1、電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：半橋開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：專業(yè)班：學(xué)生卡：學(xué)生：導(dǎo)師：（簽名）開始和結(jié)束時(shí)間：課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)和評(píng)論學(xué)校（系）： 電氣工程學(xué)院：注：通常：20% 論文質(zhì)量 60% 答辯 20% 按百分比計(jì)算學(xué)生卡 學(xué)生專業(yè)班 設(shè)計(jì)主題半橋開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)項(xiàng)目完成的設(shè)計(jì)任務(wù)和功能、要求和技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能為實(shí)驗(yàn)室電子設(shè)備提供24V穩(wěn)壓寬、大功率直流電源，替代低效率線性穩(wěn)壓電源。根據(jù)需求設(shè)計(jì)任務(wù)1、方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、整流電路設(shè)計(jì)。3.逆變電路設(shè)計(jì)。4、確定高頻變壓器的變比和容量；5、通過計(jì)算選擇設(shè)備的具體型號(hào)。6.控制電路設(shè)計(jì)或選擇。7.畫出相

2、關(guān)電路圖。8、在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真調(diào)試或matlab仿真。9. 完成一本 4,000 字的手冊(cè)。技術(shù)參數(shù)1、輸入電壓為單相1870 242V。 2、輸入交流頻率4565HZ。 3、輸出直流電壓恒定為24V。 4.輸出直流電流10A。 5 最大功率：250W。 6、穩(wěn)壓精度：1%工作計(jì)劃第一天：集中學(xué)習(xí)；第 2 天：數(shù)據(jù)收集；第三天：方案演示； Day 4：輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)； Day 5：逆變電路設(shè)計(jì)；第6天：確定高頻變壓器的變比和容量； Day 7：輸出整流濾波電路設(shè)計(jì)；第8天：控制電路設(shè)計(jì)；第 9 天：總結(jié)并編寫說明；第 10 天：防御教師評(píng)論和評(píng)分通常： 論文質(zhì)量： 答辯： 導(dǎo)師簽名：總分

3、：年月日概括開關(guān)電源是現(xiàn)代電力電子設(shè)備中不可缺少的組成部分。其質(zhì)量直接影響子設(shè)備的性能，其大小也直接影響電子設(shè)備的整體體積。本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件電路，開發(fā)出250I半橋開關(guān)電源。整個(gè)系統(tǒng)包括三部分：主電路、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路。系統(tǒng)主電路包括單相輸入整流、半橋逆變、高頻交流輸出、輸出整流、輸出濾波?？刂齐娐钒ㄖ麟娐烽_關(guān)管控制脈沖產(chǎn)生和保護(hù)電路。論文具體介紹了主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路等部分的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程，包括元器件的選擇和參數(shù)計(jì)算。本文介紹了一種采用半橋電路的開關(guān)電源。輸入為單相交流170260v，輸入頻率4565HZ，輸出直流電壓24v，輸出直流電流10A，最大功

4、率250w。主要介紹了電源的概念、原理、工作原理和特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：開關(guān)穩(wěn)壓電源；半橋；高頻變壓器目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc313463418 第1章引言 PAGEREF _Toc313463418 h 1 HYPERLINK l _Toc313463419 1.1電力電子發(fā)展歷程 PAGEREF _Toc313463419 h 1 HYPERLINK l _Toc313463420 1.2半橋開關(guān)穩(wěn)壓電源概述 PAGEREF _Toc313463420 h 2 HYPERLINK l _Toc313463421 1.2.1開關(guān)電源的概念 PAGEREF

5、 _Toc313463421 h 2 HYPERLINK l _Toc313463422 1.2.2開關(guān)電源的分類 PAGEREF _Toc313463422 h 2 HYPERLINK l _Toc313463423 1.3本文設(shè)計(jì)內(nèi)容 PAGEREF _Toc313463423 h 2 HYPERLINK l _Toc313463424 第2章半橋穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc313463424 h 4 HYPERLINK l _Toc313463425 2.1總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc313463425 h 4 HYPERLINK l _Toc313463426 2.

6、2電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc313463426 h 4 HYPERLINK l _Toc313463427 2.2.1輸入整流濾波電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc313463427 h 4 HYPERLINK l _Toc313463428 2.2.2逆變器電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc313463428 h 5 HYPERLINK l _Toc313463429 一、高頻開關(guān)變換器的基本原理 PAGEREF _Toc313463429 h 5 HYPERLINK l _Toc313463430 二、逆變電路的基本原理 PAGEREF _Toc313463430 h 5 HYPE

7、RLINK l _Toc313463431 2.2.3輸出整流濾波器設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc313463431 h 6 HYPERLINK l _Toc313463432 2.2.4主電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc313463432 h 7 HYPERLINK l _Toc313463433 2.2.5保護(hù)電路 PAGEREF _Toc313463433 h 7 HYPERLINK l _Toc313463434 2.2.6控制電路 PAGEREF _Toc313463434 h 8 HYPERLINK l _Toc313463435 2.2.7整體電路圖 PAGEREF _Toc3

8、13463435 h 10 HYPERLINK l _Toc313463436 第三章數(shù)據(jù)分析與計(jì)算 PAGEREF _Toc313463436 h 11 HYPERLINK l _Toc313463437 3.1設(shè)備選擇 PAGEREF _Toc313463437 h 11 HYPERLINK l _Toc313463438 3.1.1輸入整流器件 PAGEREF _Toc313463438 h 11 HYPERLINK l _Toc313463439 3.1.2輸出整流器件 PAGEREF _Toc313463439 h 11 HYPERLINK l _Toc313463440 3 . 1

9、.3元件選擇 PAGEREF _Toc313463440 h 11 HYPERLINK l _Toc313463441 3.1.4保護(hù)電路器件選擇 PAGEREF _Toc313463441 h 12 HYPERLINK l _Toc313463442 3.2具體參數(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc313463442 h 13 HYPERLINK l _Toc313463443 3.4 MATLAB電路仿真 PAGEREF _Toc313463443 h 13 HYPERLINK l _Toc313463444 3.4.1 MATLAB PAGEREF _Toc313463444 h 13簡介

10、HYPERLINK l _Toc313463445 3.4.2仿真電路圖 PAGEREF _Toc313463445 h 13 HYPERLINK l _Toc313463446 第4章設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc313463446 h 15 HYPERLINK l _Toc313463447 第4章設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc313463447 h 15 HYPERLINK l _Toc313463448 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc313463448 h 16第一章 簡介開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)來控制開關(guān)晶體管的通斷時(shí)間比，以保持穩(wěn)定的輸出電壓的電源。隨著電力電子技

11、術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開關(guān)電源技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，而這個(gè)成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)也越來越多地向低輸出功率端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。隨著開關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通訊、家用電器等方面的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其需求增長和效率、體積、重量和可靠性提出了更高的要求。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，在很多方面逐漸取代了低效率、體積大、重的線性電源。在半橋變換器電路中，變壓器的初級(jí)流經(jīng)整個(gè)周期，磁芯得到更充分的利用。克服了推挽電路的缺點(diǎn)，使用的功率晶體管耐壓要求較低；晶體管的飽和壓降降到最低；對(duì)輸入濾波電容的電壓要求也較低，高頻開關(guān)采用半橋變換器。廣泛應(yīng)用于電源設(shè)計(jì)。本文將介紹一種半橋開關(guān)電源，使用的開關(guān)器件為功率

12、MOSFET，開關(guān)頻率為4565Hz，具有體積小、重量輕、成本低的特點(diǎn)。1.1 電力電子發(fā)展歷程最早的開關(guān)電源出現(xiàn)在1960年代。串聯(lián)開關(guān)電源出現(xiàn)，開關(guān)狀態(tài)采用功率晶體管。后來發(fā)展了脈寬調(diào)制（PWM）控制技術(shù)來控制開關(guān)變換器，得到了PWM開關(guān)電源。 PWM 開關(guān)電源的效率可以達(dá)到65%-70%。 1974年研制出工作頻率為20kHz的開關(guān)電源，被譽(yù)為電源技術(shù)發(fā)展史上的20kHZ革命。 1976年，美國Silicon General公司首次生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)集成脈寬調(diào)制器，簡化了開關(guān)電源的控制器，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 1980年代，國家高頻開關(guān)電源僅用于個(gè)人電腦、電視機(jī)等幾種設(shè)備。由于開關(guān)電

13、源與線性電源和相控電源相比，在重量、體積、銅、鐵和能耗方面都有顯著降低，對(duì)整機(jī)多相指標(biāo)有很好的影響，因此其推廣應(yīng)用。近年來，開關(guān)電源在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得了顯著的效益。電力電子技術(shù)分為 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/299310.htm t _blank 兩個(gè)分支：電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流、 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/302541.htm t _blank 逆變、 HYPERLINK %20%20%20%20:/bai

14、ke.baidu%20%20%20%20/view/302565.htm t _blank 斬波、 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/141210.htm t _blank 變頻、 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/17402.htm t _blank 均衡）?，F(xiàn)代電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課， HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/145782.htm t _blank

15、 在專業(yè)人才培養(yǎng)中占有重要地位。它是將一種形式的工業(yè)電能轉(zhuǎn)換為另一種形式。例如，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電或?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為交流電；將工頻功率轉(zhuǎn)換為設(shè)備所需頻率的功率；當(dāng)正常交流電源中斷時(shí)，使用逆變器（見電源轉(zhuǎn)換器）將電池的直流電轉(zhuǎn)換為工頻交流電。電力電子技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)非電能與電能的轉(zhuǎn)換。例如，太陽能電池用于將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能。與電子技術(shù)不同，電力電子技術(shù)轉(zhuǎn)化的電能是作為能量而不是作為信息傳感的載體的。所以人們關(guān)心的是可以轉(zhuǎn)換的電能。1.2 半橋開關(guān)穩(wěn)壓電源概述1.2.1 開關(guān)電源的概念電源是將各種能源轉(zhuǎn)化為電氣設(shè)備所需的設(shè)備，是一切依賴電能的設(shè)備的動(dòng)力來源。直流開關(guān)電源是由占空比控制的開關(guān)

16、電路組成的一種電源轉(zhuǎn)換器件，用于交流直流或直流直流的功率轉(zhuǎn)換，通常稱為開關(guān)電源。開關(guān)電源的核心是電力電子開關(guān)電路。根據(jù)負(fù)載對(duì)電源輸出電壓調(diào)節(jié)或電流調(diào)節(jié)特性的要求，采用反饋控制電路和占空比控制方法對(duì)開關(guān)電路進(jìn)行控制。開關(guān)電源的這一技術(shù)特點(diǎn)使其具有效率高、體積小、重量輕、高頻、電感、電容等濾波元件和變壓器的優(yōu)點(diǎn)。1.2.2 開關(guān)電源的分類開關(guān)電源可分為兩類：AC/DC和DC/DC 。 DC/DC轉(zhuǎn)換是將固定的直流電壓轉(zhuǎn)換成可變的直流電壓，又稱直流斬波器。斬波器有兩種工作方式：1.脈寬調(diào)制方式Ts不變，但ton（通用）改變。二、調(diào)頻方式，ton不變，Ts變化（易受干擾）。其具體電路分為以下幾類：(1

17、) 降壓電路降壓斬波器。(2) 升壓電路升壓斬波器。(3) Buck-Boost電路降壓或升壓斬波器。(4) Cuk 電路 - 降壓或升壓斬波器。AC/DC轉(zhuǎn)換是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，其功率流動(dòng)可以是雙向的。從電源流向負(fù)載的功率稱為“整流”，從負(fù)載流回電源的功率稱為“有源逆變器”。 AC/DC轉(zhuǎn)換按電路的接線方式可分為半波電路和全波電路。按電源相數(shù)可分為單相、三相和多相。根據(jù)電路的工作象限，可分為一象限、二象限、三象限和四象限。1.3 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，由于實(shí)際生產(chǎn)的需要，人們對(duì)電路的要求也越來越高。需要提供不同的穩(wěn)壓電源。本文為實(shí)驗(yàn)室電子設(shè)備提供24V穩(wěn)壓寬、大功率直流電源

18、，以替代低效率的線性穩(wěn)壓電源。首先對(duì)整體方案進(jìn)行了分析，進(jìn)行了整流電路的設(shè)計(jì)、逆變電路的設(shè)計(jì)、主電路和輸出整流電路的設(shè)計(jì)。由工頻交流電經(jīng)橋式整流電路得到直流電，再經(jīng)半橋開關(guān)逆變得到高頻交流電，經(jīng)整流濾波后得到所需的直流電?？捎糜陔娮釉O(shè)備。橋式整流器采用四個(gè)二極管，逆變電路由兩個(gè)電容串聯(lián)和兩個(gè)MOS管串聯(lián)組成，輸出回路由電容、電感和二極管組成。為了保證電路的可靠運(yùn)行，本文增加了保護(hù)電路設(shè)計(jì)。過壓保護(hù)采用電阻-電感串聯(lián)吸收網(wǎng)絡(luò)。過流保護(hù)采用快速熔斷器保護(hù)。二是參數(shù)計(jì)算，各種性能指標(biāo)分析，器件選型，通過仿真分析波形。確定最終結(jié)論。上述過程可為實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供24V左右的電壓，可替代線性不穩(wěn)定電壓，為實(shí)驗(yàn)

19、的可靠運(yùn)行提供可靠保障。第二章半橋穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分。1 、主電路設(shè)計(jì)，包括整流輸入濾波器、半橋逆變電路、輸出整流器、輸出濾波器。二、開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路。3 、控制電路的設(shè)計(jì)，包括脈沖輸出、軟啟動(dòng)、占空比調(diào)整和保護(hù)電路，用于控制逆變電路開關(guān)管的工作。半橋開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案遵循開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換框圖。如圖2.1所示：半橋逆變電路輸入濾波電路輸出整流濾波輸入整流電路半橋逆變電路輸入濾波電路輸出整流濾波輸入整流電路圖 2.1 開關(guān)電源轉(zhuǎn)換由工頻交流電經(jīng)橋式整流電路得到直流電，再經(jīng)半橋開路開關(guān)得到高頻交流電，經(jīng)整流濾波后得到所需的直流電?？捎糜陔娮釉O(shè)備。首先，功率流入輸

20、入整流濾波電路，通過整流模塊將交流電轉(zhuǎn)換成帶有脈動(dòng)成分的直流電，然后通過輸入濾波電容將脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)換成更平滑的直流電。其次，電源開關(guān)橋提供來自控制電路的觸發(fā)脈沖，將濾波后的直流電轉(zhuǎn)換成高頻方波電壓，通過高頻變壓器傳輸?shù)捷敵鰝?cè)。最后，輸出整流濾波回路將高頻方波電壓濾波成所需的直流電壓或電流。2.2 電路設(shè)計(jì)2.2.1 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)整流濾波電路是開關(guān)電源的重要組成部分，可以提高電壓和電流的穩(wěn)定性，減少干擾。根據(jù)它們的位置不同，它們分為輸入輸出整流和濾波電路。本文研究的電源額定工作狀態(tài)的技術(shù)要求為：輸出電壓24V ，輸出電流10A ，輸出功率約240W。供電等原因，本文實(shí)驗(yàn)供電電路采用單相橋

21、式整流。 .由電源頻率170260V、4565HZ交流電，如圖2.2所示。圖 2.2 輸入整流濾波電路圖輸入整流濾波電路主要由兩部分組成。(1)整流橋；(2)輸入濾波電路。2.2.2 逆變器電路設(shè)計(jì)一、高頻開關(guān)變換器的基本原理用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，帶濾波器（L或/和C ）的負(fù)載線與直流電壓連接一會(huì)兒，然后斷開一會(huì)兒，負(fù)載上也得到另一個(gè)直流電壓。這使得DC-DC的基本手段。在一個(gè)周期T s內(nèi)，電子開關(guān)接通時(shí)間t on占整個(gè)周期T s的比值稱為占空比D。顯然，占空比越大，負(fù)載上的電壓越大； 1TS=fs稱為開關(guān)頻率，fs越高，負(fù)載上的電壓越高。 DC-DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)均工作在固定頻率，保持開

22、關(guān)頻率不變，但改變導(dǎo)通時(shí)間（即脈沖寬度），使得當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，負(fù)載上的電壓變化不大。該方法稱為脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation）。由于電子開關(guān)是根據(jù)外部控制脈沖開啟和關(guān)閉的，因此流過控制本身的電流與施加在兩個(gè)端子上的電壓無關(guān)。因此，電子開關(guān)被稱為硬開關(guān)。二、逆變電路的基本原理在半橋逆變電路中，變壓器原邊的兩端分別連接電容C1、C2的中點(diǎn)和開關(guān)S1、S2的中點(diǎn)。電容器 C1 和 C2 的中點(diǎn)電壓為。 S1和S2交替導(dǎo)通，使變壓器原邊形成有幅值的交流電壓，通過改變開關(guān)管的占空比，可以改變副邊整流電壓Ud的平均值，并且輸出電壓Uo也可以改變。半橋電路的結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。

23、S1導(dǎo)通，二極管VD1處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)S2導(dǎo)通時(shí)，二極管VD2處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組 W1 中的電流為零。根據(jù)變壓器的磁勢(shì)平衡方程，繞組W2和W3中的電流大小相等，方向相反，所以VD1和VD2都處于導(dǎo)通狀態(tài)，各自分擔(dān)一半的電流。當(dāng)S1或S2導(dǎo)通時(shí)，電感L的電流逐漸增大，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，電感L的電流逐漸減小。 S1和S2在關(guān)斷狀態(tài)下的峰值電壓均為Ui。由于電容器的隔直作用，半橋電路對(duì)兩個(gè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱引起的變壓器初級(jí)電壓的直流分量具有自動(dòng)平衡作用，因此電路不易發(fā)生到變壓器偏置和直流磁飽和。問題，無需添加隔直電容。值得注意的是，在半橋電路中，占空比定義為 2-1 公式

24、D= (2 1)圖 2.3 逆變器電路圖2.2.3 輸出整流濾波器設(shè)計(jì)電源的能量輸出是通過高頻變壓器實(shí)現(xiàn)的，其主要功能是變壓、電能傳輸和輸入輸出之間的隔離，與普通電源變壓器的作用類似。因此，在繞制高頻變壓器時(shí)，應(yīng)盡量減小原副邊的漏感，從而降低功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的峰值電壓，降低損耗，提高效率。二次側(cè)采用全波整流方式，再由濾波電感和濾波電容完成輸出濾波功能，使輸出達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖 2.4 輸出整流濾波電路圖輸出濾波電路由一個(gè)電感、一個(gè)電容和兩個(gè)二極管組成。經(jīng)整流濾波后，即可得到所需的直流穩(wěn)壓電源。輸出整流濾波電路將高頻變壓器輸出的高頻交流電壓或電流通過快恢復(fù)整流二極管的整流濾波電感和濾波電容，轉(zhuǎn)換成

25、所需的輸出電壓或電流。高頻變壓器二次側(cè)采用全橋整流，提高安全可靠性。2.2.4 主電路設(shè)計(jì)半橋開關(guān)電源的主電路如圖所示。圖中，開關(guān)管Q1、Q2采用MOSFET。由于是電壓驅(qū)動(dòng)的全控器件，具有驅(qū)動(dòng)電路簡單、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快、安全工作區(qū)域大等優(yōu)點(diǎn)。半橋逆變電路的一個(gè)橋臂由開關(guān)管Q1和Q2組成，另一個(gè)橋臂由電容C1和C2組成。高頻變壓器的初級(jí)端接C1、C2的中點(diǎn)，另一端接Q1、Q2的公共連接端。 Q1、Q2中點(diǎn)電壓等于整流后直流電壓的一半，開關(guān)管Q1、Q2交替導(dǎo)通。變壓器次級(jí)形成幅度為 的交流方波電壓。通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比，可以改變變壓器二次側(cè)整流輸出的平均電壓Vo。 Q1和Q2在關(guān)斷狀態(tài)下

26、的峰值電壓均為Vi。 R7、C3、VD1并聯(lián)在變壓器原邊構(gòu)成RCD吸收電路，C5、R9用于吸收高頻尖峰。2.5 主電路圖2.2.5 保護(hù)電路1.過壓保護(hù)過壓保護(hù)需要根據(jù)電路中發(fā)生過壓的部位不同，增加不同的保護(hù)電路。當(dāng)達(dá)到恒壓值時(shí)，保護(hù)電路自動(dòng)開啟，使過電壓形成通路通過保護(hù)電路，消耗過電壓儲(chǔ)存的電磁能量。因此，過電壓的能量不會(huì)加到主開關(guān)器件上，保護(hù)了電力電子器件。為了達(dá)到保護(hù)效果，可以使用阻容保護(hù)電路。當(dāng)電容并聯(lián)在回路中時(shí)，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰時(shí)，電容兩端的電壓不能突變，可以有效抑制電路中的過電壓。與電容串聯(lián)的電阻可以消散部分過電壓能量，同時(shí)抑制電路中電感和電容的振蕩。過壓保護(hù)電路如圖 2.7

27、所示。圖 2.6 RC 阻容過壓保護(hù)電路圖2.過流保護(hù)當(dāng)電力電子電路工作不正常或出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或短路，觸發(fā)電路或控制電路失效，過載，直流側(cè)短路，可逆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變器故障，交流電源電壓過高、過低或缺失，所有這些都可能導(dǎo)致過熱。流動(dòng)。由于電力電子器件的電流過載能力相對(duì)較差，因此需要對(duì)變流器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。在本文中，快速熔斷器用于輸入保護(hù)。2.2.6 控制電路控制電路是整個(gè)電源系統(tǒng)的重要組成部分，它控制整個(gè)電源的工作并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能。一般來說，控制電路應(yīng)具備以下功能：控制脈沖產(chǎn)生電路、電壓反饋控制電路、可調(diào)占空比、軟啟動(dòng)及各種保護(hù)電路等。根據(jù)電路功能的劃

28、分，控制電路可分為幾個(gè)部分：脈沖發(fā)生電路、觸發(fā)電路、電壓反饋控制電路、軟啟動(dòng)電路、保護(hù)電路等。脈沖發(fā)生電路是控制電路的核心。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)電壓反饋控制電路的信號(hào)產(chǎn)生所需的脈沖信號(hào)保護(hù)電路，以提供軟啟動(dòng)電路等提供的控制。電壓反饋控制電路通過檢測(cè)輸出電壓的大小來調(diào)整輸出脈沖的脈寬，對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓采樣，然后將采樣的電壓與參考電壓進(jìn)行比較，得到誤差信號(hào)來調(diào)整脈沖輸出脈沖寬度達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。所設(shè)計(jì)電路的控制電路是整個(gè)電路的主要部分。目前，實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中存在各種典型的控制電路。鑒于對(duì)電源和驅(qū)動(dòng)的要求，結(jié)合本畢業(yè)設(shè)計(jì)選用SG3525 。SG3525A的結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。它由基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器、振

29、蕩器、誤差放大器、比較器、鎖存器、欠壓鎖定電路、鎖定控制電路、軟啟動(dòng)電路和輸出電路組成。的特點(diǎn)SG3525脈寬調(diào)制控制器是美國通用電氣公司的產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)是：1 、輸出級(jí)采用推挽輸出和雙通道輸出。2.占空比0-50%可調(diào)。3 、每通道最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA，峰值灌電流可達(dá)500mA?？芍苯域?qū)動(dòng)功率MOS管。4 、工作頻率高達(dá)400KHz 。5 、具有欠壓鎖定、過壓保護(hù)和軟啟動(dòng)功能。6 、正常工作溫度范圍為0-700 。7.參考電壓為 5.1 V1% 。8 、工作電壓范圍很廣，從8V到35V不等。圖 2.7 SG3525 及其外圍器件結(jié)構(gòu)圖2.2.7 整體電路圖整體電路圖可從具體電路（2.

30、8）中得到圖 2.8 一般電路圖第三章數(shù)據(jù)分析與計(jì)算3.1 設(shè)備選擇3.1.1 輸入整流器件輸入為45 65Hz交流電，電壓為170 260V ，以下計(jì)算以電壓為170V。1 、二極管耐壓：整流二極管的峰值電壓可以計(jì)算如下。U= 170 1.414= 240.38 V額定電壓：2.二極管的額定電流：由于電源的輸入功率隨效率而變化，因此應(yīng)取電源效率最差的值。這里我們根據(jù)一般開關(guān)電源的效率取值，取= 0.8電源的輸入功率可以通過公式（ 3-1 ）計(jì)算：P in =p/min (3 1)W(3 - 2)流經(jīng)每個(gè)二極管的 RMS (3 3)額定電流：3.1.2 輸出整流器件電感選擇100H；電容選擇1

31、000F/50V；二極管選擇；二極管的峰值電壓，u=24* =33.9v額定電壓：額定電流：3.1.3 元件選擇1.切換設(shè)備選擇。表 3.1 幾種功率器件的優(yōu)缺點(diǎn)比較設(shè)備優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)GTR耐壓高、電流大、開關(guān)特性好、電流容量大、飽和電壓低開關(guān)速度低，采用電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊穿問題GTO電壓和電流容量大，適用于大功率場(chǎng)合，具有電導(dǎo)調(diào)制作用，電流能力很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)柵極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低。MOSFET開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡單，工作頻率高，無二次擊穿問題電流容量小，耐壓低，一般只

32、適用于功率不超過10kW的電力電子設(shè)備IGBT高開關(guān)速度、低開關(guān)損耗、耐脈沖電流沖擊能力、低通態(tài)壓降、高輸入阻抗、電壓驅(qū)動(dòng)、低驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)速度低于功率MOSFET，電壓電流容量與GTO不一樣高頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)中使用的功率器件類型包括IGBT和MOSFET，但考慮到IGBT在高頻下工作的成本較高，本設(shè)計(jì)中選用了MOSFET器件。型號(hào)為IRFP450，主要參數(shù)選用，額定電流16A，額定電壓500V，通態(tài)電阻0.4歐姆。在功率半導(dǎo)體器件中，MOSFET在各種功率轉(zhuǎn)換，尤其是高頻功率轉(zhuǎn)換中發(fā)揮著重要作用，具有高速、低開關(guān)損耗、低驅(qū)動(dòng)損耗等特點(diǎn)。在低壓領(lǐng)域，MOSFET沒有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但隨著MOS耐壓的提高

33、，導(dǎo)通電阻隨功率增加2.4-2.6倍，其增長率使得MOSFET制造商和用戶不得不降低幾十倍次。額定電流要折中額定電流、導(dǎo)通電阻和成本之間的矛盾。即便如此，在額定結(jié)溫下，高壓 MOSFET 的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降仍然很高。耐壓500V以上的MOSFET在額定結(jié)溫和額定電流下導(dǎo)通電壓高，耐壓800V。上述開通電壓高得驚人，開通損耗占MOSFET總損耗的2/3-4/5，極大地限制了應(yīng)用。3.1.4 保護(hù)電路器件的選擇1.過壓保護(hù)電路從3.1.1節(jié)可以看出，輸入電流為1.176A，即流過MOS管的電流為1.176A。查表可以得到保護(hù)電路的電容：0.04 F 電阻為：500歐姆2.過流保護(hù)=(1.21

34、.5) (3-4)那么= /2=0.70560.7644A3.2 具體參數(shù)設(shè)計(jì)1) 變比(3 - 5)將占空比設(shè)置為0.5那么0.5k=24/170*1.2K = 0.235即變壓器的變比為0.2352) 變壓器容量=UI=14*10w=240W3.4 MATLAB電路仿真3.4.1 MATLAB簡介MATLAB是美國mathworks公司發(fā)布的高科技計(jì)算環(huán)境，主要面向科學(xué)計(jì)算、可視化和交互式編程。它在一個(gè)易于使用的窗口環(huán)境中集成了數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化、非線性 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/300474.

35、htm t _blank 動(dòng)力系統(tǒng) HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/44500.htm t _blank 建模和仿真等強(qiáng)大功能，HYPERLINK :/baike.baidu /view/2627393.htm t _blank適用于科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)和必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的人員。許多科學(xué) HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/257682.htm t _blank 領(lǐng)域提供了全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互編程語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。本文使用matlab進(jìn)行仿真觀察。3.4.2 仿真電路圖圖 3.1 輸入電壓波形圖 3.2 仿真圖第四章設(shè)計(jì)總結(jié)十天的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中，不僅考驗(yàn)我所學(xué)的知識(shí)，而且考驗(yàn)一件事如何把握、如何做、如何完成一件事。在設(shè)計(jì)過程中，與學(xué)生討論，互相學(xué)習(xí)，互相監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了謀劃，學(xué)會(huì)了如何尋找第一手資料，如何組織材料等相關(guān)知識(shí)。