ACDC开关电源的设计.doc

AC/DC开关电源的设计  技术要求 AC/DC开关电源 输出电压： 直流，纹波电压（峰峰值）小于额定电压的0.5% 输入电压： AC三相380V±10％ 输入电压频率： 50±5HZ 负载短时过载倍数： 200％ 瞬态特性： 较好 技术指标要求： 输出直流电压(V)10~12~14 输出电流（A）140 1.2 设计条件 1） 电路形式 全桥 全波整流 2） 工作频率 20KHZ 3） 逆变器电路最高，最低电压 DC 592～450V 4） 输出电压 =14VDC 输出电流 150A 5） 开关管最大导通时间 ＝22.5us 6） 开关管导通压降 =3V 7） 整流二极管导通压降 ＝1V 8） 变压器允许温升 25 9） 电原理图 二、主电路原理与设计 2.1主电路工作原理 380V市电经不控整流后变成了脉动的直流电，经直流滤波电路后变成平稳的直流供给逆变电路，逆变桥在驱动信号的作用下根据正弦脉宽调制原理将直流电变成一定电压一定频率的交流电，再经过隔离变压器来实现电压的匹配，经过整流来得到直流更好的直流电，经直流滤波隔离后供给负载。采用SPWM调制方式，通过电压负反馈调节输出电压，使输出电压稳定在一定的范围内。 2.2主电路结构 如图所示 主电路主奥包括以下几个部分： 不控整流部分：主要采用三相不控整流，该电路结构简单，可靠性高。 DC滤波部分：注意用无源滤波电路来使电路中的有害谐波减少，提高对以后电路供电的可靠性。 3）逆变电路：采用功率IGBT为开关器件，SPWM调制方式，利用电压负反馈构成闭环控制，稳定输出电压。 4）隔离电路：主要是用隔离变压器来实现电路的隔离和电压的匹配。 5）二次逆变部分：注意是实现电压的二次变换，来实现供电的高可靠性和高直流性。 6）输出滤波电路：三相交流电经不控整流后，电压脉动比较大，因此需要有滤波电路平定脉动电压，本文采用L-C滤波器，起到了很好的效果；另外逆变器的输出电压为一系列的高频脉冲，要想得到理想的正弦波，必须滤掉其中的高频成份，此处也采用L-C滤波电路，它的作用就是滤除高频信号，其参数由LC滤波器的谐振频率和特征阻抗决定。 2.3主电路参数设计 依据设计电力电子装置的一般原则，我们应按照从负载侧到输入侧的顺序进行设计。 2.3.1开关电源输出电路 R1,R2的选择 L,C为输出滤波元件；R1,R2,R3为输出电压.电流检测电阻。 Zi为负载，D为输出电源指示灯，V，I为输出电压表电流表。 R1,R2自己设计，原则是Vf需要在控制电路适应范围内，R4为发光二极管的限流管，选择原则是使得D中电路不要超过额定数值。 由于要求输出电路的电压额定数值为12V，控制回路稳压电源采用7815，输出电压为＋15V，为配合控制回路电压，可以选择R1=20K,R2=5.1K,那么可以得到的反馈电压最大数值为 （V） 很显然，这样的参数合理。 分流器的选择 R3为分流器，用于检测输出电流。由于设计要求输出额定电流为140A，负载短时过载倍数为200％，故最大输出电流为，据此选择分流器型号为 。 Vi为输出电路的输入电压，一般情况下Vi的波形如图所示： 其中，E为逆变桥输入最低电压； m为逆变电路中同一电流支路中串联的开关器件，在这里为m=2; Vce(set)为开关器件逆变管压降（3～5V）； N为主变压器的变比； K为主变压器内电阻降压引入的系数（1.01～1.05）； Vd为高频整流二极管正向压降； , :主要开关器件工作频率； ,占空比； D的选取原则： 输出最大功率和输入最低电压时，选择D最大值； 2) 高（功率比较小的电源）D的最大值时需要注意死区时间不能小于开关器件关断时间，并且要有余量。 这里，我们取＝20KHZ,D=0.9，那么 , 死区时间。 如果器件关断时间小于并且由余量，那么D可以选择0.9，否则D要减小，但是电压理由率也要减小。 当输出压最高，输入电压最低时，如果D已经达到最大值，是一种满足技术指标的最低要求。此时，＝V. 动态指标必然下降，电路已经没有超调能力，使得输出电压快速上升。 因此，一般应该由一定的余量。 如果选择为18，＝14V,, .突加负载时，控制电路可以将D调高为0.9，出现“超调”，使得快速上升，以保证快速恢复能力。 如果超调能量保留太多，电压理由率就