降压型PWM-AC-DC开关电源设计.docVIP

电力电子技术课程设计报告

降压型PWM_AC-DC开关电源设计

姓名

学号

年级

专业

系〔院〕

指导教师

2010年12月20日

第一章 引言

1.1开展现状与前景

目前开关电源以小型，轻量和高效率的特点被广泛应用于电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速开展不可缺少的一种电源方式。市场上的DC-DC开关电源中，用MOS管制成的300-500KHZ电源早已经实用化，其频率可以进一步提高。但是频率的提高会产生浪涌或噪声，这样不仅影响周围的电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。所以如何抑制高频噪声现在也是开关电源的一个研究方向。

开关电源的技术趋势和未来可以概括为以下四个方面：

〔1〕小型化、薄型化、轻量化、高频化

开关电源的体积、重量主要是由储能元件〔磁性元件和电容〕决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积；在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化是开关电源的主要开展方向。

〔2〕高可靠性

开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍，因此提高了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度。这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题，也增加了保护等功能，简化了电路，提高了平均无故障时间。

〔3〕低噪声

开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用局部谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以，尽可能地降低噪声影响是开关电源的又一开展方向。

〔4〕采用计算机辅助设计和控制

采用CAA和CDD技术设计必威体育精装版变换拓扑和最正确参数，使开关电源具有最简结构和最正确工况。在电路中引入微机检测和控制，可构成多功能监控系统，可以实时检测、记录并自动报警等。

开关电源的开展从来都是与半导体器件及磁性元件等的开展休戚相关的。高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。开展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件，开发高频用的低损磁性材料，改良磁元件的结构及设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。

电源管理芯片实际上也是指具有自动控制环路和保护电路的DC-DC变换芯片，是开关电源的核心控制芯片。电源管理芯片在90年代中后期问世，由于替换了大局部分立器件，使开关电源的整体性能得到大幅度提高，同时降低了本钱，因而显示出强大的生命力。

我国开关电源起源于1970年代末期，到1980年代中期，开关电源产品开始

推广应用。那时的开关电源产品采用的是频率为20kHz以下的PWM技术，其效

率只能到达60%~70%。经过20多年的不断开展，新型功率器件的研发为开关电

源的高频化莫定了根底，功率MOSFET和IGBT的应用使中、小功率开关电源工

作频率高到达400kHz(AC/DC)和1MHz(DC/DC)。软开关技术的出现，真正实现了

开关电源的高频化，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了开关电源的

效率。目前，采用软开关技术的国产开关电源，其效率已到达93%。但是，目前

我国的开关电源技术与世界上先进的国家相比仍有较大的差距。

1.2研究开关电源的意义

信息时代离不开电子设备，而开关电源〔switchpowersupply〕在效率，重量，体积等方面相对于传统晶体管电源方面具有显著的优势，所以如今高频开关电源成为最广泛使用的电源。目前所有的开关电源都由功率级和控制级组成，功率级的主要任务是，根据不同的应用选用不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件，本钱，参数等现状进行适当程度的调整。控制级采用的控制方式主要为经典的PID控制，实现时一般选用集成电路芯片。半导体技术，主功率电路，控制方式是开关电源设计和制造的三大方面。

第二章 设计任务与根本要求

设计一款降压型AC-DC开关电源，设计参数如下：

2.1输入参数：

1.输入交流电压：单相AC220V

2.输入电压变动范围：20%

3.输入频率：50Hz2Hz

2.2输出参数：

1.输出直流电压：24V

2.输出功率：约200W

2.3设计根本要求:

1.设计主电路；

2.设计控制电路和保护电路；

3.计算主电路电力电子器件参数；

4.绘制主电路、控制电路和保护电路电路图；

5.绘制完整电路图。

第三章 开关电源及PWM控制的工作原理

3.1根本电路

?开关式稳压电源的根本电路框图如下列图所示：?

交流电压