600W半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

摘 要

本次設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)一個(gè)600W半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源，從而為負(fù)載供電。

電源是各種電子設(shè)備不可或缺的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。由于開關(guān)電源本身消耗的能量低，電源效率比普通線性穩(wěn)壓電源提高一倍，被廣泛用于電子計(jì)算機(jī)、通訊、家電等各個(gè)行業(yè)。它的效率可達(dá)85％以上，穩(wěn)壓范圍寬，除此之外，還具有穩(wěn)壓精度高、不使用電源變壓器等特點(diǎn)，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。本文介紹了一種采用半橋電路的開關(guān)電源，其輸入電壓為單相170 ~ 260V，輸出電壓為直流12V恒定，最大電流50A。從主電路的原理與主電路圖的設(shè)計(jì)、控制電路器件的選取、保護(hù)電路方案的確定以及計(jì)算機(jī)仿真圖形的繪制與波形分析等方面的研究。

關(guān)鍵詞：半橋變換器；功率MOS管；脈寬調(diào)制；穩(wěn)壓電源；

                                                                                                                                                 第1章 緒論 1.1 電力電子技術(shù)概況

電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。通常所說的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)屬于信息電子技術(shù)。電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，它是利用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的新興學(xué)科。目前所用的電力電子器件采用半導(dǎo)體制成，故稱電力半導(dǎo)體器件。信息電子技術(shù)主要用于信息處理，而電力電子技術(shù)則主要用于電力變換。電力電子技術(shù)的發(fā)展是以電力電子器件為核心，伴隨變換技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。

電力電子技術(shù)可以理解為功率強(qiáng)大，可供諸如電力系統(tǒng)那樣大電流、高電壓場(chǎng)合應(yīng)用的電子技術(shù)，它與傳統(tǒng)的電子技術(shù)相比，其特殊之處不僅僅因?yàn)樗軌蛲ㄟ^大電流和承受高電壓，而且要考慮在大功率情況下，器件發(fā)熱、運(yùn)行效率的問題。為了解決發(fā)熱和效率問題，對(duì)于大功率的電子電路，器件的運(yùn)行都采用開關(guān)方式。這種開關(guān)運(yùn)行方式就是電力電子器件運(yùn)行的特點(diǎn)。

電力電子學(xué)這一名詞是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的，“電力電子學(xué)”和“電力電子技術(shù)”在內(nèi)容上并沒有很大的不同，只是分別從學(xué)術(shù)和工程技術(shù)這2個(gè)不同角度來稱呼。電力電子學(xué)可以用圖1的倒三角形來描述，可以認(rèn)為電力電子學(xué)由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論這3個(gè)學(xué)科交叉而形成的。這一觀點(diǎn)被全世界普遍接受。
電力電子技術(shù)與電子學(xué)的關(guān)系是顯而易見的。電子學(xué)可分為電子器件和電子電路兩大部分，它們分別與電力電子器件和電力電子電路相對(duì)應(yīng)。從電子和電力電子的器件制造技術(shù)上進(jìn)兩者同根同源，從兩種電路的分析方法上講也是一致的，只是兩者應(yīng)用的目的不同，前者用于電力變換，后者用于信息處理。

目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。并對(duì)開關(guān)電源提出了小型輕量要求，此外要求開關(guān)電源效率要更高、性能更好、可靠性更高等。當(dāng)前，各國(guó)正在努力開新器件、新材料以及改進(jìn)裝連方法，進(jìn)一步提高效率，縮小體積，降低價(jià)格，以解決開關(guān)電源面臨的課題。隨著電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

1.2 本文研究?jī)?nèi)容

開關(guān)電源在效率、體積和重量等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于線性電源，因此已經(jīng)基本取代了線性電源，成為電子熱備供電的主要電源形式，受到人們的青睞。采用先整流濾波、后經(jīng)高頻逆變得到高頻交流電壓，然后由高頻變壓器降壓、再整流濾波的方法。這種采用高頻開關(guān)方式進(jìn)行電能變換的電源稱為開關(guān)電源。隨著電子技術(shù)和應(yīng)用迅速地發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源的品種和類型也越來越多。按激勵(lì)方式分為他激式和自激式；按調(diào)制方式分為脈寬調(diào)制型、頻率調(diào)制型和混合調(diào)制型；按開關(guān)管電流的工作方式分開關(guān)型和諧振型；按開關(guān)晶體管的類型分為晶體管型和可控硅型；按儲(chǔ)能電感與負(fù)載的連接方式分為串聯(lián)型和并聯(lián)型；按晶體管的連接方式分為單端式、推挽式、半橋式、全橋式。本文設(shè)計(jì)了一種半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源，它具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，開關(guān)頻率高等優(yōu)點(diǎn)。具體設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如下：

1.輸入電壓?jiǎn)蜗?70~260V；

2.輸入交流電頻率45~65HZ；

3.輸出直流電壓12V恒定；

4.輸出直流電流10A；

5.最大功率：120W；

6.穩(wěn)壓精度：<直流輸出電壓整定值的1%；

本文分別從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)：

1.    主電路設(shè)計(jì)；

2.    控制電路設(shè)計(jì)；

3.    驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；

4.    保護(hù)電路設(shè)計(jì)；

5.    整體電路設(shè)計(jì)；

6.    元器件型號(hào)的選擇；

                                                                                                   第2章 電路設(shè)計(jì) 2.1  穩(wěn)壓電源總體設(shè)計(jì)方案

開關(guān)電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)器件，通過周期性間斷工作，控制開關(guān)器件的占空比來調(diào)整輸出電壓。開關(guān)電源的基本構(gòu)成如下圖所示，其中DC/DC變換器進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，它是開關(guān)電源的核心部分，此外還有起動(dòng)、過流與過壓保護(hù)、噪聲濾波等電路。輸出采樣電路（R1、R2）檢測(cè)輸出電壓變化，與基準(zhǔn)電壓Ur比較，誤差電壓經(jīng)過放大及脈寬調(diào)制（PWM）電路，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路控制功率器件的占空比，從而達(dá)到調(diào)整輸出電壓大小的目的。具有一定的抗不平衡能力，對(duì)電路對(duì)稱性要求不很嚴(yán)格；適應(yīng)的功率范圍較大，從幾十瓦到千瓦都可以；開關(guān)管耐壓要求較低；電路成本比全橋電路低等。這種電路常常被用于各種穩(wěn)壓輸出的DC變換器

DC/DC

變換器有多種電路形式，常用的有工作波形為方波的PWM變換器以及工作波形為準(zhǔn)正弦波的諧振型變換器。

圖2.1 主體方框圖

    隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電源技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。對(duì)電源的要求也各有不同。本次設(shè)計(jì)的是一種功率較大，的開關(guān)電源。

 設(shè)計(jì)采用了AC／DC／AC／DC變換方案。一次整流后的直流電壓，經(jīng)過有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，再經(jīng)半橋變換電路逆變后，由高頻變壓器隔離降壓，最后整流輸出直流電壓。系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)為有源功率因數(shù)校正電路、DC／DC電路、功率因數(shù)校正電路、PWM控制電路和保護(hù)電路等。采用UC3854A／B控制芯片組成功率因數(shù)校正電路來提高功率因數(shù)，用新型的芯片UC3825作為控制芯片來代替SG3525，不僅外圍電路簡(jiǎn)單，而且具有有容差過壓限流功能，還采用了新型IR2304作為驅(qū)動(dòng)芯片，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，且自帶死區(qū)，防止半橋上下管直通。

該電路用高速雙路PWM控制器UC3825為控制芯片，功率MOSFET為開關(guān)器件而構(gòu)成的推挽逆變器，逆變器輸出
經(jīng)高頻LC濾波后輸出1MHz/100W正弦波功率信號(hào)。實(shí)驗(yàn)證明電路產(chǎn)生的波形質(zhì)量好，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，并具有體積小，效率高的特點(diǎn)。
低頻小功率信號(hào)源往往用線性功率放大電路，其電路比較簡(jiǎn)單，波形質(zhì)量好，易于實(shí)現(xiàn)。

而對(duì)于高頻、中大功率信號(hào)源用線性功率放大電路難 以實(shí)現(xiàn)，特別是對(duì)于要求1MHz/100W正弦波功率信號(hào)源，采用線性功率放大電路，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難，不易實(shí)現(xiàn)。而采用高速雙路PWM 控制器UC3825為控制芯片，功率MOSFET為開關(guān)器件，經(jīng)LC高頻濾波，輸出1MHz/100W正弦波功率信號(hào)源，其波形質(zhì)量好，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小 ，效率高

2.2  具體電路設(shè)計(jì) 2.2.1 主電路設(shè)計(jì)

反激式電源一般用在100w以下的電路，而本電源設(shè)計(jì)最大功率達(dá)到500w，額定電流為10A左右。在功率較大的高頻開關(guān)電源中，常用的主變換電路有推挽電路、半橋電路、全橋電路等。其中推挽電路用的開關(guān)器件少，輸出功率大，但開關(guān)管承受電壓高(為電源電壓的2倍)，且變壓器有6個(gè)抽頭，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；全橋電路開關(guān)管承受的電壓不高，輸出功率大，但需要的開關(guān)器件多(4個(gè))，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜；半橋電路開關(guān)管承受的電壓低，開關(guān)器件少，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單。根據(jù)對(duì)各種拓?fù)浞桨傅碾姎庑阅芤约俺杀镜戎笜?biāo)的綜合比較，本電源選用半橋式DC／DC變換器作為主電路。如圖2.2即為主電路圖。

            

       

圖2.2 主電路圖

圖2.2中S1、S2、C1、C2和主變壓器T1構(gòu)成了半橋DC／DC變換電路。MOSFET采用11NC380。電路的工作頻率為80 kHz。變壓器采用E55的鐵氧體磁芯，無(wú)須加氣隙。繞制時(shí)采用“三段式”繞法，以減小漏感。R1和R2用以保證電容分壓均勻，R3、C3和R4、C4為MOS管兩端的吸收電路。C5為隔直電容，用來阻斷與不平衡伏秒值成正比的直流分量，平衡開關(guān)管每次不相等的伏秒值。C5采用優(yōu)質(zhì)CBB無(wú)感電容。Ct是電流互感器，作為電流控制時(shí)取樣用。D3、D4采用快恢復(fù)二極管，經(jīng)過L1和C6、C7平波濾波后輸出OUT2給控制芯片供電，Rs、R6則是反饋電壓的采樣電阻。主變壓器的輸出OUT3為高頻低壓交流電。如圖2所示，反饋電壓和輸出電壓同一繞組，樣，可以在負(fù)載變化時(shí)最大限度地保證輸出電壓的穩(wěn)定。后級(jí)可接一個(gè)或多個(gè)多路輸出的變壓器，然后通過整流電路整流，這樣既能保證每路輸出都是獨(dú)立的，又可以得到任意大小的電壓。故可滿足DSP等需要多路不同電壓供電且精度較高的要求。

2.2.2 控制電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的控制電路采用高速雙路的PWM控制器UC3825，如圖2.3所示即為所選電路，其內(nèi)部電路主要由高頻振蕩器、PWM比較器、限流比較器、過流比較器、基準(zhǔn)電壓源、故障鎖存器、軟啟動(dòng)電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器等組成。它比SG3525具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)改進(jìn)了振蕩電路，提高了振蕩頻率的精度，并且具有更精確的死區(qū)控制；
2)具有限流控制功能，且門檻電流有5％的容差；
3)低啟動(dòng)電流(100MA)；
4)UC3825關(guān)斷比較器是一個(gè)高速的過流比較器，它具有1．2v的門檻值，保證芯片重新啟動(dòng)前軟啟動(dòng)電容完全放電，在超過門檻值時(shí)，輸出為低電平狀態(tài)，防止上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通而引起短路。下圖為主電路的控制電路

前級(jí)的R808和R809與穩(wěn)壓管構(gòu)成一個(gè)啟動(dòng)電路，觸發(fā)UC3825開始工作后，由反饋輸出OUT1自供電。PWM的調(diào)制波由R1和CT振蕩產(chǎn)生，RT、CT一般按式(1)及式(2)選取。

RT=3V/{（10mA）*(1-Dmax)} (1)

CT=(1.6*Dmax)/(Rt*f) (2)

式中：f=80kHz，為所取的頻率

腳1(INV)、腳2(E／A)和腳3(HI)構(gòu)成一誤差放大器，做為電壓反饋用，腳9(ILIM)為限流，腳8(SS)為軟啟動(dòng)，腳11(0UTA)及腳14(0UTB)為輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從圖中可看出，UC3825功能比較全，外圍電路簡(jiǎn)單，可有效減少PCB的布線與外圍元器件，提高了系統(tǒng)的可靠性。

              圖2.3 高速雙路PWM控制器UC3825電路圖

2.2.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

MOSFET的驅(qū)動(dòng)可采用脈沖變壓器，它具有體積小，價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，脈沖的前沿與后沿不夠陡，影響MOSFET的開關(guān)速度。在此，采用了IR2304芯片，它是IR公司新推出的多功能600v高端及低端驅(qū)動(dòng)集成電路，它具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1)芯片體積小(DIP8)，集成度高(可同時(shí)驅(qū)動(dòng)同一橋臂的上、下兩只開關(guān)器件)。
2)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，通斷延遲時(shí)間220／220 ns(典型值)、內(nèi)部死區(qū)時(shí)間1000ns、匹配延遲時(shí)間50ns。
3)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可驅(qū)動(dòng)600v主電路系統(tǒng)，具有61 mA／130mA輸出驅(qū)動(dòng)能力，柵極驅(qū)動(dòng)輸入電壓寬達(dá)10～20V。
4)工作頻率高，可支持100 kHz或以下的高頻開關(guān)。
5)輸入輸出同相設(shè)計(jì)，提供高端和低端獨(dú)立控制驅(qū)動(dòng)輸出，可通過兩個(gè)兼容3．3v、5v和15v輸入邏輯的獨(dú)立CMOS或LSTFL輸入來控制，為設(shè)計(jì)帶來了很大的靈活性。
6)低功耗設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用且防噪效能高。IR2304采用高壓集成電路技術(shù)，整合設(shè)計(jì)既降低成本和簡(jiǎn)化電路，又降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和節(jié)省電路板的空間，相比于其它分立式、脈沖變壓器及光耦解決方案，IR2304更能節(jié)省組件數(shù)量和空間，并提高可靠性。
7)具有電源欠壓保護(hù)和關(guān)斷邏輯，IR2304有兩個(gè)非倒相輸入及交叉?zhèn)鲗?dǎo)保護(hù)功能，整合了專為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的半橋MOSFET或IGBT電路而設(shè)的保護(hù)功能。當(dāng)電源電壓降至4．7v以下時(shí)，欠壓鎖定(UVL0)功能會(huì)立即關(guān)掉兩個(gè)輸出，以防止直通電流及器件故障。當(dāng)電源電壓大于5v時(shí)則會(huì)釋放輸出(綜合滯后一般為0.3v)。過壓(HVIC)及防閉鎖CMOS技術(shù)使IR2304非常堅(jiān)固耐用。另外，IR2304還配備有大脈沖電流緩沖級(jí)，可將交叉?zhèn)鲗?dǎo)減至最低；同時(shí)采用具有下拉功能的施密特(Sohmill)觸發(fā)式輸入設(shè)計(jì)，可有效隔絕噪音，以防止器件意外開通。

如下圖所示為IR2304的連線圖

圖2.4 驅(qū)動(dòng)電路圖

可以看出，IR2304具有連線簡(jiǎn)單，外圍元器件少的優(yōu)點(diǎn)。其中VCC由主電路中OUT自供電，LIN和HIN分別接UC3825的兩個(gè)輸出端，VD要采用快恢復(fù)二極管，C1為濾電容，C2為自舉電容，最好采用性能好的鉭電容，R1和R2為限流電阻。

2.2.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)

對(duì)于DC／DC電源產(chǎn)品都要求在出現(xiàn)異常情況(如過流、過載)時(shí)，系統(tǒng)的保護(hù)電路工作，使變換器及時(shí)停止工作。UC3825的保護(hù)電路設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，如圖2.5所示。

通過電流互感器得到的采樣電流，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后送到UC3825腳9(ILJIM)，當(dāng)電流超過預(yù)定值時(shí)，UC3825自動(dòng)封鎖輸出脈沖，起到保護(hù)作用

圖2.5 保護(hù)電路

2.2.5  整體電路設(shè)計(jì)  

為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，整流環(huán)節(jié)不能采用二極管整流，采用了UC3854A／B控制芯片組成功率因數(shù)校正電路。UC3854A／BUnitrode公司一種新的高功率因數(shù)校正器集成控制電路芯片，是在UC3854基礎(chǔ)上的改進(jìn)，其特點(diǎn)是采用平均電流控制，功率因數(shù)接近1，高帶寬，限制電網(wǎng)電流失真≤3％。圖2.6是由UC3854A／B控制的有源功率因數(shù)校正電路。

圖2.6 整體電路圖

該電路由兩部分組成。UC3854A／B及外圍元器件構(gòu)成控制部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)輸入電流和輸出電壓的控制。功率部分由L2，Cs，S等元器件構(gòu)成Boost升壓電路。開關(guān)管S選擇西門康公司的SKM75GBl23D模塊，其工作頻率選在35 kHz。升壓電感L2為2mH／20A。C5采用兩個(gè)450V／470μF的電解電容并聯(lián)。為了提高電路在功率較小時(shí)的效率，所設(shè)計(jì)的PFC電路在輕載時(shí)不進(jìn)行功率因數(shù)校正，當(dāng)負(fù)載較大時(shí)功率因數(shù)校正電路自動(dòng)投入使用。此部分控制由圖1中的比較器部分來實(shí)現(xiàn)。R10及R11是負(fù)載檢測(cè)電阻。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，R10及R11上檢測(cè)的信號(hào)輸入給比較器，使其輸出端為低電平，D5導(dǎo)通，給ENA(使能端)低電平使UC3854A／B封鎖。在負(fù)載較大時(shí)ENA為高電平才讓UC3854A／B工作。D6接到SS(軟啟動(dòng)端)，在負(fù)載輕時(shí)D6導(dǎo)通，使SS為低電平；當(dāng)負(fù)載增大要求UC3854A／B工作時(shí)，SS端電位從零緩慢升高，控制輸出脈沖占空比慢慢增大實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。如圖2.7中各圖所示即為各種元件在電路中的波形。

圖2.7 各種元件的波形圖

2.3 元器件型號(hào)選擇

1.輸入整流二極管的選擇

設(shè)輸入交流電壓為：

則經(jīng)過橋式整流后的平均電壓為：

二極管兩端承受的最大反相電壓為：

所以根據(jù)實(shí)際情況即可選擇整流二極管：IN4005  600V/1A

2.變壓器的設(shè)計(jì)

（1）變比K_T

選最大占空比為0.85，電路中壓降ΔU=2V，半橋式電路變壓器原邊繞組所加電壓等于輸入電壓的一半即U_i（min）=98V

則根據(jù)公式:

（2）鐵心的選擇

A_e為鐵心磁路截面積；A_w為鐵心窗口面積；P_T為變壓器傳輸?shù)墓β?；f_s為開關(guān)頻率；ΔB為鐵心材料所允許的最大磁通密度的變化范圍；d_c為變壓器繞組導(dǎo)體的電流密度；k_c為繞組在鐵心窗口中的填充因數(shù)。若鐵心材料為鐵氧體則ΔB=0.2T，d_c=4A/mm2，k_c=0.5。根據(jù)SG3525的控制選擇開關(guān)頻率為100HZ。根據(jù)公式:

根據(jù)具體情況可選擇型號(hào)為DE25的鐵心則A_e=40.00mm2，A_w=78.2mm2，A_e *A_w=3128

可以滿足要求。

（3）變壓器的繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由于鐵磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率μ_r很大，因此勵(lì)磁電感通常也較大。如果鐵心未夾緊，磁路中有氣隙，則勵(lì)磁電感會(huì)急劇下降，勵(lì)磁電流成倍增加，導(dǎo)致變壓器性能嚴(yán)重劣化。變壓器的漏感同一次、二次繞組互相耦合的緊密程度密切相關(guān)，耦合不夠緊，則漏感會(huì)增加。漏感對(duì)電路工作帶來的影響主要是負(fù)面的，給開關(guān)器件造成過電壓、形成較大的損耗，過大的漏感還會(huì)造成占空比的損失。因此變壓器的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減小漏感。減小漏感的辦法主要是提高一次、二次繞組耦合的緊密程度，如采用間隔繞組等。

3.輸出濾波電感的設(shè)計(jì)

ΔI為允許的電感電流最大紋波峰峰值，取最大輸出電流的20%即2A。根據(jù)公式電感量為

選定電感鐵心：I₁=10+10*20%*0.5=11A

4.輸出濾波電容的設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，輸出電壓的峰峰值ΔV_opp<200mV，考慮到功率開關(guān)管開關(guān)和輸出整流二極管開關(guān)時(shí)造成的電壓尖峰以及直流電壓殘留的100HZ紋波，可令輸出電壓的交流紋波為ΔV_opp=50mV，ΔU=2V，根據(jù)公式

根據(jù)具體情況可以選擇兩個(gè)4.7μF/25V鋁電解電容并聯(lián)使用。

5.功率管的選擇

額定電壓

考慮到功率器件的開關(guān)速度和驅(qū)動(dòng)電路的簡(jiǎn)潔，本電源擬選用MOSFET作為功率開關(guān)管來構(gòu)成半橋電路。

整流濾波后的最大電壓值為368V，功率開關(guān)管的額定電壓一般要求高于直流電壓的兩倍，則功率開關(guān)管的額定電壓選為800V。

 額定電流

輸出濾波電感電流的最大值為11A，那么變壓器原邊電流最大值為11A/6=1.8A，這也是功率開關(guān)管中流過的最大電流?？紤]到2倍余量2*1.8A=3.6A。

根據(jù)實(shí)際情況選擇IRFBE30，其參數(shù)為800V/4.1A。

6.變壓器二次側(cè)整流二極管的設(shè)計(jì)

（1）額定電壓

變壓器副邊是雙半波整流電路，加在整流二極管上的反相電壓為

在整流管開關(guān)時(shí)，有一定的電壓震蕩，因此要考慮2倍余量，可以選用2*123V=246V的整流管。

（2）額定電流

在雙半波整流電路中，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，整流管的開關(guān)情況是：當(dāng)變壓器副邊有電壓時(shí)，只有一個(gè)整流管導(dǎo)通；當(dāng)變壓器副邊電壓為零時(shí)，兩個(gè)整流管同時(shí)導(dǎo)通，可近似認(rèn)為它們流過的電流相等，即為平均負(fù)載電流的一半，可近似計(jì)算整流管的電流為：

整流管中流過的最大電流：

                                                                                                                         第3章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)

直流穩(wěn)壓電源是工農(nóng)業(yè)設(shè)備、儀器儀表、實(shí)驗(yàn)室廣泛應(yīng)用的一種電源，研制高效率、穩(wěn)定性好的穩(wěn)壓電源是人們一直追求的目標(biāo)。近年來由于全控型、高頻電力電子半導(dǎo)體器件和PWM 控制技術(shù)已發(fā)展到非常高水平, 從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源小型化、輕量化、高效率、高精度等優(yōu)勢(shì), 并在很多方面取代傳統(tǒng)的調(diào)整式直流穩(wěn)壓電源。高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源的變換電路形式有單端正激、單端反激、全橋和半橋等形式。本文設(shè)計(jì)的半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源采用性能穩(wěn)定的常用PWM 芯片SG3525來進(jìn)行反饋調(diào)整, 電路具有開關(guān)管承受的耐壓低, 開關(guān)器件少, 驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。變壓器初級(jí)在整個(gè)周期中都流過電流, 磁芯利用得更充分，它克服了推挽式電路的缺點(diǎn), 所使用的功率半導(dǎo)體器件耐壓要求低、功率半導(dǎo)體器件飽和壓降減少到最小、對(duì)輸入濾波電容使用電壓要求也較低。

若能在變壓器原邊串入耦合電容能有效改善直流偏磁現(xiàn)象,可在100～ 500W 的中功率領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。

本文所做的研究只是開關(guān)電源中的一小部分，在本文研究基礎(chǔ)上，可繼續(xù)研究。

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