光隔型ACDC开关电源稳压系统设计.docVIP

综合课程设计报告 题 目 光隔型AC/DC开关电源稳压系统设计 学 院 自动化学院 专 业 电气功与自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 张卫、孟明 完成日期 2012年 6 月 一、课程设计目的 ◆ 加强工程实践能力——锻炼 ◆ 培养知识综合运用——能力 本课程设计的重点是围绕着控制系统的建模、分析、校正（确定调节律）及系统的实现技术等环节进行，着重培养学生具有综合运用已学的《自动控制原理》、《模拟电子》、《数字电子》、《电力电子技术》及控制系统MATLAB仿真等知识，分析、设计简单控制系统的初步能力，并具有运用EDA软件——Protel99se，规范地绘制电路原理图的基本能力。 课程设计题目与要求 题目1、光隔型AC/DC开关电源稳压系统设计 A、主要参数： （1）输入：220（175～264）VAC、50Hz； （2）输出：24VDC； 额定功率：600W； 负载率：（10-100）%； （3）其他：调制频率200KHz；L=75μH、C=680μF B：主电路方案：全桥式（MOSFET） 数学建模与调节器参数计算 开关电源控制系统的结构 开关电路主回路的理想开关模型 可以建立状态空间平均模型和状态方程 4、局部线性化得到小信号模型，可以求解出状态变量与电压输入扰动和控制量d（占空比）间的传递函数 5、PWM比较器（输入：控制直流电平u，输出：占空比d），锯齿波us=kt，k为锯齿波上升段斜率，则 ，传递函数为： 调节器（PID）的传递函数 开关电源的PID控制系统仿真 四、MATLAB仿真分析 ① 负载率为5 %时： R=U*U/P=24*24/(600*5%) =19.2 L*C=5.1*10^-8 L/R=3.906*10^-6 开关电路传递函数： PWM比较器传递函数： Kp=0.03 Ki=1.5 Kd=0.00001 ② 负载率为10 %时： R=U*U/P=24*24/(600*10%)=9.6 L*C=5.1*10^-8 L/R=7.813*10^-6 开关电路传递函数： PWM比较器传递函数： Kp=0.03 Ki=1.5 Kd=0.00001 ③ 负载率为50 %时： R=U*U/P=24*24/(600*50%)=1.92 L*C=5.1*10^-8 L/R=3.906*10^-5 开关电路传递函数： PWM比较器传递函数： Kp=0.03 Ki=1.5 Kd=0.00001 ④ 负载率为100 %时： R=U*U/P=24*24/(600*100%)=0.96 L*C=5.1*10^-8 L/R=7.813*10^-5 开关电路传递函数： PWM比较器传递函数： Kp=0.03 Ki=1.5 Kd=0.00001 硬件电路原理图设计分析与元器件选择 开关电源原理框图： 主回路电源设计（交流220输入时）： 参数选型：C1、C2、C4、C5一般取1200pFC3、C6一般取0.1μFR一般取大于470K，可取510KC一般取几百μF 78、79系列最大输入为40V，输出电流最大为1.5A 驱动电路：——IR2110： Ⅰ、提供足够的栅压、对输入电容充放电所需的一定数值的，以保证MOSFET可靠导通和关断，实现主电路和控制电路的隔离； Ⅱ、对MOS电路，要求有较小的输出电阻，以加速对栅极充放电速度，减小开关时间； Ⅲ、驱动电路和前置电路应具有较强的抗干扰性。 6、电压检测与调节电路 题目给定的输出电压为24VDC，我们假定整流电路给出的电流恒定在24VDC 的理想状态下，则取电阻R1 和R2 分别为7K、1K，且Uf=U*R2/(R1+R2)=3V,将整流后的得到的直流电压送入降压斩波电路，通过脉宽调制控制调节输出电压平均值，在经过LC 滤波电路使电压稳定。 7、PWM调制芯片SG3525A典型电路： 其中R3=6.8KΩ R4=220Ω R5=5.1KΩ R7=170KΩ R9=2.1KΩ R10=3KΩ C3=1000pF C4=392nF 计算三角波频率： 第10脚：大于等于0.7V开始限流，大于1.4V封锁，下一时钟周期才恢复 电流检测与保护环节：过流关驱动、关PWM 根据题目要求，变压器二次侧最大电流Imax2=600/24=25A；由于变压器变比为220/24=55/6，设过电流裕量为最大电流的10%，则：Imax1=1.1*(N2/N1)*Imax2=3A. 设检测电阻R28阻值为1欧姆，检测端电压Ut=3V，同相输入端电压Us，则：Us =Ut*R22*R24/((R24+R23)*R22+R21(R24+