基于UC3525半橋式開關(guān)電源變換器的設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目：基于uc3525半橋式開關(guān)電源變換器的設(shè)計專 題： 院 （系）： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目基于uc3525半橋式開關(guān)電源變換器的設(shè)計來源工程實際1、研究目的和意義橋式拓撲開關(guān)管的穩(wěn)態(tài)關(guān)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(jié)構(gòu)廣泛用于直接電網(wǎng)的離線式變換器。而對于推挽等拓撲來說，兩倍的電網(wǎng)整流電壓將超過其開關(guān)管的安全耐壓容限。為此，輸入網(wǎng)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(cè)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(guān)電源與推挽式變壓器開關(guān)電源一樣，由于兩個開關(guān)管輪流交替工作，相當于兩個開關(guān)電源同時輸出功率，其輸出功率約等于單一開關(guān)電源輸出功率的兩倍。因此，半橋式變壓器開關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，輸出電壓的電壓脈動系數(shù)sv和電流脈動系數(shù)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(nèi)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(xiàn)高頻轉(zhuǎn)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(lián)開關(guān)電源的設(shè)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(fù)時間的縮短等元器件改善，終于做成了千赫的開關(guān)電源。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(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。目前市場上出售的開關(guān)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(shù)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(lǐng)域推廣使用開關(guān)電源以取代相控電源。開關(guān)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(guān)電源極大地推動了它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。值得指出的是，近兩年來出現(xiàn)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(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的供電工程改造、提高輸配電供電質(zhì)量而推出的，它已開始采用開關(guān)電源以取代傳統(tǒng)的相控電源。國內(nèi)一些通信公司如中興通訊等均已相繼推出系列產(chǎn)品。目前，國內(nèi)開關(guān)電源自主研發(fā)及生產(chǎn)廠家有300多家，形成規(guī)模的有十多家。國產(chǎn)開關(guān)電源已占據(jù)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(chǎn)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(guān)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(chǎn)的第一代電源模塊受生產(chǎn)技術(shù)、功率、磁元件體積和封裝技術(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jīng)達到了每立方英寸120w。電源模塊內(nèi)含元件只有第一 代產(chǎn)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(chǎn)，其總體積只有0.1in3，取代了第一代產(chǎn)品中的約100

6、個控制元件，體積縮小了60%。3、研究/設(shè)計的目標：設(shè)計一個半橋式開關(guān)電源變換器，內(nèi)容包括整個電路框圖的確定、主拓撲結(jié)構(gòu)的確定、電路的設(shè)計、主要元器件參數(shù)的計算與選型、實際電路的制作與調(diào)試、各主要參數(shù)的測量與數(shù)據(jù)分析、撰寫設(shè)計論文。設(shè)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(diào)整率：su2%電流調(diào)整率：si2%輸出具有過流保護功能，動作電流12a4、設(shè)計方案（研究/設(shè)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(xiàn)過流保護功能。（1）硬件總體結(jié)構(gòu)框圖如下：（2）半橋變換器拓撲結(jié)構(gòu)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(shè)計的目標是輸出功率240w，因此設(shè)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(nèi)輸出電壓與輸入電壓變化無關(guān)。 半橋變換器的拓撲結(jié)構(gòu)中，開關(guān)管關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)電源變壓器的線圈繞制沒有優(yōu)勢，因為，大功率

8、開關(guān)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(guān)電源變換器。6、該設(shè)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(shè)計產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域： 本設(shè)計產(chǎn)品主要應(yīng)用在通訊用開關(guān)電源；防水電源，如：led防水電源等；在印刷機上的應(yīng)用；開關(guān)電源適配器；還應(yīng)用于電控機械設(shè)備，顯示屏，安防監(jiān)控系統(tǒng)等。 在網(wǎng)壓為220v的歐洲市場設(shè)備中廣泛應(yīng)用，即當要求設(shè)備適應(yīng)不同的網(wǎng)壓（如美國120vac和歐洲220vac）時，這是普遍采取的。開關(guān)電源技術(shù)屬于電力電子技術(shù)，它運用功率變換器進行電能變換，經(jīng)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(jīng)濟效益，因而引起社會各方面的重視而得到迅速推廣。 開關(guān)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(guān)電源極大地推動了它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。值得指出的是，近兩年來出現(xiàn)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(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的供電工程改造、提高輸配電供電質(zhì)量而推出的，它已開始采用開關(guān)電源以取代傳統(tǒng)的相控電源。國內(nèi)一些通信公司如中興通訊等均已相繼推出系列產(chǎn)品。8、時間進程： 第1周 確定設(shè)計題目第2周 搜集相關(guān)資料第3周 根據(jù)收集的資料設(shè)定總體的設(shè)計方案第4周 初步確定

10、設(shè)計任務(wù)，撰寫開題報告并準備答辯第5周 不斷根據(jù)資料學習開始設(shè)計電路圖第6周 分別設(shè)計各部分的電路圖第7周 根據(jù)設(shè)計要求計算并確定各芯片參數(shù)及型號第8周 完成各部分的連接設(shè)計，確定設(shè)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(diào)試各個設(shè)計目標第13周 根據(jù)調(diào)試結(jié)果對作品作相應(yīng)修改第14周 系統(tǒng)整體調(diào)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(guān)電源的原理與設(shè)計（修訂版）【m】.電子工業(yè)出版社 .2004年3 劉勝利 .現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實用技術(shù)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(shù)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(guān)電源設(shè)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(shù)基礎(chǔ)（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(shù)【m】 中國電力出版社 2005年1月8 王春會.新一代開關(guān)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(guān)電源設(shè)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(shù)優(yōu)化 .碩士學位論文.200711 徐厚東,黃