主電路設計(開關電源).ppt

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1、第7章主電路設計內(nèi)容－主要技術指標、主電路的選型、元器件參數(shù)的計算；熱設計和結構設計；輸入回路的設計；電磁兼容技術與可靠性設計目標－開關電源電路的基本設計思想和設計方法7.1主要技術指標及其分析7.1.1輸入?yún)?shù)輸入電壓：交流－國內(nèi)、國際標準，國際通用電壓范圍。直流－額定值和變化范圍。輸入頻率：民用、工業(yè)為50Hz，航空、航天及船舶為400Hz。輸入相數(shù)：單相、三相，與功率有關。輸入電流：額定輸入電流和最大電流。輸入功率因數(shù)和諧波：標準規(guī)定，采取措施。7.1.2輸出參數(shù)輸出電壓：額定值和調節(jié)范圍。輸出電流：額定值；過載倍數(shù)；調節(jié)范圍；電流下限。穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度：正負誤差帶。輸出特性

2、：恒壓恒流。紋波：類型－高頻噪聲、開關頻率紋波、低頻紋波。量化方法－紋波系數(shù)、峰峰電壓值、按三種頻率成分分別計量幅值、衡重法。效率：額定條件下的輸入有功功率和輸出功率之比。7.1.3電磁兼容性能指標電磁兼容性：電磁敏感性和電磁干擾－電子裝置抵抗外來干擾的能力和自身產(chǎn)生的干擾強度。各國有關電磁兼容的標準很多，開關電源產(chǎn)品一般用通用標準(IEC61000—4和GB/T17626系列)。7.1.4其他指標體積和重量：減小體積和重量的最有效途徑是提高開關頻率環(huán)境溫度：民用0～40℃，工業(yè)用-10～50℃，軍用、航空航天、艦船用-55～105℃。海拔高度：加大絕緣的間距7.2主電路設計7.

3、2.1主電路的選型反激型電路：功率小于100W的電源正激型電路：100W以上功率，且工作環(huán)境干擾很大、輸入電壓質量惡劣、輸出短路頻繁。半橋型電路：功率大于500W，工作條件較好，嚴格限制成本。全橋型電路：功率很大，工作條件較好。推挽型電路：輸入電壓很低、功率較大。7.2.2硬開關與軟開關電路的選擇一般情況下采用硬開關電路。對效率、體積和重量的要求非常高時，可以采用相應的軟開關電路。軟開關是未來電源技術的主流。7.2.3正激型、推挽型、半橋型和全橋型電路的主電路元器件參數(shù)的計算1．變壓器的設計設計的參數(shù)：電壓比、鐵心的形式和尺寸、各繞組匝數(shù)、導體截面積和繞組結構等。依據(jù)參數(shù)：工作電

4、壓、工作電流和工作頻率。(1)電壓比kT：最大占空比和最低輸入電壓下，輸出電壓達到上限，考慮電路的壓降，輸出電壓的裕量(2)鐵心的選取AP法，計算出Ap，在廠家的產(chǎn)品手冊中選擇合適的鐵心型號，使其形狀和尺寸滿足要求。(3)繞組匝數(shù)通常先計算二次匝數(shù)SV為繞組承受的最大伏-秒面積其計算可簡化為電壓和脈沖寬度的乘積不同的電路SV不同:正激；半橋、全橋、推挽(4)繞組導體截面根據(jù)流過繞組的電流值和預先選定的電流密度，即可計算出。(5)變壓器設計的其他問題：變壓器勵磁電感和漏感的估算。2．輸出濾波電路的設計濾波電路：單級LC濾波電路，二級LC濾波電路(1)濾波電感的設計確定電感量：由輸出

5、電壓、電流和開關頻率，以及電感電流最大紋波值決定。正激電路；半橋、全橋、推挽電路確定電感鐵芯：AP法確定鐵芯計算繞組匝數(shù)：計算氣隙：計算電感繞組的導體截面積(2)濾波電容的確定最大紋波有效值為:輸出電壓最大紋波有效值:濾波電容的阻抗：根據(jù)產(chǎn)品手冊確定濾波電容：3．開關器件及二極管的設計遵循兩個原則：電壓和電流都不應超出安全工作區(qū)(SOA)。結溫不能超過最大結溫。設計過程：計算出器件工作時的電壓和電流峰值。根據(jù)SOA初步選擇器件的電壓和電流的大小。估算的器件發(fā)熱功率、熱阻。選擇散熱器。留有裕量。變壓器二次側整流二極管的設計二極管的峰值電流二極管的最大平均電流二極管的通態(tài)損耗二極管的

6、開關損耗散熱熱阻變壓器一次側開關器件的設計開關器件的峰值電流開關器件的最大平均電流開關器件的通態(tài)損耗開關器件的開關損耗散熱熱阻4．主電路設計實例技術要求：輸入電壓：交流三相380±10％V，50Hz。輸出電壓：額定直流220V，調節(jié)范圍160～280V輸出電流：最大10A。輸出紋波：紋波系數(shù)不大于0.5％。工作溫度：0～40℃。(1)主電路的選型根據(jù)功率選擇全橋型電路；根據(jù)輸出電壓，變壓器二次側應采用全橋型整流電路。(2)變壓器的設計電壓比kT：輸入側最小整流電壓、最高占空比、最高輸出電壓、二次壓降的計算。kT≤1.4鐵心的選?。洪_關頻率、鐵芯材料、△B、導體電流密度、窗口填充因

7、數(shù)的確定；選擇鐵心型號為EE65繞組匝數(shù)和截面積：根據(jù)電路確定最大伏-秒面積、△B、鐵心截面積，計算N2=37匝，Nl=52匝根據(jù)電流值和選定的電流密度確定導體的截面積，Ac2=2.5mm2，Acl=1.8mm2(3)輸出濾波電路的設計濾波電感的設計：電感量計算：確定輸出電壓最大值、開關頻率、允許的電感電流最大紋波峰峰值；L=0.7mH鐵芯設計：確定電感值、電流最大值、電流最大峰值、磁通密度最大值、電流密度、填充系數(shù)；鐵芯材料；EE55B：鐵心截面積為3.57×10-4m2，窗口