基于UC3525半橋式開關電源變換器的設計

1、 畢業(yè)設計開題報告 題 目：基于uc3525半橋式開關電源變換器的設計專 題： 院 （系）： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告題 目基于uc3525半橋式開關電源變換器的設計來源工程實際1、研究目的和意義橋式拓撲開關管的穩(wěn)態(tài)關斷電壓等于直流輸入電壓，而不像推挽、單端正激或交錯正激拓撲那樣為輸入電壓的兩倍。所以橋式拓撲結構廣泛用于直接電網的離線式變換器。而對于推挽等拓撲來說，兩倍的電網整流電壓將超過其開關管的安全耐壓容限。為此，輸入網壓為220v或更高的場合幾乎都是采用橋式拓撲。橋式拓撲的另一優(yōu)點是，能將變壓器初級側的漏感尖峰電壓鉗位于直流

2、母線電壓，并將漏感儲存的能量歸還到母線，而不是消耗于電阻元件。半橋式變壓器開關電源與推挽式變壓器開關電源一樣，由于兩個開關管輪流交替工作，相當于兩個開關電源同時輸出功率，其輸出功率約等于單一開關電源輸出功率的兩倍。因此，半橋式變壓器開關電源輸出功率很大，工作效率很高，經橋式整流或全波整流后，輸出電壓的電壓脈動系數sv和電流脈動系數si都很小，僅需要很小的濾波電感和電容，其輸出電壓紋波和電流紋波就可以達到非常小。2、國內外發(fā)展情況(文獻綜述)1955年美國羅耶（gh.roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實現高頻轉換控制電路的開端，1957年美國查賽（jen sen)發(fā)明了自

3、激式推挽雙變壓器，年美國科學家們提出取消工頻變壓器的串聯開關電源的設想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復時間的縮短等元器件改善，終于做成了千赫的開關電源。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。目前市場上出售的開關電源中采用雙極性晶體管制成的khz、用制成的khz電源，雖已實用化，但其頻率有待進一步提高。當前，世界上許多國家都在致力于數兆hz的變換器的實用化研究。 1994年我國原郵電部作出重大決策，要求

4、通信領域推廣使用開關電源以取代相控電源。開關電源的使用為國家節(jié)省了大量銅材、鋼材和占地面積。由于變換效率提高，能耗減少，降低了電源周圍環(huán)境的室溫，改善了工作人員的環(huán)境。我國郵電通信部門廣泛采用開關電源極大地推動了它在其它領域的廣泛應用。值得指出的是，近兩年來出現的電力系統(tǒng)直流操作電源，是針對國家投資4000億元用于城網、農網的供電工程改造、提高輸配電供電質量而推出的，它已開始采用開關電源以取代傳統(tǒng)的相控電源。國內一些通信公司如中興通訊等均已相繼推出系列產品。目前，國內開關電源自主研發(fā)及生產廠家有300多家，形成規(guī)模的有十多家。國產開關電源已占據了相當市場，一些大公司如中興通訊自主開發(fā)的電源系列

5、產品已獲得廣泛認同，在電源市場競爭中頗具優(yōu)勢，并有少量開始出口。開關電源也在電路集成和系統(tǒng)集成及封裝工藝發(fā)展，美國vicor 公司生產的第一代電源模塊受生產技術、功率、磁元件體積和封裝技術的限制，密度始終未能超過每立方英寸80w。近年來，推出的第二代電源模塊，內部結構也改為模塊式，達到高度集成化和全面電腦化。功率密度已經達到了每立方英寸120w。電源模塊內含元件只有第一 代產品的1/3，由115個減為35個。第二代電源模塊的控制電路只含兩個元件，被稱作“大腦”(brain)?！按竽X”是兩片厚膜電路，由vicor公司自己的無塵室自行開發(fā)生產，其總體積只有0.1in3，取代了第一代產品中的約100

6、個控制元件，體積縮小了60%。3、研究/設計的目標：設計一個半橋式開關電源變換器，內容包括整個電路框圖的確定、主拓撲結構的確定、電路的設計、主要元器件參數的計算與選型、實際電路的制作與調試、各主要參數的測量與數據分析、撰寫設計論文。設計目標：輸入電壓范圍：ac175ac245v 輸出電壓：dc24v 輸出電流：io=10a 輸出功率：240w 電源的效率：80%輸出紋波噪聲：不大于100mv電壓調整率：su2%電流調整率：si2%輸出具有過流保護功能，動作電流12a4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）：本文以半橋變換器拓撲為主，pwm控制電路采用uc3525芯片，通

7、過逆變橋過電流檢測電路實現過流保護功能。（1）硬件總體結構框圖如下：（2）半橋變換器拓撲結構框圖如下： 5、方案的可行性分析：半橋變換器的最大輸出功率約為400500w，而本設計的目標是輸出功率240w，因此設計合理。與正激變換器和反激變換器相比，半橋式變換器穩(wěn)壓范圍寬，更突出的是它在一定范圍內輸出電壓與輸入電壓變化無關。 半橋變換器的拓撲結構中，開關管關斷時承受的電壓為vdc，而不像推挽拓撲或單端正激變換器那樣為2vdc。半橋式開關電源的變壓器初級線圈只需要一個繞組，這也是它的優(yōu)點，這對小功率開關電源變壓器的線圈繞制多少帶來一些方便。但對于大功率開關電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢，因為，大功率

8、開關電源變壓器的線圈需要用多股線來繞制。綜上優(yōu)勢，故選擇半橋式開關電源變換器。6、該設計的創(chuàng)新之處（1）采用了emi濾波電路對輸出的紋波噪聲進行了衰減。（2）具有輸出過流保護功能。7、設計產品的主要用途和應用領域： 本設計產品主要應用在通訊用開關電源；防水電源，如：led防水電源等；在印刷機上的應用；開關電源適配器；還應用于電控機械設備，顯示屏，安防監(jiān)控系統(tǒng)等。 在網壓為220v的歐洲市場設備中廣泛應用，即當要求設備適應不同的網壓（如美國120vac和歐洲220vac）時，這是普遍采取的。開關電源技術屬于電力電子技術，它運用功率變換器進行電能變換，經過變換電能，可以滿足各種用電要求。由于其高效

9、節(jié)能可帶來巨大經濟效益，因而引起社會各方面的重視而得到迅速推廣。 開關電源的使用為國家節(jié)省了大量銅材、鋼材和占地面積。由于變換效率提高，能耗減少，降低了電源周圍環(huán)境的室溫，改善了工作人員的環(huán)境。我國郵電通信部門廣泛采用開關電源極大地推動了它在其它領域的廣泛應用。值得指出的是，近兩年來出現的電力系統(tǒng)直流操作電源，是針對國家投資4000億元用于城網、農網的供電工程改造、提高輸配電供電質量而推出的，它已開始采用開關電源以取代傳統(tǒng)的相控電源。國內一些通信公司如中興通訊等均已相繼推出系列產品。8、時間進程： 第1周 確定設計題目第2周 搜集相關資料第3周 根據收集的資料設定總體的設計方案第4周 初步確定

10、設計任務，撰寫開題報告并準備答辯第5周 不斷根據資料學習開始設計電路圖第6周 分別設計各部分的電路圖第7周 根據設計要求計算并確定各芯片參數及型號第8周 完成各部分的連接設計，確定設計圖第9周 開始撰寫論文第10周 購買所需元件別著手開始做實物第11周 做實物作品第12周 調試各個設計目標第13周 根據調試結果對作品作相應修改第14周 系統(tǒng)整體調試.第15周 翻譯并整理論文第16周 準備答辯9、參考文獻：1 陳堅.電力電子學【m】. 高等教育出版社. 2002年2 張占松，蔡宣三 編著.開關電源的原理與設計（修訂版）【m】.電子工業(yè)出版社 .2004年3 劉勝利 .現代高頻開關電源實用技術第1

11、版.電子工業(yè)出版社. 2001年4西安交通大學 王兆安，黃俊 主編電力電子技術第四版【m】.機械工業(yè)出版社.2007年2月5 abraham i.pressman 著 王志強 等譯開關電源設計第二版【m】.電子工業(yè)出版社2006年8月6康華光，陳大欽.電子技術基礎（模擬部分）【m】.高等教育出版社，2005年7周志敏 周紀海 紀愛華 編著逆變電源實用技術【m】 中國電力出版社 2005年1月8 王春會.新一代開關電源芯片sg3525工作原理剖析. 遼寧師專學報.2009年9 孟繁榮 .高壓開關電源設計 . 哈爾濱工程大學碩士學位論文 . 2005年10 中南大學 劉雪春 .半橋slr變換器的建模與參數優(yōu)化 .碩士學位論文.200711 徐厚東,黃