开关电源设计..docVIP

武汉XX大学课程结业论文 论文题目： 通信开关电源设计 姓 名： 李强 所在院系： 电子信息 班 级： 10301 学 号： 指导教师： 曹华 目录 总体方案设计 1.1 设计要求 1.2 设计内容 1.3 电路设计 1.4 设计原理 输入电路设计 2.1整流滤波电路 2.2输入电路原理图 功率因数校正 3.1校正概述 3.2软开关技术 直流变换器的设计 4.1主电路拓扑结构设计 4.2高频变压器设计 4.3 控制电路设计 输出滤波电路设计 六、辅助电路设计 七、设计总结 一、总体方案设计 1.1 设计要求 在通信领域中，通常将高频整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因而需要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，这就对高频开关电源技术提出了更高的要求。 1.2 设计内容 高频变压器设计、功率开关器件的选择、驱动电路的选择、滤波电路的设计、软开关技术设计 1.3 电路设计 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路，温度保护电路，辅助电源。 开关电源设计方案 1.4 设计原理 高频开关电源主要由输入电网滤波器、输入整流滤波器、高频变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路、辅助电源等几部分组成。其基本原理是:交流输入电压经电网滤波、整流滤波得到直流电压，通过高频变换器将直流电压变换成高频交流电压，再经高频变压器隔离变换，输出所需的高频交流电压，最后经过输出整流滤波电路，将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的高质量、高品质的直流电压。 二、输入电路设计 2.1 整流滤波电路 输入整流电路采用目前应用最普及的单相桥式不可控整流电路 单相桥式整流电路具有输出电压高，变压器利用率高，脉动小等优点。其主要缺点是所需二极管的数量多，由于实际上二极管的正向电阻不为零，必然使得整流电路内阻较大，当然损耗也就较大。对于滤波部分，滤波效果取决于放电时间，电容越大，负载电阻越大，滤波后输出电压越平滑，并且其平均值越大。 2.2 输入电路原理图 输入整流滤波电路原理图 功率因数校正 3.1 校正概述 传统的AC/DC电能变换器和开关电源，其输入电路普遍采用了全桥二极管整流，输出端接到大容量电容器滤波器。虽然整流器电路简单可靠，但它们会在电网中吸取高峰值电流，使输入端的交流电流波形发生畸变，产生谐波，导致功率因数比较低。? 目前，在广泛应用的电力电子设备中，整流装置所占的比例很大，常用的整流电源大部分采用晶闸管相控整流或二极管不控整流方式。其中，电容滤波式不控整流器的输入电流基波分量与电源电压相位大体相同，但是输入电流的谐波含量很高，这样就会给电网带来很大的谐波污染，使得功率因数较低。单相不控整流加电容滤波方式，输入电流THD（总谐波失真）高达100%，三相不控整流的THD也高达60%。电流型整流器的输入电流为方波，会带来电压的尖峰和缺口，对电网产生严重的谐波干扰。这些谐波的存在给电力电子设备的应用和性能带来了极大的影响。 3.2 软开关技术 开关电源普遍采用脉宽调制技术，在这种变换方式中开关器件是在高电压、大电流的条件下导通和关断的。开关管并不是理想器件，在开通的过程中开关管的电压不会马上下降到零，而是有一定的下降时间，同时它的电流也不会立即上升到负载电流，而是有一定的上升时间。在这段时间里，电流和电压有一个交叠区，这样就产生了损耗，我们称之为“开通损耗”（Turn-on?loss）。同样，在开关管的关断过程中，开关管的电压不是立即上升到电源电压，而是有一段上升时间。同时它的电流也不是立即下降到零，也有一段下降时间。在这段时间里，电流和电压也有一个交叠区并产生了损我们称之为“关断损耗”（Turn-off?loss）。因此，在开关管在开关状态下工作时，会产生开通损耗和关断损耗，统称为“开关损耗” 最理想的软开通过程是电压先下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零。因器件开通前电压己下降到零，器件结电容上的电压亦为零，故解决了容性开通问题。最理想的软关断过程是电流先下降到零，电压再缓慢上升到断态值，所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已下降到零，即线路电感中电流亦为零，所以