性的等效电容值，t C 为变压器绕组分布电容。由式（2-5）可见，实现 ZVS 的电感能量包括：()2/2
0n I L e 和励磁能量，相当大，故即
使轻载下超前桥臂较容易满足 ZVS 条件。
2) 滞后桥臂 ZVS 条件分析
3S 、4S 相互转换时，
变压器副边处于续流阶段。参与谐振的电感只有原边的谐振电感，所以根据ZVS 条件：电感能量必须大于所有参与谐振的电容能量，应有：
()2
22342S t S r V C C I L +> (2-6)
由式（2-6）可见，实现 ZVS 主要靠原边电感储能，轻载时不够大。因此滞后桥臂不易满足 ZVS 条件。
3 DSP结构功能
数字信号处理器DSP是一种具有特殊结构的微处理器，与普通的单片机相比，它的一些独有的特点非常适合进行数字信号处理。
3.1 DSP适合与数字信号处理的特点[6]
1)改进的哈佛结构
计算机总线结构分两种。一种是冯·诺依曼结构，其特点是程序和数据共用一个存储空间，统一编址依靠指令计数器提供的地址来区分是指令还是数据地址。由于对数据和程序进行分时读写，速度较慢，虽然半导体工艺的发展可弥补这一缺点，但这一结构不适合进行具有高度实时要求的数字信号处理。另外一种是哈佛结构，其主要特点是程序和数据具有独立的存储空间，有各自独立的程序和数据线；
2)流水线操作；
3)用硬件乘法器
一般的单片机采用移位和加法来实现乘法运算，速度较慢，而DSP采用硬件乘法器，则可大大提高乘法运算速；
4)特殊的DSP指令；
5)快速的指令周期
DSP芯片采用低工作电压的CMOS技术，使得DSP主频不断提高，有些型号的DSP指令周期已经下降到5nS；
6)良好的多机并行运行能力
随着要求处理数据容量不断增加，DSP芯片价格的下降。多个DSP芯片并行处理已经成为近些年来的研究热点，某些型号的DSP专门提供了用于多个并行运行的通信接口。3.2 TMS320系列DSP概况
TI公司TMS320系列DSP的体系结构专为实时信号处理而设计，该系列DSP控制器则将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，为系统实现数字控制应用提供了一个理想的解决方案。下列特性使得TMS320系列成为很多解决方案的理想选择：
1）灵活的指令集；
2）内在的灵活操作性；
3）高速运算能力；
4）改进的并行结构；
5）有效的成本。
3.3 TMS320F2802x芯片特点[7]
由于本课题应用DSP实现对开关电源的控制，需要能够产生PWM波形的DSP，另外开关电源开关频率较高，要求DSP处理速度要较快。TMS320F2802X Piccolo系列DSP是TI
公司的最新基于TMS320C28XTM内核的定点处理器。它通过DSP和MCU功能的整合，弥补了传统意义上二者的不足，实现了计算与控制的完美结合。
新型TMS320F2802X/3X Piccolo系列DSP微控器包含高达128KB的快闪存储器、内部硬件模拟比较器、12位ADC、EPWM，以及包括通信协议、片上振荡器、通用I/O等各种标准外设。其寄存器资源十分丰富，配置特别的灵活，可以通过实时更改寄存器配置，由内部硬件产生所需的逻辑信号，大大降低了程序的编写难度。
TMS320F28027芯片的特点如下：
1)有高效率32位的CPU(TMS320F2802X)，60MHZ的时钟频率，单周期指令为16.67ns6*16 和 32*32 的乘法运算，6*16 双乘法器，高代码效率，快速中断响应处理以及哈佛总线结构；
2)低成本、低功耗，单一的3.3V 供电电源，无电源排序要求以及上电复位和复位要求；
3)时钟系统，片上晶体振荡器（可用于SCI通信）/外部时钟输入，看门狗时钟模块，时钟丢失检测电路；
4)22 个可编程，带输入滤波的多路复用 GPIO 引脚，除用以JTAG（35-38）的4个引脚，可用引脚只有18个；
5)外设中断扩展 PIE 模块，支持所有外设中断；
6)3 个 32 位 CPU 定时器；
7)每个EPWM 模块具有16位独立定时器；
8)片上存储器Flash（16位32k，64k）、SARAM（16位 6k，12k）、OTP（16位 1k），BOOTROM；
9)128 位安全密钥；
10)通信接口，UART 模块、 SPI 模块及 IIC 模块；
11)增强的控制外设，两组共8路增强型脉宽调制器(EPWM)、 3对互补高分辨率 PWM (HRPWM)，增强型捕获模块(ECAP)，13路12位 ADC，转换时间216.67ns，片上温度传感器，比较器；
12)48个引脚；
13)无并口总线；
14)无 MCBSP 模块；
15)无ECAN模块；
16)具有入门的亲和力，c2000入门级芯片；
17)应用领域：数字照明、电机控制、数字电源转换、精密传感器。
图3-1 2802x 48 引脚 PT LQFP（顶视图）
3.4 CCSv5平台
CCSv5 是建立在Eclipse基础上的一个集成开发环境（IDE），融合TI设备的支持与
功能；Eclipse 是一个开源框架平台，目前由IBM牵头有150多家软件公司参与到Eclipse
项目中，成为了一个庞大的Eclipse联盟，TI将直接向开源社区提交改进；众多插件的支持使得Eclipse拥有其他功能相对固定的IDE软件很难具有的优势，用户可随意将Eclipse 插件或TI工具拖入现有CCSv5环境；用户可以享受到Eclipse中所有最新的改进所带来的便利。
3.5 利用CCSv5.1导入已有工程
1）假如，某工程LAB1，下面以LAB1为例来说明导入工程的步骤。首先打开CCSv5.1并确定工作区间C:\Users\Administrator，选择File-->Import弹出图3-3对话框，在Code Composer Studio下选择Existing CCS/CCE Eclipse Projects。
图3-3 导入新的CCSv5工程文件
2）单击Next得到图3-4的对话框。
图3-4 选择导入工程目录
3）单击Browse，选择：C:\Users\Administrator.PTVDBSX4JVQQVNA（在此之前，需将实验代码复制到工作区间下）。
4）单击Finish，即可完成已有工程的导入。
3.6 利用CCSv5.1调试工程
1）以本次设计的实验为例，首先将zac工程进行编译：选择Project-->Build Project，编译工程。编译结果没有错误，可以进行下载调试；如果程序有错误，会在Problems窗口显示，根据错误修改程序，并重新编译，直到没有错误。
2）单击按钮进行下载调试。
3）单击运行程序，观察显示结果。
4 系统程序设计实现
4.1 PWM的产生原理[8]
1）模块设置
初始化相关寄存器的值后，使能定时器，计数器通过一定计数方式开始计数，它的值不断与相关的比较寄存器的值进行比较，当定时器计数值与比较寄存器值相匹配时，相关的PWM输出将发生跳变。对称PWM波形，即PWM波形关于PWM周期中心对称，需要在一个计数周期内比较两次，如下图4-1所示，在一个计数周期内，EPWMXA、EPWMXB分别对CMPA、CMPB进行了两次比较。只能在增减计数模式下产生，如图4-1，为在增减计数模式下产生的对称的PWM波形。
图4-1 对称PWM波形
非对称PWM波形和对称PWM波形相对应，可以在增计数模式、减计数模式、增减计数模式下产生。图4-2所示，为在增减计数模式下产生的非对称PWM波形。
图4-2 非对称PWM波形
2）寄存器配置
输出对称PWM波形，TB设置为增减计数模式，在增计数时TBPRD = CA的时候EPWMXA 输出高电平，在减计数时TBPRD=CA的时候输出低电平，如图4-1所示。
输出非对称PWM波形，TB设置为增减计数模式，在TBPRD = CA的时候EPWMXA输出高电平，在TBPRD=CB的时候输出低电平，如图4-2所示。
4.2 主程序的流程图
图4-3 主程序流程图
移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰，降低损耗，提高 开关频率。如何以UC3875为核心，设计一款基于PWM软开关模式的开关电源？请见 下文详解。 主电路分析 这款软开关电源采用了全桥变换器结构，使用MOSFET作为开关管来使用，参数为1000V/24A.采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实 现ZCS.电路结构简图如图1,VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，用来实现滞后 臂VT3、VT4的ZCS,Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T为主变压器，副边由 VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。 图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图 其基本工作原理如下： 当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开 关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4,而是根据输出反馈信号决定移相角，经过一定时间后再关断VT4,在关断 VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其 值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电 压关断。 由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时 开通VT2,则VT2即是零电压开通。
开关稳压电源设计说明书 学生姓名： 学号： 专业班级：物电学院电子2班报告提交日期： 2014年5月20日 湖南理工学院物电学院
目录 一、设计任务及要求 (2) 1、设计任务 (2) 2、设计要求 (2) 二、基本原理与分析 (2) 三、方案设计 (5) 1、开关器件的选择 (5) 2、参数的设定 (5) 四、电路设计 (5) 1、电路整体设计 (5) 2、电路工作原理 (5) 五、总结 (7) 六、参考文献 (7)
一、设计任务及要求 1、设计任务 设计一手机开关型电池充电器，满足： （1）开关电源型充电； （2）输入电压220V，输出直流电压自定； （3）恒流恒压； （4）最大输出电流为:I max＝1.0 A; 2、设计要求 （1）合理选择开关器件； （2）完成全电路理论设计、绘制电路图； （3）撰写设计报告。 二、基本原理与分析 随着电子技术和集成电路的飞速发展，开关稳压电源的类型越来越多，分类方法也各不相同，如果按照开关管与负载的连接方式分类，开关电源可以分为串联型、并联型和变压器耦合（并联）型3种类型。下面分别对这三种类型的开关电源做一些简单的介绍。 （1）串联型。 图1所示的开关电源是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载R L串联。因此，开关管和续流二极管的耐压要求较低。且滤波电容在开关管导通和截止时均有电流，故滤波性能好，输出电压U0的纹波系数小，要求储能电感铁心截面积也较小。其缺点是：输出直流电压与电网电压之间没有隔离变压器，即所谓“热地盘”，不够安全；若开关管部短路，则全部输入直流电压直接加到负载上，会引起负载过压或过流，损坏元件。因此，输出端一般需加稳压管加以保护。 根据稳压条件可得：（U i-U0）T1/L=U0T2/L 即 U0=U1T1/（T1+T2）=（T1/T）U i，σ=T1/T 由上式可见，可以通过控制开关管激励脉冲的占空比σ来调整开关电源的输出电压U0。
题目：移相全桥零电压开关PWM设计实现
移相全桥零电压开关PWM设计实现 摘要 移相全桥电路具有结构简单、易于恒频控制和高频化,通过变压器的漏感和功率开关器件的寄生电容构成谐振电路,使开关器件的应力减小、开关损耗减小等优点,被广泛应用于中大功率场合。近年来随着微处理器技术的发展，各种微控制器和数字信号处理器性能价格比的不断提高，采用数字控制已经成为大中功率开关电源的发展趋势。相对于用实现的模拟控制，数字控制有许多的优点。本文的设计采用TI公司的高速数字信号处理器TMS320F28027系列的DSP作为控制器。该模块通过采样移相全桥零电压DC-DC变换器的输出电压、输入电压及输出电流，通过实时计算得出移相PWM信号，然后经过驱动电路驱动移相全桥零电压DC-DC变换器的四个开关管来达到控制目的。实验表明这种控制策略是可行的，且控制模块可以很好的实现提出的控制策略。 关键词：移相全桥；零电压；DSP
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开关可调稳压电源的设计与制作 设计思想： 交直流转换，稳压：变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）变压器由铁芯（或磁芯）和线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器输送的电能的多少由用电器的功率决定. 将 220V 交流电压首先通过隔离变压器降压为 18V 的交流电压，隔离变压器的主要作用是：使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离。另外，利用其铁芯的高频损耗大的特点，从而抑制高频杂波传入控制回路。用隔离变压器使二次对地悬浮，只能用在供电范围较小、线路较短的场合，此时，系统的对地电容电流小得不足以对人身造成伤害。还有一个很重要的作用就是保护人身安全。足以对人身造成伤害。隔离危险电压.18V 交流电压经过滤波二极管和电容 C2 进行滤波，经过lm7818 输出稳定的 18V 电压，电容 C1C3 是为了滤掉直流电压的毛刺，使其输出稳定 设计方案： 方案中使用隔离变压器提高抗电磁干扰能力，使用脉宽调制电路控制电压输出，采用 DC-DC 变换器，提高电源效率。 设计原理图如下： 电路原理图如下：
电路仿真结果如下： 各元器件与模块： N7818 稳压芯片介绍: 共有三种外形封装形式，，管脚 1 是电压输入脚，2 是接地脚，3 是稳定电压输出脚，用于稳压，原件如图所示： DC—DC 升压模块，DC-DC 升压变换器的工作原理：DC-DC 功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的 DC-DC 变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的 DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等
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
ZVZCS移相全桥软开关工作原理 (1) 主电路拓扑 本设计采用ZVZCS PWM移相全桥变换器，采用增加辅助电路的方法复位变压器原边电流，实现了超前桥臂的零电压开关(ZVS)和滞后桥臂的零电流开关(ZCS)。电路拓扑如图3.6所示。 图3.6 全桥ZVZCS电路拓扑 当1S、4S导通时，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端钳位电容Cc充电。当关断1S时，电源对1C充电，2C通过变压器初级绕组放电。由于1C的存在，1S为零电压关断，此时变压器漏感k L和输出滤波电感o L串联，共同提供能量，由于Cc的存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢，导致电位差并产生感应电动势作用于L，加速了2C的放电，为2S的零电压开通提供条件。当Cc放电完全后，整流二极管全部k 导通续流，在续流期间原边电流已复位，此时关段4S，开通3S，由于漏感k L两边电流不能突变，所以4S为零电流关断，3S为零电流开通。 (2) 主电路工作过程分析[7] 半个周期内将全桥变换器的工作状态分为8种模式。 ①模式1 S、4S导通，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端箝1 位电容Cc充电。输出滤波电感o L与漏感k L相比较大，视为恒流源，主电路简化图及等效电路图如图3.7所示。
图3.7 模式1主电路简化图及等效电路图 由上图可以得到如下方程： p Cc o s k dI V V V L n n dt = ++ (3-3) p c o I nI nI += (3-4) Cc c c dV I C dt =- (3-5) 由(3-3)式得： 2p Cc k d I dV nL dt dt =- (3-6) 将(3-6)式代入(3-5)式得： 22 p c c k d I I nC L dt = (3-7) 将(3-7)式代入(3-4)式得： 22 2 p p c k o d I I n C L nI dt += (3-8) 解微分方程： 22 2p p o c k c k d I I I nC L dt n C L + = (3-9) 其初始条件为： (0)0Cc t V ==；(0)0c t I == （3-10） 代入方程解得： ()sin s o p o k V V n I t t nI L ωω -= + (3-11) ()sin p s o c o k I V V n I t I t n nL ωω -=- =- (3-12)
开关稳压电源设计报告 成员名字：方愿岭段洁斐梅二召 摘要：为提高电源的利用效率和缩小设计电源的尺寸，本文介绍一种含有MC3406集成芯片的开关稳压电源，并对成芯片内部结构和外部电路作简要介绍，最终给出一个完整的开关稳压电路设计电路并对电路作具体论证最终完成开关稳压电源的实物制作。 A switching power supply design report Abstract:In order to improve the efficiency in the use of the power supply and reduce the size of the power source design, this paper introduces a kind of contains MC34063 integrated chips of a switching power supply, and the integrated chip internal structure and external circuit is briefly introduced, finally give a complete a switching circuit design circuit to make concrete demonstration and circuit switching power supply finally complete the making of objects. 关键词：开关稳压电源；整流滤波电路；PWM控制电路；MC34063 引言 电源是各种电子设备的核心，因此电源的优劣直接关系到电子设计的好坏。另外电子设计者不得不考虑的一个问题就是效率问题，所
UC3875引脚及功能介绍 UC3875是Unitrode公司生产的移相谐振全桥软开关控制器，它有4个独立的输出驱动端可以直接驱动四只功率MOSFET管，见图1，其中OUTA和OUTB相位相反，OUTC和OUTD相位相反，而OUTC和OUTD相对于OUTA和OUTB的相位θ是可调的，也正是通过调节θ的大小来进行PWM控制的。 图1管脚示意图
UC3875的管脚功能 UC3875有20脚和28脚两种，这里仅介绍20脚的UC3875的管脚功能，表1为管脚功能简要说明。 表1 PIN 功能 1 VREF 基准电压 2 E/AOUT 误差放大器输出 3 E/A－误差放大器反相输入 4 E/A＋误差放大器同相输入 5 C/S＋电流检测 6 SOFT－START 软起动 7,15 DELAYSETA/B,C/D 输出延迟控制8,9,13,14 OUTA～OUTD 输出A～D 10 VC（对应PWRGND）驱动输出电源 11 VIN（对应GND）芯片供电电源 12 PWRGND 电源地 16 FREQSET 频率设置端 17 CLOCK/SYNC 时钟/同步 18 SLOPE 陡度 19 RAMP 斜波 20 GND 信号地
UC3875各个管脚的使用说明 管脚1可输出精确的5V基准电压，其电流可以达到60mA。当VIN比较低时，芯片进入欠压锁定状态VREF消失。直到VREF达到4.75V以上时才脱离欠压锁定状态。最好的办法是接一个0.1μF旁路电容到信号地。 管脚2为电压反馈增益控制端，当误差放大器的输出电压低于1V时实现0°相移。 管脚3为误差放大器的反相输入端，该脚通常利用分压电阻检测输出电源电压。 管脚4为误差放大器的同相输入端，该脚与基准电压相连，以检测E/A（－）端的输出电源电压。 管脚5为电流检测端，该脚为电流故障比较器的同相输入端，其基准设置为内部固定2.5V（由VREF分压）。当该脚的电压超过2.5V时电流故障动作，输出被关断，软起动复位，此脚可实现过流保护。 管脚6为软起动端，当输入电压（VIN）低于欠压锁定阈值（10.75V）时，该脚保持低电平，当VIN正常时该脚通过内部9μA电流源上升到4.8V，如果出现电流故障时该脚电压从4.8V下降到0V，此脚可实现过压保护。 管脚7、15为输出延迟控制端，通过设置该脚到地之间的电流来设置死区，加于同一桥臂两管驱动脉冲之间，以实现两管零电压开通时的瞬态时间，两个半桥死区可单独提供以满足不同的瞬态时间。 管脚8、9、13、14为输出OUTA～OUTD端，该脚为2A的图腾柱输出，可驱动MOSFET 和变压器。 管脚10为驱动输出电源电压端（对应管脚12 PWRGND），该脚提供输出级所需电源，Vc通常接3V以上电源，最佳为12V。此脚应接一旁路电容到管脚12 PWRGND。 管脚11为芯片供电电源端（对应管脚20 GND），该脚提供芯片内部数字、模拟电路部分的电源供应，接于电压为12V以上的稳压电源。为保证芯片正常工作，在该脚电压低于欠压锁定阈值（10.75V）时停止工作。此脚应接一旁路电容到信号地。 当电源电压超过欠压锁定阈值时，电源电流（IIN）从100μA猛增到20mA；如果供电电源性能不良，因负载迅速增加导致电压下降，UC3875将立即重新进入UVLO欠压锁定状态。如果接一旁路电容，它就很快脱离欠压锁定状态。 管脚12为驱动输出电源地端。其它相关的阻容网络与之并联，驱动输出电源地和信号地应一点接地以降低噪声和直流降落。
600W半桥型开关稳压电源设计 600W半桥型开关稳压电源设计 摘要 本次设计主要是设计一个600W半桥型开关稳压电源，从而为负载供 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12V恒定，最大电流50A。从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图形的绘制与波形分析等方面的研究。 关键词：半桥变换器；功率MOS管；脉宽调制；稳压电源； 第1章绪论1.1 电力电子技术概况 电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电
力领域的电子技术，它是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科。目前所用的电力电子器件采用半导体制成，故称电力半导体器件。信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换。电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，伴随变换技术和 控制技术的发展而发展的。 电力电子技术可以理解为功率强大，可供诸如电力系统那样大电流、高电压场合应用的电子技术，它与传统的电子技术相比，其特殊之处不仅仅因为它能够通过大电流和承受高电压，而且要考虑在大功率情况下，器件发热、运行效率的问题。为了解决发热和效率问题，对于大功率的电子电路，器件的运行都采用开关方式。这种开关运行方式就是电力电 子器件运行的特点。 电力电子学这一名词是20世纪60年代出现的，“电力电子学”和“电力电子技术”在内容上并没有很大的不同，只是分别从学术和工程技术这2个不同角度来称呼。电力电子学可以用图1的倒三角形来描述，可以认为电力电子学由电力学、电子学和控制理论这3个学科交叉而形成 的。这一观点被全世界普遍接受。 电力电子技术与电子学的关系是显而易见的。电子学可分为电子器件和电子电路两大部分，它们分别与电力电子器件和电力电子电路相对应。从电子和电力电子的器件制造技术上进两者同根同源，从两种电路的分析方法上讲也是一致的，只是两者应用的目的不同，前者用于电力变换， 后者用于信息处理。
工程硕士学位论文 大功率移相全桥软开关电源的设计 THE DESIGN ON SOFT SWITCHING POWER SUPPLY WITH HIGH POWER PHASE-SHIFTED FULL-BRIDGE 雷连方 哈尔滨工业大学 2006年12月
国内图书分类号 : TM92 国际图书分类号: 621.38 工程硕士学位论文 大功率移相全桥软开关电源的设计 硕士研究生：雷连方 导师：刘瑞叶 教授 副导师：肖连存 高工 申请学位：工程硕士 学科、专业：电气工程 所在单位：中国科工集团第三总体设计部 答辩日期：2006年12 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: TM92 U.D.C: 621.38 Dissertation for the Master Degree in Engineering THE DESIGN ON SOFT SWITCHING POWER SUPPLY WITH HIGH POWER PHASE-SHIFTED FULL-BRIDGE C a n d i d a t e：Lei Lianfang Supervisor：Prof. Liu Ruiye Associate Supervisor：Senior Engineer Xiaolianchun Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Electrical Engineering Affiliation：The 3rd Headquarters of China Aerospace Science Industry Company Date of Defence：December,2006 Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of technology
摘要：在对线性稳压集成电路与开关稳压集成电路的应用特性进行比较的基础上，简单介绍了LM2576的特性，给出了基本开关稳压电源、工作模式可控的开关稳压电源和开关与线性结合式稳压电路的设计方案及元器件参数的计算方法。 关键词：LM2576 电源设计 MCU 嵌入式控制系统的MCU一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设计者多习惯采用线性稳压器件（如78xx系列三端稳压器件）作为电压调节和稳压器件来将较高的直流电压转变M CU所需的工作电压。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会大的“热损失”（其值为V压降×I负荷），其工作效率仅为30%～50%[1]。加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭容器内的聚集也加剧了MCU的恶劣工况，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。 而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%[1]。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况
下不需要加装散热片，从而减少了对MCU工作环境的有害影响。 采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为MCU电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。 LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件（如78xx 系列端稳压集成电路）的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。 一、LM2576简介 LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52kHz）和基准稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。LM2576系列包括LM2576（最高输入电压40V）及LM257 6HV（最高输入电压60V）二个系列。各系列产品均提供有3.3
移相全桥为主电路的软开关电源设计详解 2014-09-11 11:10 来源：电源网作者：铃铛 移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰，降低损耗，提高开关频率。如何以UC3875为核心，设计一款基于PWM软开关模式的开关电源?请见下文详解。 主电路分析 这款软开关电源采用了全桥变换器结构，使用MOSFET作为开关管来使用，参数为1000V/24A。采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS。电路结构简图如图1，VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，用来实现滞后臂VT3、VT4的ZCS，Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T 为主变压器，副边由VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。 图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图 其基本工作原理如下： 当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4，而是根据输出反馈信号决定移相角，经过一定时间后再关断VT4，在关断VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电压关断。 由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时开通VT2，则VT2即是零电压开通。 当C1充满电、C2放电完毕后，由于VD2是导通的，此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压，原边电流开始减小，但继续给Cb 充电，直到原边电流为零，这时由于VD4的阻断作用，电容Cb不能通过VT2、
基于移相全桥软开关技术的应用1.引言 随着科技的发展，电力电子设备不断更新，电源称为了现代工业、国防和科学研究中不可缺少的电气设备。为了触发、驱动开关变换器的功率开关管，研制适应越来越高性能要求的开关电源，近年来出现了PWM（脉宽调制）型变换器。PWM技术应用广泛，构成的变换器结构简单，它对常用的线性调节电源提出挑战，在减小体积的同时获取更大的功率密度和更高的系统效率[1,2]。为了拓展开关电源的应用场合，电源工作频率逐渐提高，高频化成为其重要发展方向，同时也是减小开关电源尺寸的最有效手段。然而高频PWM 变换器在传统硬开关方式工作下，功率管损耗较为严重，系统效率不高，随着开关频率的逐步提高，损耗相继增大[3,4]。为此，必须采取措施以提高高频开关变换器的效率，人们研究了软开关技术，除了减小开关损耗外，软开关技术应用还大大降低了开关噪声、减小了电磁干扰。 2.软开关技术概况及发展 目前广泛应用的DC-DC PWM功率变换技术是一种硬开关技术。所谓“硬开关”是指功率开关管的开通或者关断是在器件上的电压或者电流不等于零的状态下进行的，即强迫器件在其电压不为零时开通，或电流不为零时关断。 调高开关频率是开关变换技术的重要的发展方向之一。其原因是高频化可以使开关变换器的体积、重量大为减小，从而提高变换器的功率密度。为了使开关电源能够在高频下高效率的运行，高频软开关技术不断的发展，所谓“软开关”指的零电压开关（Zero Voltage Switching, ZVS）或零电流开关（Zero
Current Switching, ZCS）[5]。它是应用谐振原理，使开关变换器的开关器件中电流（或电压）按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，使器件关断；或者电压为零时，使器件开通，实现开关损耗为零。 再加入一些说明 3.移相全桥DC-DC技术 传统的全桥（full-bridge简称FB）PWM变换器适用于输出低电压、大功率的情况，以及电源电压和负载变流变换大的场合。其特点是开关频率固定，便于控制[6,7]。为了提高变换器的功率密度，减少单位输出功率的体积和重量，需要将开关频率提高到更高频率上（1MHz级水平）。为了避免开关工程中的损耗随频率增加而急剧上升，人们在移相控制（phase-shifting-control PSC）技术的基础上，利用功率MOS管的输出电容和输出变压器的漏感作为谐振元件，使FB PWM变换器四个开关管依次在零电压下导通，实现横频率软开关，称为PSC FB ZVS-PWM（简称FB ZVS-PWM）变换器[8]。由于减少了开关过程中的损耗，可以保证变换器效率达到80%-90%，并且不会发生开关应力过大的问题。现在FB ZVS-PWM开关变换器已经广泛应用于通信和电源等系统中。 再加入一段话 4.DC-DC变换器的设计 本文应用移相全桥的拓扑结构如所示： 图 1主电路拓扑结构 本文采用变换器在变压器原边串联一个阻断电容，在变压器原边电压等于零时，不仅仅依靠导通管的管压降，而主要是阻断电容上的压降使变压器原边
编号：E甲0904 2007全国大学生电子设计竞赛题目E： 《开关稳压电源》 参赛学生：李泉泉、满中甜、董学峰 指导教师：刘晓军、郑亚民、周强 学校：山东大学威海分校 院系：信息工程学院 2007年9月6日
开关稳压电源（E题） 摘要 该电源以单端反激式DC-DC变换器为核心。市电通过自耦式调压器，隔离变压器，整流滤波后产生直流电压，经DC-DC变换得到题目所需输出电压，实现了开关稳压电源的设计。DC-DC变换器采用脉宽调制器（PWM）UC3842，通过调节 在30V～36V范围内可调；微控制器与键盘显示构成了占空因数使得输出电压U O 控制显示模块，能对输出电压进行键盘设定和步进调整，并显示输出电压、电流的测量和数字显示功能，形成了良好的人机界面。 关键词：DC-DC变换器，脉宽调制器（PWM） 1方案论证 1.1DC-DC主回路拓扑 适合本系统的DC-DC拓扑结构为单端反激式DC-DC变换器，利用UC3824芯片作为控制核心，该芯片抗电压波动能力强，并可使负载调整率得到明显改善，而且其频响特性好，稳定裕度大，过流限制特性好，具有过流保护和欠压锁定功能。 1.2控制方法及实现方案 手动输出电压调节采用电位器改变取样回路的上下比电阻比值来改变输出电压，使其满足题目要求，该方案电路结构简单，实现方便。 键盘设定通过单片机改变模拟开关接通通道，选取取样回路的电阻节点位置，改变取样回路的上下比电阻比值来改变输出电压，实现发挥部分的键盘设定功能。 1.3提高效率的方法及实现方案 在DC-DC变换器中，主要消耗功率的元件有主回路的开关管、续流二极管、储能电感等部件。本设计中提高效率的措施主要有： 通过增加电感线径减小电感阻值； 采用低内阻的高效率MOSFET作为主回路的开关元件； 采用高速低正相压降的肖特基二极管降低其功耗。 2电路设计与参数计算 2.1电路整体设计 本设计以DC-DC变换器为核心，辅以隔离变压、整流滤波、控制显示等功能模块，完成开关稳压电源各项功能（见图1 系统框图）。
电力电子课程设计说明书 全桥型开关稳压电源设计 摘要 本次课程设计了一台输出电压为48V稳压范围宽、大功率的全桥型开关稳压电源、并给出了设计波形图。 该课程设计主要运用了软开关PWM技术。给出了全桥整流电路、逆变电路驱动电路、控制电路的具体设计方法。本全桥型开关稳压电源最大功率达1000W，输出电流约为20A，设计采用了AC／DC／AC／DC变换方案。一次整流后的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经全桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。 在设计中首先画出主电路图，主电路图由整流电路、逆变电路组成。全桥电路的开关元件使用的是MOSFET。全桥移相电路采用UC3875控制芯片，并作数据处理，MATLAB仿真作出了不同角度的仿真波形图。并说明其工作原理，再通过基本计算，选择触发电路和保护电路的结构以及晶闸管的型号和变压器的变比及容量，完成本设计的任务。 关键词：开关电源；全桥；PWM控制电路；整流；逆变；高频变压器 ABSTRACT
The curriculum design a output voltage 48V voltage wide range, high power full bridge switch regulated power supply and given the waveform diagram is designed. This course design mainly uses the soft switch PWM technology. The design method of the circuit and the control circuit of the whole bridge rectifier circuit and the inverter circuit are given.. The full bridge switch regulated power supply maximum power up to 1000W, output current is about 20a, designed using AC / DC / AC / DC converter scheme. A rectified DC voltage, by means of active power factor correction link to improve the power factor of the system, again after full bridge converter inverter circuit, by the high frequency transformer isolated buck. Finally, the output DC voltage. In the design, the main circuit diagram is drawn, the main circuit diagram is composed of the rectifier circuit and the inverter circuit.. The switching element of the whole bridge circuit is MOSFET. The full bridge phase shifted circuit uses UC3875 control chip, and data processing, MATLAB simulation to make a different angle of the simulation waveforms. And explain its working principle, again through the basic calculation, select trigger circuit and protection circuit structure and thyristor model and transformer ratio and capacity, complete the design task. Key words switching power supply; full bridge; PWM control circuit; rectifier; inverter; HF transformer 目录
开关电源的设计 同组参与者：李方舟、周恒、张涛开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和 调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在 目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也 为脉宽调制（PWM）型。 开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电 压变化范围宽，节约能耗等优点。 开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开 通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压； 通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率 调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期 恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为 周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够 最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如 图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电 压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然 后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控 制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源， 如图1-1所示；
图1-1 一开关转换电路 1：滤波电路 输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器. 图1-2 2.电压保护电路 如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的
击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。 图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路 电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。
一种新型电流型移相全桥软开关变换器 0 引言 开关电源的发展趋势是高频、高功率密度、高效率、模块化以及低的电磁干扰(EMI)等，但传统的硬开关变换器不仅存在严重的电磁干扰(EMI)，而且功率管的开关损耗限制了开关频率的提高，软开关应运而生。目前实现软开关主要有两种方法：一为零电压(ZVS)开关，另一种为零电流(ZCS)开关。 全桥DC／DC变换器广泛应用于中大功率的场合。根据其输入端为电容或者是电感，全桥变换器可分为电流型和电压型两种。过去的数十年问，电压型全桥变换器的软开关技术得到深入研究。而电流型却没有得到足够的重视。事实上，电流型变换器具有很多的优点。最显著的优点之一是在多路输出的应用场合中，它相当于将滤波电感放置于变压器的原边，因而整个电路仅需要这一个电感。 本文提出了一个采用移相控制的新型电流型全桥变换器，引入辅助电路来帮助两个上管实现零电压工作，利用变换器的寄生参数(变压器的漏感)来实现两个下管零电流工作。分析了它的工作原理以及实现软开关的条件，并最终在Pspice仿真中验证了理论的正确性。 l 工作原理 图l所示为本人所提出的电流型移相控制PWM DC／DC全桥变换器。Lin 为输入电感，Llk为变压器的漏感，CS1、CS2是和两个上管VT1、VT2并联的电容，VTa1、VTa2是辅助开关，Lrl、Lr2是谐振电感。 该变换器一个周期内共有十个开关模态，为了便于分析，我们作如下假设： a．所有电感、电容、开关管和变压器均为理想器件。 b．输入电感Lin足够大，在一个开关周期中，输入电流Iin基本上可视为不变。 c．输出电容Co足够大，在一个开关周期中，输出电压Uo基本上可视为不变； d．输入电感Lin远大于谐振电感Llk. e. 特征阻抗谐振角频率为变压器的变化。 各主要变量波形如图2所示，各开关模态的等效电路如图3所示。
全桥移相开关电源设计毕业论文 目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 第一章引言 (4) 1.1开关电源简介 (4) 1.2开关电源的发展动向 (4) 1.3本设计的主要容 (5) 第二章相关电力电子器件介绍 (6) 2.1二极管 (6) 2.2双极型晶体管 (7) 2.3光电三极管 (8) 2.4场效应管 (8) 第三章 UC3875原理和应用 (10) 3.1 UC3875简介 (10) 3.1.1 uc3875各个管脚简要说明 (10) 3.1.2 uc3875的特点 (12) 3.2UC3875的应用 (12) 第四章 PWM控制技术 (14) 4.1PWM控制 (14) 4.1.1 PWM控制的基本原理 (14) 4.1.2 PWM控制具体过程 (15) 4.1.3 PWM控制的优点 (15) 4.1.4 几种PWM控制方法 (16) 4.2PWM逆变电路及其控制方法 (18) 4.2.1 计算法和调制法 (18) 4.2.2 异步调制和同步调制 (21) 第五章电力变换电路介绍 (23) 5.1整流电路 (23) 5.1.1 桥式不可控整流电路 (23) 5.1.2 单相桥式全控整流电路 (24) 5.2逆变电路 (25)
5.2.1逆变电路的基本工作原理 (26) 5.2.2电压型逆变电路 (26) 第六章 ZVS-PWM全桥移相开关电源设计 (28) 6.1电路图设计 (28) 6.2电路图原理 (28) 总结 (32) 致谢 (33) 参考文献 (34)
第一章引言 1.1开关电源简介 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，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阔的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。 SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。 开关电源的三个条件 1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态 2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频 3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流 人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。