電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-240w半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目：240W240W半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 電氣電氣102102 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 100303044 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 鄒偉龍鄒偉龍 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字） 起止時(shí)間：起止時(shí)間：202012-12-31至至2012-1-11 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） I 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 電氣教研室 注：成績：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答

2、辯20% 以百分制計(jì)算 學(xué) 號(hào)100303044學(xué)生姓名鄒偉龍專業(yè)班級(jí)電氣102 課程設(shè)計(jì) （論文） 題目 240W240W半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 為實(shí)驗(yàn)室電子設(shè)備提供 24V 穩(wěn)壓范圍寬、大功率直流電源，以取代低效率 的線性穩(wěn)壓電源。 設(shè)計(jì)任務(wù)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、通過 計(jì)算選擇器件的具體型號(hào)。5、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇。6、繪制相關(guān)電路圖。 要求要求 1、1、文字在 4000 字左右。 2、2、文中的

3、理論分析與計(jì)算要正確。 3、3、文中的圖表工整、規(guī)范。 4、元器件的選擇符合要求。 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1、輸入電壓單相170 260V。2、輸入交流電頻率4565HZ。3、輸出直流 電壓24V恒定。4、輸出直流電流10A。 。5最大功率：250W。6、穩(wěn)壓精度：直 流輸出電壓整定值的1。 進(jìn)度計(jì)劃 第 1 天：集中學(xué)習(xí)；第 2 天：收集資料；第 3 天：方案論證；第 4 天：輸入整 流濾波電路設(shè)計(jì)；第 5 天：逆變電路設(shè)計(jì)；第 6 天：確定高頻變壓器變比及容 量；第 7 天：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) 并撰寫說明書；第 10 天：答辯 指導(dǎo)教師評(píng)語及成績

4、平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績： 年 月 日 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） II 摘 要 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形式, 受到人們的青睞.隨著開關(guān)電源在 計(jì)算機(jī)、通信、航空航天、儀器儀表及家用電器等方面的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其需 求量日益增長。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢在很多方面逐步取 代了效率低、又笨又重的線性電源。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè) 服務(wù)，信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)電源技術(shù)又提出了更高的要求，從而促進(jìn)了開關(guān)電源技 術(shù)的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)采用反激式開關(guān)電源，以 UC3842 作為控制

5、核心器件，運(yùn)用 脈寬調(diào)制的基本原理。同時(shí)，電路中輔以過壓過流保護(hù)電路，為系統(tǒng)的安全工作 提供保障。 關(guān)鍵詞：整流電路；逆變電路；驅(qū)動(dòng)電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第 1 章 緒論 .1 1.1 電力電子技術(shù)概況.1 1.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容.2 第 2 章 開關(guān)穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) .3 2.1 半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源總體設(shè)計(jì)方案.3 2.2 具體電路設(shè)計(jì).5 2.2.1主電路設(shè)計(jì).5 2.2.2整流電路設(shè)計(jì).6 2.2.3逆變電路設(shè)計(jì).7 2.2.4驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì).8 2.2.5 整體電路設(shè)計(jì).10 2.3 元器件型號(hào)選擇.12 第 3 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .15 參考文獻(xiàn) .16 本科生課

6、程設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 1.1 電力電子技術(shù)概況 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。 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

7、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)電路簡單，驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，開關(guān)頻

8、率高等優(yōu)點(diǎn)。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 2 1.2 本文設(shè)計(jì)內(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。 整流電路采用單相橋式半控整流電路，由四個(gè)晶閘管、一個(gè)變壓器和一個(gè)續(xù) 流二極管組成。并帶有阻感負(fù)載。 逆變電路采用半橋逆變電路，它有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由一個(gè)可控器件和一 個(gè)反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個(gè)電容的 連接點(diǎn)便成為直流電源的

9、中點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是簡單，適用器件少。 驅(qū)動(dòng)電路采用 IR2304 芯片。它具有芯片體積小、集成度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、 工作頻率高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等顯著特點(diǎn)。 整體電路由兩部分構(gòu)成。UC3854AB 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 2mH20A。C5 采用兩個(gè) 450V470F 的電解電容并聯(lián)。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 開關(guān)穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) 2.1 半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源總體設(shè)計(jì)方案 開關(guān)電源

10、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

11、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 ACDCACDC 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 整流整流 逆變逆變 高頻整流高頻整流 直流直流 工作工作 電源電源 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 電壓反饋電壓反饋 PSW 控制控制 本科生課程設(shè)

12、計(jì)（論文） 4 電路、DCDC 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 UC3854AB 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)簡單，控制方便，并具

13、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)簡單，體積小 ，效率高。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 5 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，

14、而本電源設(shè)計(jì)最大功率達(dá)到 250w， 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)簡單。根據(jù)對(duì)各種拓?fù)?方案的電氣性能以及成本等指標(biāo)的綜合比較，本電源選用半橋式 DCDC 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 C1、C2、Q1、Q2

15、和主變壓器 T1 構(gòu)成了半橋 ACDC 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，無須加氣隙。繞制時(shí)采用“三段式”繞法，以減小漏感。C4 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。C3 采用優(yōu)質(zhì) CBB 無感電容。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 C3 平波濾波后輸出 OUT2 給控制芯片供電， R1、R2 則是反饋電壓的采樣電阻。主變壓器的輸出 OUT 為高頻低壓交流電。如 圖 2.2.1 所示，反饋電壓和輸出電壓同一繞組

16、，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。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 6 2.2.2 整流電路設(shè)計(jì) 對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，相對(duì)于全控橋而言少了一個(gè)控制器件，用二極管 代替，有利于降低損耗！如果不加續(xù)流二極管，當(dāng)突然增大至180或出發(fā)脈 沖丟失時(shí)，由于電感儲(chǔ)能不經(jīng)變壓器二次繞組釋放，只是消耗在負(fù)載電阻上，會(huì) 發(fā)生一個(gè)晶閘管導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使Ud成為正弦半波，即半 周期Ud為正弦，另外半周期為

17、Ud為零，其平均值保持穩(wěn)定，相當(dāng)于單相半波不可 控整流電路時(shí)的波形，即為失控。所以必須加續(xù)流二極管，以免發(fā)生失控現(xiàn)象。 電路簡圖如下： 圖 2.3 整流電路圖 與全控橋時(shí)相似，當(dāng)負(fù)載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)。在 U2 正半周， 觸發(fā)角 處給晶閘管 D1 加觸發(fā)脈沖，U2 經(jīng) D1 和 D4 向負(fù)載供電。U2 過零變 負(fù)時(shí)，因電感作用使電流連續(xù)，D1 繼續(xù)導(dǎo)通。但因 a 點(diǎn)電位低于 b 點(diǎn)電位，使得 電流從 D4 轉(zhuǎn)移至 D2，D4 關(guān)斷，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由 D1 和 D2 續(xù)流。此階段,忽略器件的通態(tài)壓降，則 Ud=0，不像全控橋電路那樣出現(xiàn) Ud 為負(fù)的情況。 在 U2

18、 負(fù)半周觸發(fā)角 時(shí)刻觸發(fā) D3，D3 導(dǎo)通，則向 VT1 加反向電壓使之關(guān) 斷，U2 經(jīng) D3 和 D2 向負(fù)載供電。U2 過零變正時(shí)，D4 導(dǎo)通，D2 關(guān)斷。D3 和 D4 續(xù)流，Ud 又為零。此后重復(fù)以上過程。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 2.2.3 逆變電路設(shè)計(jì) 半橋逆變電路原理如圖，它有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由一個(gè)可控器件和一個(gè)反 并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個(gè)電容的連接 點(diǎn)便成為直流電源的中點(diǎn)。負(fù)載連接在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂連接點(diǎn)之間。 當(dāng)可控器件不具有門極可關(guān)斷能力的晶閘管時(shí)，必須附加強(qiáng)迫換流電路才能 正常工作。 半橋逆變電路的優(yōu)點(diǎn)是簡單，適用器件少。缺

19、點(diǎn)是輸出交流電壓的幅值 Um 僅為 Ud 的二分之一，且直流側(cè)需要兩個(gè)電容串聯(lián)，工作時(shí)還要控制兩個(gè)電容器 電壓的均衡。因此半橋電路常用于幾千瓦以下的小功率逆變電源。 , 圖 2.4 逆變電路圖 開關(guān)器件 V1 和 V2 的柵極信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)各有半周正偏，半周反偏,且二 者互補(bǔ)。當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，輸出電壓為矩形波。當(dāng) V1 或 V2 為通態(tài)時(shí)，負(fù)載電流 和電壓同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；而當(dāng) VD1 或 VD2 為通態(tài)時(shí)，負(fù)載電流和 電壓反向，負(fù)載電感中儲(chǔ)存的能量向直流側(cè)反饋，即負(fù)載電感將其吸收的無功能 量返回直流側(cè)。反饋回的能量暫時(shí)儲(chǔ)存在直流側(cè)電容器中，直流側(cè)電容器起著緩 沖這種無功能量的作

20、用。VD1、VD2 稱為反饋二極管，又叫續(xù)流二極管。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 8 2.2.4 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 220220 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

21、電路系統(tǒng)，具有 61 mA130mA 輸出驅(qū)動(dòng)能力， 柵極驅(qū)動(dòng)輸入電壓寬達(dá) 1020V。 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 33v、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

22、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 47v 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。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 9 如下圖所示為 IR230

23、4 的連線圖 圖 2.5 驅(qū)動(dòng)電路圖 可以看出，IR2304 具有連線簡單，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。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 10 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 UC3854AB 控制芯片組成功率因數(shù)校正電路。UC3854ABUnitrode 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)

24、 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 UC3854AB 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。UC3854AB 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 2mH20A。C5 采用兩個(gè) 450V470F 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

25、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)載檢測電阻。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，R10 及 R11 上檢 測的信號(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 UC3854AB 封鎖。在負(fù)載較大時(shí) ENA 為高電平才讓 UC3854AB 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 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 11 UC3854AB 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

26、種元件的波形圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 12 2 6 3000 5 . 0*10*4*2 . 0*100 120 mm kBdf P AA ccs T we 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.變壓器的選擇 （1）變比 KT 選最大占空比為 0.85，電路中壓降 U=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 Ui（min）=98V 則根據(jù)公式: （2）鐵心的選擇 Ae為鐵心磁路截面積；Aw為鐵心窗口面積；

27、PT為變壓器傳輸?shù)墓β?；fs為開 關(guān)頻率；B 為鐵心材料所允許的最大磁通密度的變化范圍；dc為變壓器繞組導(dǎo) 體的電流密度；kc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 B=0.2T，dc=4A/mm，kc=0.5。根據(jù) SG3525 的控制選擇開關(guān)頻率為 100HZ。根據(jù) 公式: wt ui sin2220 Vwtwtd ud 198 2440 )(sin2220 1 0 V54.1552220* 2 1 VVUN62.46608.31154.155*)32( 6 max0 max(min) UU DU K i T 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 13 根據(jù)具體情況可選擇型號(hào)為 DE25 的

28、鐵心則 Ae=40.00mm，Aw=78.2mm，Ae *Aw=3128可以滿足要求。 4 mm （3）變壓器的繞組結(jié)構(gòu)：由于鐵磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率 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

29、選擇 I 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.輸出濾波電容的選擇 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，輸出電壓的峰峰值 Vopp200mV，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 Vopp=50mV，U=2V，根據(jù)公式 H V IfK U L sT in 77 2*100000*6*4 368 4 (max) 4 6 6 max 1max 14000 10*4*5 . 0*3 . 0 11*10*10*77 mm dkB IL

30、I AA cc we F U k U U UfL U C T i o OPPsf o f 8 . 7 2 6 368 12 1 10*50*)10*200(*10*77*8 12 1 )2(8 3236 max min 2 min 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 14 根據(jù)具體情況可以選擇兩個(gè) 4.7F/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