新颖小功率集成的AC-DC转换器方案介绍

AC/DC换流器在电力电子技术的许多应用领域中，通常需要将工频的正弦交流电能变换为直流电能，即AC/DC转换。

AC/DC换流器，又称为整流器，是通过半导体开关器件（如SCR、GTO、GTR、IGBT和功率MOSFET等）的开通和关断作用，把交流电能变换成直流电能的一种电力电子变换器。

一、AC/DC换流器的分类根据AC/DC换流器所用开关器件的不同，可以分为以下两类：1.不可控整流器：此类整流器所用的电力电子开关器件为二极管，利用二极管的单向导电性，使DC端的电流方向一定，从而实现AC到DC的转换。

此类整流器工作原理简单，使用和维护方便，并且易于制成大电容设备，目前广泛应用于开关直流电源、交流电机变频调速装置，直流伺服驱动等。

但是，二极管不可控整流器由于直流输出的电压极性不可改变，因而电能只能从交流一侧传送到直流一侧的系统中。

2.可控整流器：此类整流器所用的电力电子开关器件可以通过触发信号控制其开通或关断。

可控的电力电子开关器件又分为半控型器件和全控型器件，如晶闸管属于半控型器件，触发信号只能控制器件的开通，不能控制器件的关断；IGBT，GTO，IGCT等属于全控型器件，触发信号不仅控制器件的开通，也能控制器件的关断。

二、AC/DC换流器的应用1.高压直流输电：相比于交流输电，直流输电有许多优点，适合远距离，大功率输电。

进行直流输电的首要任务是将工频的交流电能转换为直流电能，即AC/DC转换，然后经过直流线路输送到另一端，再经过DC/AC转换，变为工频交流电能。

由于我们要通过换流器对电能的传输进行控制，在直流输电中所用的是可控的AC/DC换流器。

2.作为直流电源。

在需要直流电源的场合，通过AC/DC换流器将交流电能变换为直流电能作为直流电源。

比如作为直流电机的电源，作为电池的充电电源，直流电器设备的驱动电源等。

3.非工频交流电源。

为了产生不同于工频的交流电源，首先要将工频交流电能转换为直流电能，即AC/DC转换，再通过DC/AC转换产生不同频率的交流电能。

（二 ○ ○ 七 年 六 月本科毕业设计说明书 题 目：便携式D C /A C 逆变电源设计 学生姓名：x x 学 院：x x 系 别：自动化系 专 业：自动化 班 级：自动化x x 指导教师：x x摘要随着电力电子技术的发展，尤其是功率MOSFET管和软开关技术的发展，便携式DC/AC逆变电源得以应用。

本课题设计的便携式DC\AC逆变器用于24V直流电变换成220V\50Hz的交流电。

在设计中，DC\DC部分采用反激式升压整流结构，变压器采用EI型功率铁氧体磁芯变压器，DC\AC侧采用半桥式逆变结构。

在本设计中还应用了100kHz PWM 波对直流升压侧进行调制。

在半桥逆变部分，用单片机生成50Hz SPWM波对逆变进行脉宽调制，其优点在于调制出来的电压信号谐波分量小、功率因数高、电压波形更接近正弦波。

本课题所设计的产品主要用于解决便携式数码产品和手机的充电问题。

因为在有些环境之下，并不能够找到可以为上述产品充电的交流电源，比如在汽车中和旅途中往往只能够提供直流电源。

本产品很好的解决了这类问题，所以本产品的市场推广前景很好。

关键词：DC\DC；DC\AC；变压器；PWM；SPWMAbstractWith the development of Power Electronics Technology and especially power MOSFET and soft-switch technology, DC / AC inverter power source for portable products was applied widely.This project design portable DC \ AC inverter for the usage of 24V DC converted into 220V \ 50Hz AC. Power demand load of 10 W, the output waveform for better quality sine wave. In the design, the part of DC \ DC uses the flyback booster rectifier structure. In this design it uses 100 kHz PWM wave to modulate the DC Boost right side. In the part of the half-bridge inverter, it generates 50 MCU Hz SPWM wave inverter for pulse width modulation, The advantage is that the sine wave modulation signal voltage harmonic components are small, the power factor is high, the voltage wave forms closer to the sine wave shape.The product used for resolving the portable digital products and cell phone charger problem. In some environment, we can not find the 220v AC power for charging. for instance, when you are on the trip .the train and the car don’t supply 220V AC power.This product solve those problems well, so the product will have a good prospects for promotion.Keywords: DC\DC；DC\AC；Transformer；PWM；SPWM目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究的相关理论概述及方案的初选 (1)1.3系统框图的确定 (1)第二章 DC/DC 电路的设计 (3)2.1DC/DC电路的相关理论 (3)2.1.1 DC/DC变换器的拓扑类型 (3)2.1.2单管反激式变换器 (3)2.2反激式变压器的设计 (6)2.2.1设计用基本参数设置及 (6)2.2.2变压器的设计 (6)2.2.3 变压器设计的定量计算 (7)2.2.4 变压器材料 (11)2.3调制电路的设计 (12)2.3.1 TL494的介绍 (12)2.3.2 TL494的工作原理 (12)第三章 DC/AC电路设计 (15)3.1半桥型逆变电路 (15)3.1.1 半桥电路的定量分析 (16)3.1.2 半桥电路的元器件选择 (16)第四章 SPWM调制电路的设计 (17)4.1正弦波脉宽调制 (17)4.1.1正弦波脉宽调制简介 (17)4.1.2SPWM脉宽调制的优点 (17)4.1.3SPWM脉宽调制的生成方法 (18)4.2改进型SPWM生成技术的介绍 (19)4.3SPWM的软件实现 (20)4.4SPWM的硬件实现 (21)4.4.1硬件实现的方法 (21)4.4.2硬件电路的介绍 (21)第五章结论 (23)参考文献 (24)附录 (25)谢辞 (28)第一章绪论1.1 课题背景随着人们生活水平的提高，人身边的手机、MP3及数码类产品逐渐增多。

低功耗DC-DC变换器摘要本文介绍了低功耗直流-直流（DC-DC）变换器的原理、优势和应用。

低功耗DC-DC变换器是一种电子设备，用于将一种直流电源电压转换为另一种直流电源电压，同时实现高效率和节能。

通过采用先进的控制算法和高效率转换器拓扑结构，低功耗DC-DC 变换器在实际应用中具有广泛的用途和优点。

引言在许多电子设备中，需要使用不同电压级别的电源。

传统上，采用线性稳压器来完成不同电源电压的转换，但这种方法效率低下且浪费能量。

为了提高能源利用率、减小体积和降低成本，低功耗DC-DC变换器应运而生。

原理低功耗DC-DC变换器工作原理基于电感和电容的原理。

它通过周期性开关来控制电感上的电流，从而实现能量的传输和变换。

当开关关断时，电感中储存的能量将通过二极管传输到输出端，实现输出电压的稳定。

低功耗DC-DC变换器可以通过调整开关周期、占空比和频率来实现不同的输出电压。

优势低功耗DC-DC变换器具有以下优点：- 高效率：采用先进的控制算法和高效率转换器拓扑结构，使得能量转换效率高达90%以上。

- 稳定性：通过反馈控制和滤波器设计，可以实现稳定的输出电压和电流。

- 紧凑性：相比传统的线性稳压器，低功耗DC-DC变换器体积更小，适用于空间受限的应用场景。

- 可调性：通过调整控制参数，可以实现不同的输出电压和电流，满足不同设备的需求。

应用低功耗DC-DC变换器广泛应用于各种电子设备和系统中，包括：- 移动设备：如智能手机、平板电脑和便携式音频设备等。

- 电子工艺设备：如可穿戴设备、医疗设备和工业自动化设备等。

- 芯片和集成电路：用于提供稳定的电源电压和电流。

结论低功耗DC-DC变换器是一种高效能量转换设备，具有多种优点和广泛的应用。

通过不断改进控制算法和转换器结构，低功耗DC-DC变换器在提高能源利用率和减小设备体积方面发挥着重要作用。

在未来的发展中，我们可以期待低功耗DC-DC变换器在更多领域的应用和改进。

微型电流模式升压DCDC变换器微型电流模式升压DC-DC变换器是一种常用的电力转换设备，其主要功能是将低电压转换为高电压。

这种变换器在许多应用领域中广泛使用，例如电子设备、通信系统以及电动汽车等。

本文将介绍微型电流模式升压DC-DC变换器的工作原理、拓扑结构、控制策略以及一些应用实例。

微型电流模式升压DC-DC变换器的工作原理基于能量转移的原理。

当输入电压经过变压器被转换成高电压时，能量也随之转移到输出端。

变压器的工作原理是基于电感耦合的原理，在实际应用中，一般采用高频变压器。

变压器的一侧作为输入端，另一侧作为输出端。

在输入端，通过交流信号产生磁场，磁场通过磁耦合作用传输到输出端。

微型电流模式升压DC-DC变换器有多种拓扑结构，其中最常见的是Boost拓扑结构。

Boost拓扑结构由一个开关管、一个电感和一个输出电容组成。

开关管介于输入电压和地之间，通过开关周期性地打开和关闭来实现能量转换。

当开关管关闭时，电感储存磁能，并提供能量给输出电容；当开关管打开时，电感的缓冲电压提供能量给负载。

微型电流模式升压DC-DC变换器的控制策略是关键技术之一、常见的控制策略有脉宽调制（PWM）和电流模式控制（CMC）。

PWM控制策略通过调节开关管的占空比来控制输出电压。

CMC控制策略则通过调节电感电流来控制输出电压。

CMC控制策略在负载变化大的情况下具有较好的稳定性和动态响应性能。

微型电流模式升压DC-DC变换器在许多应用中具有重要的作用。

例如，电子设备中的分压转换器常采用该变换器来提供所需的电源电压。

通信系统中的放大器也常采用该变换器来达到增益效果。

电动汽车中的充电器也需要该变换器将输入电压转换为适合电池充电的电压。

综上所述，微型电流模式升压DC-DC变换器是一种常用的电力转换设备，其工作原理基于能量转移的原理。

Boost拓扑结构是其中最常见的一种。

控制策略采用PWM和CMC方式。

该变换器在电子设备、通信系统以及电动汽车等领域中有着广泛的应用。

一种高效率AC-DC变换器的实现方案一种高效率AC/DC变换器的实现方案提要：本文提出一种高效率AC-DC变换器的实现思路，对实现高效率的各环节的效率分析，提出实现的方案，最后，给出实验数据。

输入电压为85V输出24V的电源效率约为93%。

在一般开关电源的设计方案中，开关损耗和器件的导通损耗（特别是整流器件的导通损耗）是困扰开关电源设计者的一大难题。

当效率达到一定程度后，再进一步提高效率深感困难，甚至无从下手。

尽管采用了有源箝位、移相零电压开关、同步整流器等先进的，使电源效率得到一些提高，但是所付出的代价也是很大的。

能在用常规的电路拓扑基础上加以改进，得到所希望的高效率，是当今电源设计的热点和最经济的方案。

为实现这一目标通常的设计手段很难达到的，欲实现并超过这一目标必须明确各部分的损耗，并设法减小甚至消除其中的某些损耗。

1损耗及效率分析开关电源的损耗基本上有以下几个构成：输入电路损耗、主开关的导通损耗和开关损耗、控制电路损耗、变压器损耗、输出整流器损耗。

1.1输入电路损耗主要有电源滤波器的寄生电阻上的损耗，通常在输入功率的百分之零点几，实际上几乎没有温升，故可以忽略不计；限制浪涌电流的负温度系数热敏电阻上的损耗，通常不到输入功率的1％；输入整流器损耗，约输入功率的1％。

整个输入电路损耗约输入功率的1％-1.5％。

以上损耗一般无法进一步减小。

1.2主开关上的损耗主开关上的损耗可分为导通损耗和开关损耗，交流输入电压范围在85V~264V时，以85V的开关管导通损耗最高，在264V时开关损耗最高。

在各种电路拓扑中反激式变换器的开关损耗和导通损耗最高，以尽可能不采用为好。

单端正激（包括双管箝位电路拓扑）因其最大占空比不会大于0.7也尽可能不采用为好。

惟有桥式（全桥与半桥）和推挽电路拓扑有可能实现高效率功率变换。

但是，欲明显减小甚至消除开关损耗并且不附加缓冲（谐振）电路，同时采用简单、常规的PWM控制方式是实现高效功率变换的目标。

无变压器的低成本非隔离式AC/DC降压转换器方案【关键词摘要】非隔离AC/DC电源芯片XD308H BUCK电路无变压器220V转5V220V转12V220V转24V380V转5V380V转12V380V转24V【概述】非隔离AC-DC电源芯片降压电路，一般采用BUCK电路拓扑结构，常见于小家电控制板电源以及工业控制电源供电。

其典型电路规格包含5V/500mA、12V/500mA和24V/500mA等，满足六级能效要求。

可通过EFT、雷击、浪涌等可靠性测试，可通过3C、UL、CE等认证。

其特点是：电路简单、BOM成本低（外围元件数目极少：无需变压器、光耦）,电源体积小、无音频噪音、损耗小发热低。

1）220V转5V降压电路：输入12~380Vac，输出5V/500mA如图1所示的电路为一个典型的输出为5V/500mA的非隔离电源。

它通常应用于家用电器的(电饭煲、洗衣机及其它白色家电)。

此电路还适合于其它非隔离供电的应用，比如LED驱动、智能电表、加热器以及辅助电源和工业控制等。

电源系统带有各种保护，包括过热保护（OTP）、VCC欠压闭锁（UVLO）、过载保护（OLP）、短路保护（SCP）等。

电路特点：无噪音,发热低。

220V转5V降压电路输入级由保险电阻RF1、防雷压敏电阻RV1、整流桥堆D1、EMI滤波电容C4和C5以及滤波电感L2组成。

保险电阻RF1为阻燃可熔的绕线电阻，它同时具备多个功能：a)将桥堆D1的浪涌电流限制在安全的范围；b)差模噪声的衰减；c)在其它任何元件出现短路故障时，充当输入保险丝的功能(元件故障时必须安全开路，不应产生任何冒烟、冒火及过热发光现象)。

压敏电阻RV1用于防雷保护，提高系统可靠性。

功率处理级由宽电压高效率电源芯片XD308H、续流二极管D2、输出电感L1及输出电容C3构成。

2）220V转12V降压电路：输入32~380Vac，输出12V/500mA如图2所示的电路为一个典型的输出为12V/500mA的非隔离电源。

DC-DC AC-DC电源的小型化轻量化设计方案近年来各种电子产品向小型化和微型化发展，并以大爆炸的形式进入人们的生活。

其中供电电源的体积及重量占了整个产品的一大部分，电源变压器、电源控制IC、MOS管、整流二极管、电解电容及瓷片电容等元器件是电源电路中必不可少的重要元器件。

我们应该怎样在这些器件上下功夫，把电源的体积逐步缩减？首先我们来对比一下，那些胖瘦不一的电源产品。

他们到底差在什么地方，是哪些应用和技术使它们变得不一样。

同样要求同样品质的电源，大家肯定希望选用小体积重量轻的电源。

我们如何能在保证电源性能基础上减小电源体积及重量呢？有哪些措施及新技术可以采用？下面介绍几种减小电源体积空间的方法一、DC-DC芯片增加同步整流，减小电源体积及重量：同步整流是采用通态电阻极低的功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。

MOS管的开通损耗会大大降低，同样功率的电源MOSFET一般采用PCB散热即可，而用二极管整流需要采用散热片。

二、AC-DC电源采用原边反馈，节省部分器件：原边反馈（PSR）的AC-DC控制技术是最近10年间发展起来的新型AC-DC控制技术，与传统的副边反馈的光耦加TL431的结构相比，其最大的优势在于省去了这两个芯片以及与之配合工作的一组元器件，这样就节省了系统板上的空间，在保证可靠性的基础上还降低了电路成本。

MPS目前有5~15W的一系列的原边反馈控制芯片方案，MP020是集成700V MOSFET的恒压恒流（CV/CC）开关芯片，能轻松实现高精度的稳压和恒流输出。

三、小型化电源模块应用，缩小产品体积：电源模块可以直接贴装在印制电路板上，同时由于采用灌胶模块设计，模块产品在体积、散热、可靠性方面都很有优势。

AC-DC电源往往需要满足一些安全距离，导致AC-DC部分电路面积较大，AC-DC电源模块由于采用灌胶封装，可以大大减小各元器件及布线之间的距离，可以大大提高电源的功率密度。