降壓型pwm_ac-dc開關(guān)電源設(shè)計(jì)

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1、網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院《電源技術(shù)》課程設(shè)計(jì)題目：降壓型PWMAC-DC開關(guān)電源的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心：層次：專業(yè)：年級：年春/秋季學(xué)號：學(xué)生：代軍輔導(dǎo)教師：完成日期：2011年08月15日3摘要電源半導(dǎo)體產(chǎn)品近期呈現(xiàn)快速增長趨勢，甚至超過了數(shù)字處理器和存儲器等半導(dǎo)體的增長速度。大部分增長來源于高容量電池供電的電子產(chǎn)品，如手機(jī)和數(shù)字音樂播放器。由于所有電子產(chǎn)品都需要有電源供電，所以電源管理技術(shù)變得至關(guān)重要。在這樣的前提下，設(shè)計(jì)開發(fā)高效率、高頻、小體積的DC-DC開關(guān)電源芯片，無論是從經(jīng)濟(jì)角度，還是從科學(xué)研究上來講都是很有價值的。本文對開關(guān)電源的發(fā)展歷史、當(dāng)下發(fā)展?fàn)顩r以及將來

2、的發(fā)展趨勢作了簡要的介紹，隨后闡述了降壓型AC-DC開關(guān)電源的核心部分——DC-DC轉(zhuǎn)換器（降壓斬波電路）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理，描述了DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制方法——脈寬調(diào)制控制（PWM）。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款基于電壓控制模式的PWM降壓型AC-DC開關(guān)電源，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括主電路的設(shè)計(jì)、控制及驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)、保護(hù)電路的設(shè)計(jì)以及各個部分的電路設(shè)計(jì)圖，并給出設(shè)計(jì)參數(shù)。關(guān)鍵詞：DC-DC降壓斬波電路脈寬調(diào)制控制（PWM）3目錄1.引言11.1開關(guān)電源的概念11.1.1PWM技術(shù)簡介11.1.2降壓型DC-DC開關(guān)電源原理簡介21.2開關(guān)電源的發(fā)展簡介31.2.

3、1開關(guān)電源的發(fā)展史41.3開關(guān)電源的發(fā)展展望42.降壓型PWMAC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)的基本要求53.電路總體方案的設(shè)計(jì)及相關(guān)原理54.主電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算64.1主電路的設(shè)計(jì)64.2主電路的參數(shù)確定85.控制電路、驅(qū)動電路及保護(hù)電路的設(shè)計(jì)105.1控制及驅(qū)動電路設(shè)計(jì)105.2保護(hù)電路的設(shè)計(jì)116.課程設(shè)計(jì)總結(jié)12參考文獻(xiàn)12附錄1331.引言1.1開關(guān)電源的概念開關(guān)電源(SwitchModePowerSupply，SMPS)是以功率半導(dǎo)體器件為開關(guān)元件，利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源和線性電源相

4、比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。開關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源電路主要由整流濾波電路、DC-DC控制器（內(nèi)含變壓器）、開關(guān)占空比控

5、制器以及取樣比較電路等模塊組成。1.1.1PWM技術(shù)簡介脈沖寬度調(diào)制（PWM），是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制（PWM）基于采樣控制理論中的一個重要結(jié)論，即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上

6、時，其效果基本相同。在控制時對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖,用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制,既可改變逆變電路輸出電壓的大小,也可改變輸出頻率.PWM運(yùn)用于開關(guān)電源控制時首先保持主電路開關(guān)元件的恒定工作周期（T=ton+toff），再由輸出信號與基準(zhǔn)信號的差值來控制閉環(huán)反饋，以調(diào)節(jié)導(dǎo)通時間ton，最終控制輸出電壓（或電流）的穩(wěn)定。13PWM的一個優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)

7、到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響?！　υ肼暤挚鼓芰Φ脑鰪?qiáng)是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。1.1.2降壓型DC-DC開關(guān)電源原理簡介將一種直流電壓變換成另一種固定的或可調(diào)的直流電壓的過程稱為DC-DC交換完成這一變幻的電路稱為DC-DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)輸入電路與輸出電路的關(guān)系，DC-DC轉(zhuǎn)換器可分為非隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器和隔離式DC-DC轉(zhuǎn)

8、換器。降壓型DC-DC開關(guān)電源屬于非隔離式的。其中，功率IGBT為開關(guān)調(diào)整元件，