[信息与通信]车载逆变电源.doc

目录 第一章 绪论 1 1.1什么是开关电源 1 1.2 开关电源的分类及结构形式 2 1.3开关电源的发展 3 1.4 逆变电源技术的发展概况 4 1.4.1 逆变电源技术 4 1.4.2 逆变电源技术的发展概况 5 1.4.3 逆变电源的发展趋势 7 第二章 主电路的研究与选择 9 2.1开关电源的设计步骤 9 2.2 设计指标及要求 9 2.3总体方案设计 10 2.3.1 方案比较 10 2.3.2 方案论证 11 2.3.3方案选择 12 2.4 逆变器主电路的基本形式 13 2.4.1单端反激式变换电路 13 2.4.2 单端正激式变换电路 13 2.4.3 推挽式变换电路 14 2.4.4 半桥逆变式主电路 14 2.4.5 全桥逆变功率转换电路 15 2.5 基本DC/DC变换器主电路拓扑 16 2.5.1 隔离型单端正激变换器 16 2.5.2 隔离型半桥逆变器 17 2.5.3 隔离型全桥变换器 18 2.6 驱动电路 19 第三章 脉宽调制技术PWM 19 3.1 PWM控制的基本原理 20 3.2 PWM逆变电路 21 第四章 单元模块设计 23 4.1 车载逆变电源直流/直流（DC/DC）变换电路的设计 24 4.1.1直流/直流变换主电路 24 4.1.2 直流/直流变换控制及保护电路 26 4.2 逆变电源直流/交流变换电路的设计 28 4.2.1 直流/交流变换主电路 29 4.2.2 直流/交流变换控制及保护电路 29 4.3 电路参数的计算及元器件的选择 31 4.3.1 直流/直流变换电路中元器件参数的计算 31 4.3.2 直流/交流变换电路中的参数计算 35 4.4 特殊器件的介绍 36 4.4.1 脉宽调制芯片SG3524 36 4.4.2 MIC4424 37 4.4.3 光电耦合器 38 4.5 各单元模块的联接 39 4.6 辅助电源设计 39 第五章 系统调试 39 5.1 控制电路调试 40 5.1.1 基本调试 40 5.1.2 控制电路的调试 40 5.2 系统开环调试 40 5.3 系统闭环调试 40 第六章 结论及展望 41 6.1 结论 41 6.2 展望 41 参考文献 42 附录 43 第一章 绪论 1.1什么是开关电源 电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是产生电的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠性等指标。我们用的电，一般都需经过转换才能适合使用的需要，例如交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率变换为小功率等。 按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转换为直流；AC/AC称为交流变交流，即为改变频率；DC/AC称为逆变；DC/DC为直流变交流后再变为直流。为了达到转换的目的，电源变换的方法是多样的。自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源（Switching Power Supply）。 开关电源通常由六大部分组成，如图1-1所示。 图1-1 开关电源工作原理框图 第一部分是输入电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。220V交流电直接经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi，此电压送到第二部分进行功率因数校正，其目的是提高功率因数，它的形式是保持输入电流与输入电压同相。功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。所谓有源功率因数校正（Active Power Factor Correction, APFC）,是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。开关电源电路常采用有源功率因数校正。第三部分是功率转换，它是由电子开关和高频变压器来完成的，是把高功率因数的直流电压变换成受到控制的、符合设计要求的高频方波脉冲电压。第四部分是输出电路，用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流电压输出。第五部分是控制电路，输出电压经过分压、采样后与电路的基准电压进行比较、放大。第六部分是频率振荡发生器，它产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。有了高频振荡才有电源变换，所以说开关电源的实质是电源变换。 1.2 开关电源的分类及结构形式 目前开关电源的种类很多，从工作性质来分，大体上可分为“硬开关”和“软开关”两种。所谓硬开关，是指电子脉冲、外加控制信号强行对电子开关进行“开”和“关”，而与电子开关自身流过的电流以及两端施加的电压无关。显然，开关在接通和关断期间是有电流、电压存在的，因此，这种工作方式是有损耗的。但是它比其他变换电源的形式简单的多