开关稳压电源E）题设计报告.PDFVIP

星电子网 关稳压电源(E)题设计报告 摘 要 基于现代电力电子变换和控制理论，采用移相全桥零电压零电流软开关等先进技 术，实现了开关稳压电源。软开关技术的采用降低了开关损耗，提高了效率。控制电路 以移相全桥软开关专用芯片UC3875 为核心组成，外围器件少，实现简单；以MOSFET 作为功率开关器件，可以使变换器工作在较高的开关频率；采用脉冲变压器作为驱动， 减少了所需的驱动电源；以UC3842 构成的开关电源作为控制电路的电源，进一步提高 了电路的效率。数字设定及显示电路由单片机C8051 实现，通过键盘可以对输出电压 进行设定和调整，并能够直观方便显示各种主要参数。测试结果表明，设计的开关稳压 各项技术指标达到或超过设计要求。电源具有输出电压控制精度高、纹波小、效率高， 工作可靠等优点。 一、方案论证 本电路的设计主要分为DC-DC 主回路拓扑和控制电路两大主要部分。 1.DC-DC 换器主回路拓扑的选择 DC-DC 变换器主电路拓扑主要有单端式、推挽式、半桥式、全桥式几种结构型式， 前三种拓扑结构适用小功率的应用场合，可以满足本题中输出功率的设计要求。但考虑 题目对效率提出了较高的要求，故本设计采用了便于实现软开关的全桥式拓扑结构。采 用移相全桥软开关的工作模式，可以降低功率器件的开关损耗，提高变换效率。采用的 全桥式主电路拓扑结构如图1所示。 图1 全桥式开关电源主电路拓扑结构 2．控制方法及实现方案 对于全桥式拓扑变换结构，目前最常用的为两种方式：一种为常规的脉宽调制（PWM） 控制方式，另一种为移相 （phase-shifting-control）PWM 控制方式。 1 星电子网 Q Q 1 1 Q Q 2 2 Q 3 Q 3 Q 4 Q 4 (a) 双极性控制方式 (b) 移相控制方式 图2 全桥PWM 变电路控制方式 常规PWM 控制方式中，斜对角功率开关管Q 、Q 为一组，同时导通或截止；Q 、Q 1 4 2 3 为另一组，也同时导通或截止。在这种控制方式中，功率变换是通过中断功率流和控制 占空比的方法实现的，工作频率恒定。开关器件通常工作在硬开关状态下，由于电路杂 散参数的影响，开关管在开关过程中的电流尖峰 （容性开通）和电压尖峰 （感性关断） 会很高，一般需要很大的安全工作区并附加缓冲电路吸收。开关管的开关损耗很大，从 而限制了开关频率的提高；同时过高的dv/dt 造成严重的开关噪声，并通过开关米勒电 容耦合到驱动电路，影响控制和驱动的稳定性。 移相PWM 控制方式是近年 在全桥变换电路拓扑中广泛应用的一种软开关控制方 式。这种控制方式实际上是谐振变换技术与常规PWM 变换技术的结合。如图2 （b ）所 示，利用开关管的结电容和高频变压器的漏感作为谐振元件。利用高频变压器漏感储能 对功率管两端输出电容的充放电 使开关管两端电压下降为零，使全桥变换器依次零电 压开通和零电压关断。具有开关损耗小，可实现高频化；控制简单(脉宽恒定，只控制 移相) ；恒频运行；无需吸收电路；电流、电压应力小；电路结构简单等诸多优点，而 被广泛应用。本设计采用移相PWM 控制方式。 根据以上分析，本设计采用的移相全桥软开关直流电源的实现框图如图3 所示。 U2 II