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基于全桥式变压器开关电源设计的全方位解析
1 全桥式变压器开关电源的工作原理
全桥式变压器开关电源工作原理与推挽式变压器开关电源以及半桥式变压器开关电源的工作原理是很相似的，我下面先来了解全桥式变压器开关电源工作原理。
如下图1所示是全桥式变压器开关电源工作原理图。
图中，
K1、K2、K3、K4是4个控制开关，它们被分成两组;K1和K4为一组，K2和K3为另一组。
开关电源工作的时候，总是一组接通，另一组关断，两组控制开关轮流交替工作;T为开关变压器，N1为变压器的初级线圈，N2为变压器的次级线圈;Ui为直流输入电压，R为负载电阻;uo为输出电压，io为流过负载的电流。
从上面的原理图中可以看出，控制开关K1和K4与控制开关K2和K3正好组成一个电桥的两臂，变压器作为负载被跨接于电桥两臂的中间。
因此，我们把图1的电路称为全桥式开关电源电路。
图中，当控制开关K1和K4接通时候，电源电压Ui被加到变压器初级线圈N1绕组的a、b两端，同时，由于电磁感应的作用在变压器次级线圈N2绕组的两端也会输出一个与N1绕组输入电压Ui成正比的电压，并加到负载R的两端，使开关电源输出一个正半周电压。
当控制开关控制开关K1和K4由接通转为关断的时候，控制开关K2和
K3则由关断转为接通，电源电压Ui被加到变压器初级线圈N1绕组的b、a 两端;同理，由于电磁感应的作用在变压器次级线圈N2绕组的两端也会输出一个与N1绕组输入电压成正比的电压，并加到负载R的两端，使开关电源输出一个负半周电压。
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ABSTRACTThe 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目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源概况 (1)1.2 本文设计内容 (2)第二章开关稳压电源电路设计 (3)2.1 开关稳压电源总体设计方案 (3)2.1.1 全桥稳压电路总体结构图及其说明 (3)2.1.2 总体方案论证 (3)2.2 开关稳压电源具体电路设计 (3)2.2.1 整流电路设计 (3)2.2.2 逆变电路设计 (4)2.2.3 驱动电路设计 (5)2.2.4 全桥移相开关控制电路 (5)2.3 高频变压器变比及容量 (8)2.4 系统仿真及波形 (9)2.4.1 MATLAB仿真软件介绍 (9)2.4.2 仿真电路图...............................................................10 2.4.3 仿真分析 (11)第三章课程设计总结 (14)参考文献 (15)致谢 (17)第一章绪论1.1开关电源概况随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
全桥电路原理全桥电路是一种常见的电子电路拓扑结构，它通常用于电源逆变器、电机驱动器和其他功率电子设备中。
全桥电路原理的理解对于工程师和电子爱好者来说是非常重要的，因为它可以帮助他们更好地设计和应用电子设备。
在本文中，我们将深入探讨全桥电路的原理，包括其工作原理、优点、应用以及相关的数学模型。
首先，让我们来了解全桥电路的工作原理。
全桥电路由四个功率开关器件组成，通常是MOSFET或者IGBT。
这四个开关器件被连接成一个桥式结构，其中两个开关器件接在一个输出端，另外两个接在另一个输出端。
通过适当地控制这四个开关器件的导通和关断，可以实现对输出端的电压和电流进行精确控制。
这种结构使得全桥电路能够实现双向电流流动，因此在电源逆变器和电机驱动器中得到广泛应用。
全桥电路的优点之一是其输出电压和电流可以实现完全控制，这使得它在变频调速和精密控制领域有着广泛的应用。
此外，全桥电路还具有较高的效率和较小的电磁干扰，这使得它在工业和商业电子设备中备受青睐。
另外，全桥电路还具有较好的可靠性和稳定性，这使得它在各种恶劣环境下都能正常工作。
在实际应用中，全桥电路通常需要配合控制电路来实现对功率开关器件的精确控制。
控制电路通常采用PWM（脉宽调制）技术，通过调节开关器件的导通时间来控制输出电压和电流的大小。
此外，为了保护开关器件和提高系统的可靠性，还需要在全桥电路中加入过流保护、过压保护和温度保护等功能。
在数学建模方面，全桥电路通常可以用一组方程来描述其动态特性。
这些方程包括功率开关器件的导通和关断过程、输出电压和电流的动态响应等。
通过对这些方程进行仿真和分析，可以更好地理解全桥电路的工作原理和特性，为实际应用提供指导。
总的来说，全桥电路是一种非常重要的电子电路拓扑结构，它在电源逆变器、电机驱动器和其他功率电子设备中有着广泛的应用。
通过深入理解全桥电路的原理，我们可以更好地设计和应用电子设备，从而推动电子技术的发展和应用。
全桥LLC谐振电源的与研究理论部分毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与研究理论部分专业年级2009级电气工程及其自动化学号姓名指导教师尹斌评阅人王仲夏2013年6月中国马鞍山本科毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与调试-理论部分Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从专业知识的综合运用、论文框架的设计、文献资料的收集和应用、观点创新等方面详细说明）：随着软开关技术和并联均流的发展，高性能的大功率高频开关电源的研究与开发已成为电力电子领域的重要研究方向，高频化,高效率，高功率密度和低损耗，低EMI噪声是DC/DC变换器的发展趋势，全桥LLC谐振变换器能够实现全负载范围下原边开关管ZVS，副边整流管ZCS,有效解决了移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器存在的问题，使得LLC谐振拓扑结构成为电力电子技术领域研究的热点。
本课题以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较，总结二者优缺点，接着对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。
最后，搭建220V-40A 全桥LLC谐振变换器实验平台，验证理论分析的正确性和设计方法的合理性。
具体工作的步骤、内容、要求安排如下：1.绪论，介绍研究的背景。
2.以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较总结二者优缺点。
3.对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。
4.总结论文。
Ⅲ、进度安排：第1周～第2周（2周）：根据毕业设计任务和要求，收集、查阅和研究学习相关的信息和资料：确定相应的技术方案和实施过程及规划；第3周～第5周（3周）：撰写论文初稿，查阅相关资料进行修改；第6周～第9周（4周）：设计电路图，调试硬件；第10周～第12周（3周）：完成MATLAB软件设计；第13周～第14周（2周）：充实论文，后期检查整改。
全桥式开关电源的研究与设计解读首先，全桥式开关电源由四个功率开关器件和一个变压器构成，功率开关器件通常为MOSFET。
变压器起到隔离输入和输出以及变压的作用。
全桥式开关电源采用的开关转换方式使得电源的效率更高，同时也减小了功率开关器件的损耗。
其次，全桥式开关电源的设计需要考虑多个因素。
首先是输入电压范围，输入电压范围决定了电源的适用范围。
其次是输出电压和输出电流需求，这决定了变压器的变比以及功率开关器件的选择。
此外，还需要考虑开关频率、滤波电容和电感的选取，这些因素将直接影响电源的稳定性和输出质量。
在设计全桥式开关电源时，需要考虑的另一个重要因素是电源的保护功能。
由于全桥式开关电源处于工作状态时，功率开关器件需要承受较高的电流和电压，因此需要采取相应的保护措施。
这包括过流保护、过压保护、过温保护等，以确保电源在出现异常情况时能够及时停止工作，避免器件损坏和安全事故发生。
另外，全桥式开关电源的控制方式也需要进行研究与设计。
传统的PWM控制方式将功率开关器件的通断控制与反馈控制进行结合，实现了输入电压和输出电压的稳定。
同时，还可以考虑使用磁电流控制和电流模式控制等更先进的控制方式，以提高电源的响应速度和稳定性。
最后，全桥式开关电源的设计中还需要考虑EMI（电磁干扰）的问题。
由于开关频率较高，电源会产生大量的高频噪声，对周围电子设备和系统造成干扰。
因此，在设计中需要加入滤波电路和屏蔽措施，以降低电磁辐射和抑制EMI问题。
综上所述，全桥式开关电源是一种高效、稳定的电源设计方案。
在研究和设计中，需要考虑输入输出需求、保护功能、控制方式以及EMI问题，并根据实际情况选择恰当的器件和参数，以实现高质量的电源输出。
随着技术的进步，全桥式开关电源将在更多领域得到应用，并不断迭代和优化。
全桥式开关电源的研究与设计解读全桥式开关电源的拓扑结构由四个功率开关管、四个二极管和一个输出变压器组成。
其中，两个功率开关管和两个二极管组成一个桥臂，共两个桥臂组成一个全桥。
在工作过程中，通过对两个桥臂的控制，实现对输入电源的方波调制，从而得到所需的输出电压。
在设计过程中，需要考虑到电源输入电压范围、输出电压和输出电流的要求，选择合适的功率开关管和二极管。
此外，还需要确定合适的工作频率，以及控制开关管的开关时间和占空比。
全桥式开关电源的工作原理如下：当输入电源为正常工作电压时，通过控制四个功率开关管的开关时间和占空比，使其中两个功率开关管周期性地导通和断开，形成方波调制信号。
这个方波信号经过输出变压器的变压作用，输出到负载上，得到所需要的稳定输出电压。
1.输入电源范围：根据实际应用需求，选择合适的输入电源范围，一般在设计过程中考虑到波动范围，以保证电源的稳定性。
2.输出电压和输出电流：根据应用需求，确定所需的输出电压和输出电流，并根据实际情况选择合适的功率开关管和二极管。
3.工作频率：选择合适的工作频率，一般在几十kHz到几百kHz之间，以避免对其他设备造成干扰。
4.开关时间和占空比：通过控制功率开关管的开关时间和占空比，实现对输入电源的调制，从而得到所需的输出电压。
在全桥式开关电源的设计中，还需要注意电源的稳定性和输出电压的精度。
为了保证电源的稳定性，可以采用反馈控制电路和滤波电路，对电路的输出进行稳定化处理。
为了提高输出电压的精度，可以采用反馈电路和调节电路，对输出电压进行调节和控制。
综上所述，全桥式开关电源具有输出电压高、效率高以及输出功率大的优点，在实际应用中具有广泛的应用前景。
设计全桥式开关电源时，需要考虑到输入电源范围、输出电压和输出电流、工作频率以及开关时间和占空比等关键参数。
为了提高电源的稳定性和输出电压的精度，可以采用反馈控制电路和调节电路对电源进行优化设计。
研究生课程考试答题册学号2009201370姓名刘俊飞考试科目现代电源变换技术考时日期2010.1.8西北工业大学研究生院全桥式开关电源的研究与设计摘要电源是所有用电设备的心脏，用电设备的可靠工作离不开质量可靠的电源的支持。
可一般情况下，电网电能并不能直接用于用电设备，而是要经过转换才能符合使用的需要。
这就需要运用电力变换技术对电力进行变换，以获取满足使用要求的电能，其中将交流电变换成直流电是其中的一种。
将交流电变换成直流电的技术叫做整流。
现代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。
本篇论文对PWM型全桥式开关电源进行研究，阐述其变换拓扑，分析其工作的原理，并对全桥式开关技术的实现进行探索。
针对某一实际要求的开关电源技术指标，设计了一开关稳压电源电路，实现稳定的直流电压输出，并对开关电源技术的发展进行了展望。
关键词：开关电源全桥式 PWM技术 SG3525A芯片一、引言现代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。
开关电源电路运用现代电力电子技术，由脉冲宽度调制（PWM）控制IC进行脉冲宽度控制，调节占空比，以对MOSFET或其他的全控型开关器件的开通与关断进行控制，从而调节输出的电压，实现输出电压的稳定。
电源是所有用电设备的心脏，用电设备的可靠工作离不开质量可靠的电源的支持。
可一般情况下，电网电能并不能直接用于用电设备，而是要经过转换才能符合使用的需要。
这就需要运用现代电力变换技术对电力进行转换，以获取满足使用要求的电能，其中将交流电变换成直流电是其中的一种。
将交流电变换成直流电的技术叫做整流技术。
随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电力电子设备都离不开可靠的电源。
文献综述电气工程及其自动化全桥式小功率开关稳压电源设计一、前言能源问题在全球越来越受到重视，人们对电子产品的能耗问题也变得愈来愈关注，怎样提高供电效率，降低功耗成为一个需要迫切解决的问题。
而传统的线性稳压电源电路存在着效率低、体积大、消耗铜铁量大，工作温度高及调整范围小等缺点[1]。
于是为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源。
开关式稳压电源简称开关电源（Switching Mode Power Supply，SMPS），在这种电源中，起调整稳压控制功能的器件始终工作在开关状态。
开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换[2]。
随电力电子技术在半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、发热量低、效率高、纹波小、噪音低等优良特性而逐渐取代传统技术制造的线性稳压电源，并广泛应用在诸如计算机、电视机、摄像机、游戏机等电子设备上。
二、主题1、开关电源的发展历史与状况现有电源主要由线性稳压电源和开关稳压电源两大类组成。
在开关电源出现之前使用的一般是线性稳压电源，其功率管处于线性工作状态[10]。
传统的晶体管串联调整稳压电源就是连续控制的线性稳压电源，这种技术比较成熟[11]。
但这种电源存在着体积大、效率低、发热量大等难以克服的缺点，很难满足现代电子设备发展的要求。
于是在20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻、为目标，为搭载火箭开发了开关电源[11]。
20世纪60年代，刚开始开关电源的开关频率仅为数千赫兹，随着磁性材料性能及开关器件的改进，其频率不断提高。
巨型晶体管（GTR）的出现，使得采用高工作频率的开关电源得以问世，那时确定的开关电源的基本结构一直沿用至今[7]。
然而当开关频率达到10kHz左右时，变压器、电感等磁性元件发出的噪声变得很刺耳。
在20世纪70年代，随着电力MOSFET的应用，开关电源的频率较使用GTR 的开关电源有了很大的提高。
开关频率终于达到20kHz以上，突破了人耳听觉极限，从此进入“无声”的频域。
电力电子技术课程设计（论文）题目：全桥型开关稳压电源设计课程设计（论文）任务及评语目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的预备知识 (1)1.3 课程设计要求 (1)第2章课程设计内容 (2)2.1 总体方案论证 (2)2.2 开关稳压电源基本框图及说明 (2)2.3 主电路设计 (3)2.4 全桥软开关电源移项控制 (5)2.5 高频变压器变比及容量 (7)第3章课程设计的考核 (10)3.1 课程设计的考核要求 (10)3.2 课程性质与学分 (10)参考文献 (10)第一章课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。
因此，要求学生能综合应用所学知识，设计出具电压稳定的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。
培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2课程设计的预备知识熟悉电力电子技术课程、电机学课程的相关知识。
1.3 课程设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容：1、主电路设计。
2、通过计算选择整流器件的具体型号。
3、确定高频变压器变比及容量。
4、辅助电源设计。
5、控制电路设计。
6、课程设计总结。
7、完成4000字左右说明书，有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。
第二章课程设计内容2.1总体方案论证由于开关稳压电源的调整工作于开关状态，导通时管压降很小-截止电流几乎为零，因此工作时管耗很小使开关电源的效率很高，通常在80%左右，而线性电源一般效率低于50%。
由于开关电源的开关元件的工作频率很高，通常在几十KHZ至几百KHZ范围，因此电路中所使用的都是高频变压器其体积重量都很小，而且大多数开关电源都省去工频变压器由电网工频直接整流滤波，所以开关电源比同功率的线性电源其体积重量都小得多。
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ABSTRACTThe 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目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源概况 (1)1.2 本文设计内容 (2)第二章开关稳压电源电路设计 (3)2.1 开关稳压电源总体设计方案 (3)2.1.1 全桥稳压电路总体结构图及其说明 (3)2.1.2 总体方案论证 (3)2.2 开关稳压电源具体电路设计 (3)2.2.1 整流电路设计 (3)2.2.2 逆变电路设计 (4)2.2.3 驱动电路设计 (5)2.2.4 全桥移相开关控制电路 (5)2.3 高频变压器变比及容量 (8)2.4 系统仿真及波形 (9)2.4.1 MATLAB仿真软件介绍 (9)2.4.2 仿真电路图...............................................................10 2.4.3 仿真分析 (11)第三章课程设计总结 (14)参考文献 (15)致谢 (17)第一章绪论1.1开关电源概况随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
研究生课程考试答题册得分：学号**********姓名刘俊飞考试科目现代电源变换技术考时日期2010.1.8西北工业大学研究生院全桥式开关电源的研究与设计摘要电源是所有用电设备的心脏，用电设备的可靠工作离不开质量可靠的电源的支持。
可一般情况下，电网电能并不能直接用于用电设备，而是要经过转换才能符合使用的需要。
这就需要运用电力变换技术对电力进行变换，以获取满足使用要求的电能，其中将交流电变换成直流电是其中的一种。
将交流电变换成直流电的技术叫做整流。
现代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。
本篇论文对PWM型全桥式开关电源进行研究，阐述其变换拓扑，分析其工作的原理，并对全桥式开关技术的实现进行探索。
针对某一实际要求的开关电源技术指标，设计了一开关稳压电源电路，实现稳定的直流电压输出，并对开关电源技术的发展进行了展望。
关键词：开关电源全桥式 PWM技术 SG3525A芯片一、引言现代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。
开关电源电路运用现代电力电子技术，由脉冲宽度调制（PWM）控制IC进行脉冲宽度控制，调节占空比，以对MOSFET或其他的全控型开关器件的开通与关断进行控制，从而调节输出的电压，实现输出电压的稳定。
电源是所有用电设备的心脏，用电设备的可靠工作离不开质量可靠的电源的支持。
可一般情况下，电网电能并不能直接用于用电设备，而是要经过转换才能符合使用的需要。
这就需要运用现代电力变换技术对电力进行转换，以获取满足使用要求的电能，其中将交流电变换成直流电是其中的一种。
将交流电变换成直流电的技术叫做整流技术。
随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电力电子设备都离不开可靠的电源。
进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
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。
因而开关电源技术十分重要。
但作为用电设备的动力源，电源的形式却并不单一。
电源特性的参数有电压、功率、频率、噪声及所带负载参数的变化等；在同一参数要求下，又有体积、重量、形态、功率、可靠性等指标。
那么在不同的领域，不同的工作场合，不同的设计指标下，如何进行电源的设计，以完美地满足客户的要求，是一个值得研究的课题。
因而对现代开关电源技术的研究是十分必要的。
开关电源的种类很多，其中桥式开关稳压电源以其能适应输入电压较高和输出功率较大等优点，得到了广泛的应用。
本文针对PWM型全桥式开关电源的变换方法进行研究。
桥式开关稳压电源电路的核心实际上就是一个桥式直流变换器电路。
桥式直流变换器电路主要包括半桥式直流变换器和全桥式直流变换器，他是由两个推挽式直流变换器电路组成的。
由于这种变换器克服了推挽式直流变换器电路中功率开关集电极承受电压高，集电极电流大，对磁芯材料要求严，功率开关变压器必须具有中心插头等缺点。
继承了推挽式直流变换器电路输出功率大，功率开关变压器磁滞回线利用率高，电路结构简单等优点，因此在许多领域获得了广泛的应用。
当电网电压作为供电电源，而且要求输出功率非常大的条件下，由于整流和滤波以后得到的直流供电电压比较高，因此就不能使用推挽式电路结构形式，也不能用单端式电路结构形式，而半桥式电路结构形式又有点勉强。
在这种情况下，只有选择使用全桥式电路的结构形式。
由于全桥式电路结构形式中的四个开关管被分成两组，每组中有两个开关管来各自分担一半的直流供电电压，因此比半桥式电路结构形式的输出功率提高了一倍。
本文在查阅近几年现代电源变换技术相关文献的基础上，结合本门课程的教学内容和讲授范围所相关的内容，针对PWM型全桥式开关电源的变换方法进行研究。
从理论上探讨了PWM型全桥式开关电源的一般原理、设计思想、控制方法、应用发展等。
通过此次设计加深了对现代电源技术的理解，培养了科研的能力。
二、工作原理2.1主电路变换结构本设计结合目前该领域的研究成果和自己的实际体会，采用PWM型全桥逆变电路。
主电路变换结构原理图如下图所示：AC2.1主电路变换结构原理图2.2工作原理本设计采用如上图所示的电路变换图。
输入是交流电压信号，VD1~VD4，C1，C2构成一次整流滤波电路，对输入的交流电进行整流滤波，将交流电转换成直流电。
当一次整流电路稳定工作时，输出是稳定的直流电压。
输出的直流电压经过全桥逆变电路，逆变成交流电压。
全桥逆变电路的开关管的通断由PWM控制与驱动模块来控制。
交流电压经过变压器输出，输出端设计二次整流滤波电路，将交流电变换成直流电，设计变压器初级线圈和次级线圈的匝数比，可以调节输出电压。
为了保证输出的电压稳定，将输出电压反馈给PWM控制与驱动模块，调节开关管的占空比，调节输出电压稳定，实现稳定输出。
此电路基此实现符合要求的稳定电压输出。
电路的核心是由V1~V4构成的全桥式逆变电路，V1~V4也可以采用GTR开关器件，V1~V4的通断由PWM控制与驱动模块来控制。
图中的V1~V4选用MOSFET，它是电压驱动全控型器件，具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快以及安全工作区大等优点。
C1、C2中点的电压等于一次整流后直流电压的一半。
开关V1、V4或V2、V3交替导通就在变压器的次级形成交流方波电压。
通过调节开关的占空比，就能改变变压器二次侧整流输出平均电压V0。
R1、R2是并联均压电阻；C3是耦合电容，其作用是防止由于四个开关管的特性差异而造成变压器磁芯饱和，从而提高半桥逆变电路的抗不平衡能力，C3要选择ESR小的无极性电容。
通过PWM控制与驱动模块，可以很容易地调节开关器件的占空比，调节输出电压。
PWM控制与驱动模块通常可以采用专门的控制芯片，外接相应的外围电路来实现。
PWM控制与驱动模块的电能供应，可以由一次整流后产生的直流电构成辅助直流电源来提供。
2.3闭环控制为了实现稳定的电压输出，保证输出电压精度，本设计采用闭环控制，即采用电压反馈，脉冲宽度调制（PWM）控制IC调节占空比，进而调节输出电压。
具体的电路如上图所示，输出的直流电压经电阻分压，经过耦合器给PWM控制与驱动部分一电压反馈信号，PWM控制与驱动模块控制占空比，调节开关管的通断，进而控制输出的电压，实现稳压输出。
2.4设计关键问题本设计的关键技术问题有一次整流，二次整流电路设计、PWM控制与驱动模块的设计、变压器的设计等。
本设计的一次整流电路采用电容滤波的单相不可控整流电路。
单相不可控整流电路稳定输出时，输出电压为直流电压，为输出的根2倍。
二次整流电路采用单相全波整流滤波电路，使输出电压为稳定的直流电压。
对于PWM控制电路采用专门的PWM控制芯片设计相应的外围电路来实现。
可以采用美国通用电气公司的SG3525A控制芯片，用该芯片及其外围电路控制四个开关管的开通与关断。
变压器的设计则涉及开关频率的设定、磁芯的选定、原副边匝数确定、工作电流的计算等问题。
可以依据所要实现的电压输出要求，进行分析设计。
三、电路设计3.1设计指标：1.输入交流电压220V2.输出直流电压15V3.效率80%4.输出电流12A3.2系统的总体方案本系统采用如下图所示的总体方案进行设计：3.1系统总体方案设计方框图3.3工作原理本系统采用如上图所示的总体方案。
该方案把系统分成五个模块，即输入滤波模块、全桥逆变电路模块。
输出整流滤波模块、辅助直流电源模块、PWM控制模块等。
每个模块完成相应的功能，总体实现直流电压的稳定输出。
输入整流滤波模块实现输入交流电压的整流输出；全桥逆变电路则将一次整流输出地直流电压逆变成交流电；输出整流滤波将全桥逆变模块输出整流成直流输出；PWM模块为全桥逆变电路模块中的开关管提供控制驱动信号，控制其通断。
当输出电压不稳定时，接收输出电压反馈信号，对占空比进行调节，而辅助直流电源为其提供工作电压。
则对于输入交流电，经过输入整流滤波电路模块进行整流，转换成直流电。
其输出经过全桥逆变电路模块转换成交流输出，其中全桥逆变电路中开关管的通断由PWM 控制模块进行控制，交流输出再经过二次整流滤波模块装换成直流输出。
为了使输出电压稳定采用闭环控制，将输出电压反馈到PWM 控制模块，PWM 控制模块依据反馈的电压信号对开关管的占空比进行调节，以使电压稳定输出。
PWM 控制模块的电源由辅助直流电源模块提供。
电路的实际设计电路如下图所示3.2系统实际设计图3.4各部电路图设计3.4.1一次整流滤波电路的设计二极管峰值电压：VD1~VD4承受的电压为输入电压的峰值2i U ，取2倍的余量可以选用耐压为600V 的二极管。
经过一次整流滤波之后，输出电压稳定在300V 。
正向导通电流：75.0240*00===p U p I d η 选取时取2~3倍的余量，为2A 。
滤波电容的选择：C1=C2=680μF C3=C4=1μF C1、C2、C3、C4的耐压值取为250V 。
均压电阻：R1=R2=33K Ω .3.4.2直流逆变器的设计V1~ V4选用MOSFET ，它是电压驱动全控型器件，具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快以及安全工作区大等优点。
桥式全控整流电路开关管承受的电压为输入电压值，即300V ，可以选用IRF450，其漏源击穿电压为500V ，满足使用要求。
其V V GS 20±=所以在其门极和源极之间连接15V 稳压二极管，保护MOSFET 不受损坏。
MOSFET 的通断由PWM 控制电路实现。
3.4.3高频变压器的设计1）变压器的计算功率)11(+=ηo t P P 将o U =15V ，o I =12A ，η=80%带入算得t P =405W 。
2）变压器的设计输出能力变压器的输出功率或传输功率与磁芯材料的性质、几何形状以及尺寸之间的关系可以采用磁芯面积的乘积P A 来表示，其计算公式为16.1*****410**4jw s m t m c p K K F B P A A A == )11(+=ηo t P P o o o I U P *=其中P A 为磁芯面积乘积，单位为4cm ；c A 为磁芯的截面积，单位为2cm ；w A 为磁芯窗口的截面积，单位为2cm ；t P 为变压器的计算功率，单位为W ；m B 为工作磁感应强度，单位为T,取；S f 为工作频率，单位为z H ；w K 为变压器磁芯窗口的占空系数，取0.2；j K 为变压器的电流密度系数，取468；开关频率对电源的体积、重量等影响很大。
