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一款基于UC2844的单端反激式高频稳压开关电源
摘要：本文设计了一种以UC2844电流型PWM控制器控制，多路输出的单端反激式开关电源。
根据UC2844的电流控制模式给出以单端反激式拓扑结构和峰值电流PWM技术为基础的设计方法，通过测试得到的信号波形说明了本方法设计出的开关电源可以减小纹波和提高电源效率，保证电压的稳定输出。
随着电力电子技术的高速发展，功率器件的不断更新，PWM技术的发展日趋完善，使开关电源在通讯、航空、航天、工业自动化及仪表仪器等领域得到了广泛的发展。
其中，以电流型PWM(脉宽调制)控制器为核心的高频开关电源由于具有体积小、重量轻、效率高、线路简洁、可靠性高以及具有较强的自动均衡各路输出负载的能力等优点，非常适合用于中小功率的场合，越来越受到市场的青睐。
本文设计了一种以单端反激式拓扑结构和峰值电流PWM技术设计的新式开关电源，它可以更加有效地减小纹波和提高电源效率，保证了稳定电压的输出。
反激式高频稳压开关电源的设计
电源电路主要由单端反激式变换电路和PWM控制电路两部分组成。
设计的目的是将交流电压经过整流滤波后的直流电压转换成两路24V和3.3V的输出，实现对负载的供电。
整体思路是：电流型PWM控制器UC2844通过对电流电压的检测，改变输出电流信号，调整变换器中的开关管导通与截止，从而改变变换器中的峰值电流，达到调节输出电压的目的，保证24V和3.3V的稳定输出。
在整个设计中，以UC2844为核心的反馈控制电路是关键，具有动态响应快、外围电路简单等优点，可以精准、快速地调节输出电。
开关型稳压电源的工作原理开关型稳压电源是一种通过开关元件进行高效能稳压的电源设备。
它采用开关元件（ 通常为晶体管或MOSFET）以高频率开关的方式来调整输出电压，从而实现稳压。
以下是开关型稳压电源的主要工作原理：1.整流：首先，交流电源输入会经过整流电路，将交流电转换为直流电。
这通常使用整流桥等元件实现。
2.滤波：直流电经过整流后可能会包含一些脉动成分，为了去除这些脉动，通常使用滤波电容进行滤波处理，使输出电压更趋于稳定。
3.开关调节：开关型稳压电源的核心是开关调节部分。
这部分包括一个开关元件（通常为晶体管或MOSFET）、一个能够调整开关频率的控制电路和一个输出变压器。
4.开关频率调节：控制电路会根据输出电压的变化情况，调整开关频率。
通过高频率的开关操作，可以更精细地控制输出电压，实现稳压。
5.变压器工作：输出变压器是一个重要的组成部分，通过开关调节，可以改变变压器的工作状态，从而调整输出电压。
通过变压器的变压比例，可以实现输出电压的调节。
6.反馈控制：稳压电源通常采用反馈控制，通过比较输出电压与设定的目标电压，产生一个误差信号。
这个误差信号用于调整开关频率，使输出电压保持稳定。
7.过载和过压保护：开关型稳压电源通常配备有过载和过压保护机制，以防止电源或负载发生故障时损坏设备。
这些保护机制可以通过监测电流和电压进行触发。
8.输出滤波：最后，输出电压还可能通过输出滤波电路进行进一步的滤波，以确保输出信号的纯净性。
开关型稳压电源以其高效能和小体积的特点在电子设备、通信设备、计算机等领域得到广泛应用。
由于采用开关调节的方式，开关型稳压电源相比线性稳压电源能够更有效地调整电压，减少功耗和体积。
Application ReportSNVA021C–October1999–Revised April2013 AN-1149Layout Guidelines for Switching Power SuppliesABSTRACTWhen designing a high frequency switching regulated power supply,layout is very ing a good layout can solve many problems associated with these types of supplies.The problems due to a bad layout are often seen at high current levels and are usually more obvious at large input to output voltage differentials.Some of the main problems are loss of regulation at high output current and/or large input to output voltage differentials,excessive noise on the output and switch waveforms,and ing the simple guidelines that follow will help minimize these problems.Contents1Inductor (2)2Feedback (2)3Filter Capacitors (2)4Compensation (2)5Traces and Ground Plane (2)6Heat Sinking (2)List of Figures1Step-Up Switching Regulator Schematic (3)2Bad Layout Example (3)3Good Layout Example,Top Layer (3)4Good Layout Example,Bottom Layer (3)All trademarks are the property of their respective owners.1 SNVA021C–October1999–Revised April2013AN-1149Layout Guidelines for Switching Power Supplies Submit Documentation FeedbackCopyright©1999–2013,Texas Instruments IncorporatedInductor 1InductorAlways try to use a low EMI inductor with a ferrite type closed core.Some examples would be toroid and encased E core inductors.Open core can be used if they have low EMI characteristics and are located a bit more away from the low power traces and components.It would also be a good idea to make the poles perpendicular to the PCB as well if using an open core.Stick cores usually emit the most unwanted noise. 2FeedbackTry to run the feedback trace as far from the inductor and noisy power traces as possible.You would also like the feedback trace to be as direct as possible and somewhat thick.These two sometimes involve a trade-off,but keeping it away from inductor EMI and other noise sources is the more critical of the two.It is often a good idea to run the feedback trace on the side of the PCB opposite of the inductor with aground plane separating the two.3Filter CapacitorsWhen using a low value ceramic input filter capacitor,it should be located as close to the VIN pin of the ICas possible.This will eliminate as much trace inductance effects as possible and give the internal IC rail a cleaner voltage supply.Some designs require the use of a feed-forward capacitor connected from theoutput to the feedback pin as well,usually for stability reasons.In this case it should also be positioned as close to the IC as ing surface mount capacitors also reduces lead length and lessens thechance of noise coupling into the effective antenna created by through-hole components.4CompensationIf external compensation components are needed for stability,they should also be placed closed to the IC.Surface mount components are recommended here as well for the same reasons discussed for the filter capacitors.These should not be located very close to the inductor as well.5Traces and Ground PlaneMake all of the power(high current)traces as short,direct,and thick as possible.It is a good practice on a standard PCB board to make the traces an absolute minimum of15mils(0.381mm)per Ampere.Theinductor,output capacitors,and output diode should be as close to each other possible.This helps reduce the EMI radiated by the power traces due to the high switching currents through them.This will alsoreduce lead inductance and resistance as well,which in turn reduces noise spikes,ringing,and resistive losses that produce voltage errors.The grounds of the IC,input capacitors,output capacitors,and output diode(if applicable)should be connected close together directly to a ground plane.It would also be agood idea to have a ground plane on both sides of the PCB.This will reduce noise as well by reducing ground loop errors as well as by absorbing more of the EMI radiated by the inductor.For multi-layerboards with more than two layers,a ground plane can be used to separate the power plane(where the power traces and components are)and the signal plane(where the feedback and compensation andcomponents are)for improved performance.On multi-layer boards the use of vias will be required toconnect traces and different planes.It is good practice to use one standard via per200mA of current if the trace will need to conduct a significant amount of current from one plane to the other.Arrange the components so that the switching current loops curl in the same direction.Due to the wayswitching regulators operate,there are two power states.One state when the switch is on and one when the switch is off.During each state there will be a current loop made by the power components that are currently conducting.Place the power components so that during each of the two states the current loop is conducting in the same direction.This prevents magnetic field reversal caused by the traces between the two half-cycles and reduces radiated EMI.6Heat SinkingWhen using a surface mount power IC or external power switches,the PCB can often be used as theheatsink.This is done by simply using the copper area of the PCB to transfer heat from the device.For information on using the PCB as a heatsink for that particular device,see the device-specific data sheet.This can often eliminate the need for an externally attached heatsink.2AN-1149Layout Guidelines for Switching Power Supplies SNVA021C–October1999–Revised April2013Submit Documentation FeedbackCopyright©1999–2013,Texas Instruments Incorporated Heat Sinking These guidelines apply for any inductive switching power supply.These include step-down(Buck),step-up (Boost),Flyback,inverting Buck/Boost,and SEPIC among others.The guidelines are also useful for linear regulators,that also use a feedback control scheme,that are used in conjunction with switching regulators or switched capacitor converters.Some layout pictures are included:Figure1shows step-up switching regulator schematic to be used for some layout examples.Figure2is an example of a bad layout thatviolates many of the suggestions given.Figure3and Figure4show an example of a good layout thatincorporates most of the suggestion given.Figure1.Step-Up Switching Regulator SchematicFigure2.Bad Layout Example Figure3.Good Layout Example,Top Layer3 SNVA021C–October1999–Revised April2013AN-1149Layout Guidelines for Switching Power Supplies Submit Documentation FeedbackCopyright©1999–2013,Texas Instruments IncorporatedHeat Sinking Figure4.Good Layout Example,Bottom Layer4AN-1149Layout Guidelines for Switching Power Supplies SNVA021C–October1999–Revised April2013Submit Documentation FeedbackCopyright©1999–2013,Texas Instruments IncorporatedIMPORTANT NOTICETexas Instruments Incorporated and its subsidiaries(TI)reserve the right to make corrections,enhancements,improvements and other changes to its semiconductor products and services per JESD46,latest issue,and to discontinue any product or service per JESD48,latest issue.Buyers should obtain the latest relevant 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开关型稳压电源介绍1、开关型稳压电源的组成开关型稳压电源（简称开关电源）的基本电路一般由线性滤波器、整流滤波器、功率变换器和稳压控制电路组成。
开关电源构成框图如下图所示。
▲开关电源构成框图线性滤波器又称电磁干扰（ＥＭＩ）滤波器、噪声滤波器（ＰＮＦ）、电源滤波器等，它是２０世纪８０年代问世的一种新型器件，防止电网中的干扰脉冲进入整流滤波电路，同时也阻碍本机产生的噪声反馈到公共电网，输出直流高压加到功率变换器进行功率变换，向负载输出符合要求的直流电压。
开关电源控制器一般包括取样、比较放大、基准源和控制调整电路等，当某种原因使输出电压不稳定时，通过开关电源控制器自动调整功率变换器中的功率开关器件的通断时间比或频率，达到自动调节输出电压的目的，使输出电压保持稳定。
功率变换器亦称ＤＣ／ＤＣ变换器，是将直流电压变换成另一种直流电压的变换电路。
通常各种电子、通信设备需要的电源电压不同，利用ＤＣ／ＤＣ变换器，就可以把整流器输出的直流电压变换成电子、通信设备所需要的直流电压。
2、开关电源特点与线性稳压电源相比，开关电源有以下特点：（1）效率高、功耗小开关电源的功率开关管（调整管）工作在开关状态，因此功率开关管的功耗极小，效率在８０％以上。
（2）稳压范围宽线性稳压电源在交流输入电压低于１６０Ｖ时，输出电压就不稳定，而输入交流电压偏高时则效率降低。
而开关电源交流输入电压在１３０～２６０Ｖ范围变化时都能达到很好的稳压效果。
现在三端、多端单片开关电源在８５～２６５Ｖ范围内均能正常工作。
（3）稳定性和可靠性高功耗小使得电子、通信设备内的温升也低，减小了周围元器件的高温损坏率，使设备的热稳定性和可靠性大大提高。
（4）体积小、重量轻开关电源可将电网交流电压直接输入整流，再通过高频变压器获得各种不同的交流电压，省去了笨重的变压器，使电源的重量减轻很多。
开关电源的功率密度（输出功率Ｐ与体积Ｖ之比，单位为Ｗ／ｃｍ３）很大，可达０．３７Ｗ／ｃｍ３，而相控型稳压电源的功率密度只能达到０．０４３Ｗ／ｃｍ３。
电压、电流的反馈控制模式电压、电流的反馈控制模式现在的高频开关稳压电源主要有五种PWM反馈控制模式。
电源的输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时，大多需经过处理。
针对不同的控制模式其处理方式也不同。
下面以由VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，叙述五种PWM反馈控制模式的进展过程、基本工作原理、电路原理暗示图、波形、特点及应用要｀氪，以利于挑选应用及仿真建模讨论。
（1）电压反馈控制模式电压反馈控制模式是20世纪60年月后期高频开关稳压电源刚刚开头进展而采纳的一种控制办法。
该办法与一些须要的过电流庇护电路相结合，至今仍然在工业界被广泛应用。
如图1（a）所示为Buck 降压斩波器的电压模式控制原理图。
电压反馈控制模式惟独一个电压反馈闭环，且采纳的是脉冲宽度调制法，即将经电压误差放大器放大的慢变化的直流采样信号与恒定频率的三角波上斜坡信号相比较，经脉冲宽度调制得到一定宽度的脉冲控制信号，电路的各点波形如图1（a）所示。
逐个脉冲的限流庇护电路必需另外附加。
电压反馈控制模式的优点如下。
①PWM三角波幅值较大，脉冲宽度调整时具有较好的抗噪声裕量。
①占空比调整不受限制。
①对于多路输出电源而言，它们之间的交互调整特性较好。
①单一反馈电压闭环的设计、调试比较简单。
①对输出负载的变化有较好的响应调整。
电压反馈控制模式的缺点如下。
①对输入电压的变化动态响应较慢。
当输入电压骤然变小或负载阻抗骤然变小时，由于主电路中的输出电容C及电感L有较大的相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，而输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才干传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是动态响应慢的主要缘由。
①补偿网络设计原来就较为复杂，闭环增益随输入电压而变化的现象使其更为复杂。
①输出端的LC滤波器给控制环增强了双极点，在补偿设计误差放大器时，需要将主极点低频衰减，或者增强一个零点举行补偿。
①在控制磁芯饱和故障状态方面较为棘手和复杂。
一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，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型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值；T —矩形脉冲周期；T1 —矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电原基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
２．单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。
电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。
所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。
当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。
唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。
高频开关电源在通信中的应用1. 应用背景随着现代通信技术的不断发展，高频开关电源在通信领域的应用日益广泛。
传统的通信设备往往使用传统的线性稳压电源，但是随着通信设备的增多和工作环境的复杂性，传统的线性稳压电源在效率、稳定性和体积等方面存在着一些不足之处。
而高频开关电源以其高转换效率、小体积和可调节性等特点，逐渐成为通信设备中的重要选项。
2. 应用过程高频开关电源在通信中的应用过程主要包括输入电源处理、转换和输出等几个阶段。
2.1 输入电源处理通信设备通常需要一个稳定的直流电源作为输入，而来自市电的交流电则需要经过整流和滤波等处理才能得到规整的直流电源。
高频开关电源在此方面有着很好的应用。
它利用高频开关技术和电容滤波等方法，将交流电快速且高效地转换为低纹波的直流电源，并且能够在输入电压波动的情况下保持输出电压的稳定性。
2.2 转换在输入电源处理后，高频开关电源将接收到的直流电压转换为高频交流电压。
这是通过一个开关元件（如晶体管或MOSFET）进行周期性开关来实现的。
通过调节开关元件的开关频率和占空比，可以控制输出电压的大小和稳定性。
此外，高频开关电源还可以通过使用变压器和电感等元件来降低输入和输出电压之间的耦合和噪声。
2.3 输出高频开关电源最终将输出所需的稳定直流电源。
根据通信设备的需求，输出电压通常需要被精确地控制在特定的范围内。
对于移动通信设备来说，由于其电源是由电池提供的，并且电池的电压会随着使用时间的增加而下降，因此高频开关电源在输出电压的调节上显得尤为重要。
它可以通过精确控制开关频率和占空比来实现输出电压的调节。
3. 应用效果高频开关电源在通信中的应用效果是非常显著的。
3.1 高效能转换相比传统的线性稳压电源，高频开关电源具有更高的转换效率。
高频开关电源在转换过程中，由于采用了开关元件进行周期性开关，因此能够将输入电能充分利用，减少能量的损耗。
在传输信号时，高频开关电源消耗的功率很小，从而能够使通信设备更加节能并且减少热量的产生。
第一节高频开关电源电路原理高频开关电源由以下几个部分组成：一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。
三、检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。
四、辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。
第二节开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。
可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。
图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。
电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。
在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。
由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。
电力电子技术课程设计报告题目高频开关稳压电源设计专业电气工程及其自动化班级学号学生姓名指导教师设计任务书高频开关稳压电源设计一、设计任务根据电源参数要求设计一个高频直流开关稳压电源。
二、设计条件与指标1.电源：电压额定值220±10%，频率：50Hz；2. 输出:稳压电源功率Po=1000W,电压Uo=50V；开关频率:100KHz3.电源输出保持时间td=10ms(电压从280V下降到250V)；三、设计要求1.分析题目要求，提出2~3种电路结构，比较并确定主电路结构和控制方案；2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的保护电路；3.参数计算，选择主电路及保护电路元件参数；4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化；5.撰写课程设计报告。
目录摘要 (1)一、总体设计 (2)1．主电路的选型 (2)1.1 初级整流滤波电路 (2)1.2 高频逆变电路 (3)1.3 高频整流滤波电路 (3)1.4 DC/DC变化器 (3)1.5 PWM跟踪控制电路 (3)2. 总体实现框架 (4)二、主要参数及电路设计 (4)1 Buck电路设计及参数计算 (4)2 初级整流滤波电路设计 (5)3 高频逆变电路 (7)4 高频整流电路 (8)5 控制电路 (8)三、仿真验证 (9)1 仿真原理图 (9)2 各环节输出电压波形 (10)四、电路的优缺点 (12)五、小结 (12)摘要开关稳压电源是在电子，通信，电气，能源，航空航天，军事及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。
相对于线性电源，开关电源有工作频率大，重量轻，效率高和响应速度快等特点；对于相控电源，开关电源有响应快，输出纹波小等特点。
随着电子科学的发展与进步，开关器件的开关频率和耐压能力相对早期开关器件有了很大的提升，这对于开关电源体积的减小，重量的减轻是有利的。
我们小组根据这次课程设计题目的要求，设计了以初级整流滤波，高频逆变，高频整流，直流斩波为框架的主电路。
以电压模式控制电路与PWM调制电路构成电压闭环反馈电路，保证稳压电源输出直流电压电压满足50∓1%V，输出功率为1000W，开关频率为100kHz，下降时间td=10ms的要求。
关键词：全桥整流高频逆变直流斩波电压负反馈一、总体设计1．主电路的选型基本的开关电源由输入整流滤波器、DC/DC斩波电路、输出滤波器、控制电路、保护电路等几部分组成。
其工作原理是:交流输入经过整流滤波后成为粗糙的直流电压, DC/DC斩波电路将这粗糙的直流电压变化成所需的直流电压,最后经过输出滤波电路,对斩波电路输出的直流电压滤波，得到质量较高的直流稳定电压供负载使用。
滤波电路中电容，电感和电阻的选取与电路工作频率相关。
一般来说，电路工作频率越大，滤波电容和电感值相对较低，滤波效果更加理想，这对实际工程中电感电容的选取是有利的。
因此我们在初级整流滤波电路与DC/DC斩波电路中间加入高频逆变与高频整流环节，从而使得滤波效果更为理想。
为了使输出电压能够稳定，我们加入电压模式控制电路，通过将输出电压与参考电压对比，改变控制电路PWM波的占空比，构成电压闭环负反馈电路，达到稳压目的。
因此，我们的电路由初级整流滤波环节，高频逆变环节，高频整流环节，直流变压环节和反馈控制环节组成。
1.1 初级整流滤波电路初级整流滤波电路位于直流稳压电源与工频交流电接口位置，其整流滤波效果会影响到开关电源输出电压品质，因此选择一个合适的整流拓扑尤为关键。
常用的单相整流拓扑电路有：单相半波，单相全波和单相桥式整流电路。
而每种电路拓扑由于电力电子器件选择的不同又分为可控电路和不可控电路。
当选择可控开关器件（如：GTR,GTO,MOSFET或IGBT），整流电路的输出电压可以根据设计要求，通过改变触发电路占空比的大小从而改变输出电压，全控电路主要用于对整流输出电压有频繁控制要求的场合。
当选择不控型器件时(如：SCR)，整流输出电压则无法随时进行变化，运用于对输出电压无控制要求的场合。
由于我们在初级整流环节对输出电压没有频繁控制的需求，因此选择利用晶闸管搭建不控整流电路。
为了提高脉动频率，减小晶闸管承受的电压，我们选择全桥不控整流电路并且加入电容滤波使初级整流输出电压更为平滑。
1.2 高频逆变电路在此环节，我们需要将初级整流输出的直流电逆变为高频交流电，供高频整流电路整流。
目前来说，一般讲直流电逆变为20~50kHz交流电后，高频整流输出的电压波形比较理想。
因此，我们计划将初级整流输出电压逆变为20kHz交流电压。
由逆变频率较高，因此对开关管的频率提出较高的要求。
单相电压型逆变电路分为半桥逆变电路，全桥逆变电路和带中心抽头变压器的逆变电路[1]。
半桥逆变输出的交流电压幅值仅为输入直流电压的一半，且直流侧需要两个电容器并联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡，常用于5KW以下的小功率逆变电源。
全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的，它由四个桥臂构成，成对的两个桥臂同时导通，两对桥臂各导通180°。
输出电压波形与半桥逆变电路输出电压基本相同，但电压幅值与输入电压相同。
带中心抽头变压器的逆变电路比全桥电路少用了一般的开关器件，但是器件承受的压力为2倍的输入直流电压，且必须有变压器。
综上所述，我们选择单相全桥逆变电路构成我们的高频逆变环节。
1.3 高频整流滤波电路此环节位于高频逆变环节与DC/DC变换环节之间，与初级整流环节一样，我们对此环节并无频繁电压控制需求，所以选择全桥不控整流电路。
1.4 DC/DC变化器开关直流稳压电源的拓扑结构分为降压型(Buck)电路,升压型(Boost)电路，正激型电路，反激型电路，半桥电路，全桥电路和推挽型电路等。
Buck电路结构简单，控制容易，常用于降压型开关稳压电源，具有输出纹波小的特点。
因此，我们选择Buck 电路进行直流斩波降压。
1.5 PWM跟踪控制电路PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术，有计算法，调制法和跟踪控制法。
相对前两种方法，跟踪控制法有明前的区别。
这种方法不是用信号波对载波进行调制，而是把希望输出的电流或者电压波形作为指令，把实际电流或者电压波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定开关器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化。
这恰恰满足我们题目中稳压的要求。
因此我们选择选择跟踪控制技术来控制PWM波的发生。
2. 总体实现框架二、主要参数及电路设计1 Buck电路设计及参数计算由题目中要求输出功率为1000W，输出电压50V可得额定负载为2.5Ω，因此我们电路设计和参数计算均以2.5Ω的负载为对象。
对于Buck电路，开关管的占空比在0.5左右比较合适，那么Buck电路的输入电压需要达到100V左右。
此时开关管关断时，承受电压为输入电压100V，导通时导通电流最大为20A。
而且，由于开关管频率需要达到100kHz，因此应选择额定电压为120V，额定电流25A的MOSFET作为开关管对Buck电路进行控制。
根据经验公式，RC≥3~5 2T其中T为电源的周期，R为负载电阻。
可得滤波电容C应选择6~10µF之间。
在此，我们选择10µF的电容作为输出滤波电容。
为了使电路工作在连续模式，应将电感尽量选较大值，经测试对比，我们确定电感值为23mH既能保证电路工作在连续模式，还有一定的滤波效果。
为了减小输出电压纹波，我们在续流二极管并联一个阻容吸收网络。
一般当开关频率在20~100kHz的范围时，电容C的取值范围应为0.01~0.0022µF，电阻R的阻值一般取1~10 。
这样一来，就可以将由于续流二极管恢复时间所导致的开关转换纹波电压吸收到最小程度。
同时在续流二极管上串联电感量很小的电感L，来抑制和缓冲续流二极管反向恢复期间的反向电流[2]。
Buck电路具体如下图1所示图1. Buck电路2 初级整流滤波电路设计图2. 初级整流滤波电路初级整流滤波电路如上图2所示。
工频交流电通过全桥不控整流得到二倍工频的脉动直流波然后通过LC滤波得到较为粗糙的直流输出电压。
根据经验公式：RC≥3~5 2T其中T为电源的周期，R为负载电阻。
由此可得C≥10mF，为了保证电压平滑，在此我们选择C=32mF。
而LC低通滤波截止频率为：F=12π√LC由于整流输出的脉动直流波为100Hz，在此我假设上限截止频率为120Hz，从而得出电感值为21µH,然而通过仿真发现滤波效果并不如意。
通过在计算值附近进行试凑对电容电感参数进行修改，最终确定电感值为10µH，电容值为32mF。
此时滤波输出波形快速性较好,滤波效果基本满意。
初级滤波输出波形如下图3所示：图3. 初级滤波输出电压空载时整流电压平均值为：U d=√2U=293V重载时整流电压平均值为：U d=0.9U=187V因此整流输出电压应在187V~293V 之间。
整流输出电流：I d=U dR。
对于全桥整流电路，晶闸管承受最大正压和最大反压分别是√22U和√2U,其中U为输入电压有效值。
流过晶闸管的电流有效值为：I VT=1√2d因此应该选择额定电压为：U N=(2~3)×√2U=586~880V 额定电流为：I N=(1.5~2)I VT1.57=20~26A的晶闸管。
3 高频逆变电路图4. 高频逆变电路逆变电路如上图4所示。
在此环节，由于开关管的开关频率需要达到20kHz，因此在此选用MOSFET。
输入电压为初级整流滤波的输出电压U F=U d≈206VMOSFET最高承受电压等于输入电压U d。
为了安全考虑，应该选取MOSFET的耐压为：U N=(2~3)×U d=412~618V图4中MOSFET两端并联的RC网络为关断缓冲电路，用于吸收器件关断时的关断过电压和换相过电压，抑制dudt，减小关断损耗。
理想的逆变输出，如下图5所示：图5. 高频逆变输出电压波形4 高频整流电路高频整流环节思想基本与初级整流环节一致。
利用不控全桥搭建整流电路。
这时，输入电压为高频逆变电压U F,由于U F接近于矩形交流波，其经n:1变压器降压后，再经过整流桥整流后，输出电压：U z≈1U F由于，高频整流输出电压将要作为Buck电路的输入电压，如Buck电路设计时所说，其开关管频率越接近0.5，效果越好。
因此需要U z=100V当变压器初级次级绕组匝数比为2:1时，能够满足要求。
电路仿真如图6所示：图6. 高频整流电路5 控制电路控制电路分为对高频逆变电路的控制电路和对Buck电路的控制电路，其中Buck电路的控制电路利用了PWM跟踪控制技术。
仿真电路如图7，图8所示：图7. 高频逆变电路控制电路图8. Buck电路的控制电路对于高频逆变电路，控制电路只需使1号4号桥臂同时触发，2号3号桥臂同时触发，1号2号桥臂触发角相差180°，4号3号触发角相差180°即可。
