大功率直流开关电源设计

大功率直流开关电源设计毕业论文大功率直流开关电源设计青岛理工大学毕业设计摘要开关电源具有效率高、体积小、重量轻等显著特点。目前世界各国都有广泛的应用，特别是对大容量高频开关电源的研究和开发已成为当今电力电子学的主要研究领域，并派生了很多新的研究方向。本文的主要内容就是研制一种高性能、大功率直流开关电源。本文详细分析了高性能、大功率直流开关电源的工作原理，并提出了主电路和控制电路的详细设计方案。在此基础上，完成了整个系统的硬件电路设计和软件程序的编制，并对电源装置的硬件和软件进行了调试和修改。在分析原理的基础上，本文从三相桥式不控整流、全桥变换器、高频变压器、滤波电路等环节对该系统的主电路进行了阐述，同时探讨了该电源系统实现大功率的解决方案，即采用多个电源模块并联运行。本文还探讨了多个电源模块并联运行时的自动均流技术，并详细介绍了基于平均值的自动均流电路。在电压调节环节上，详细分析了基于UC3825控制芯片的PWM控制电路。本文研制的直流开关电源具有输出电压可调、输出电流大、纹波小等特点，而且还具有换档、远程控制等功能。实验结果表明它基本达到设计要求，从而验证了理论分析的正确性，具有广阔的应用前景。关键词:DC-DC变换器，开关电源，均流，高频变压器，PWM控制I青岛理工大学毕业设计青岛理工大学毕业设计目录摘要...............................................................IABSTRACT...........................................................II第1章绪论.........................................................11.1开关电源的发展及国外现状.....................................11.2国内开关电源的发展及现状.....................................2第2章系统的整体分析和选择.........................................42.1系统整体概述.................................................42.2DC-DC变换器的选择............................................52.2.1硬开关式全桥变换器....................................52.2.2谐振式全桥变换器......................................62.2.3移相式全桥变换器......................................72.3控制电路的实现...............................................72.4整流滤波回路的选择...........................................92.4.1输入整流滤波回路......................................92.4.2输出整流滤波回路......................................9第3章开关电源主电路的设计........................................103.1开关电源的设计要求..........................................103.2主电路组成框图..............................................103.2.1输入整流滤波电路.....................................113.2.2单相逆变桥...........................................123.2.3输出整流滤波电路.....................................123.3输入整流滤波电路设计........................................123.3.1整流桥...............................................123.3.2输入整流电容.........................................133.3.3输入滤波电感.........................................133.4逆变电路的设计..............................................143.4.1功率转换电路的选择...................................143.4.2确定电路工作频率f...................................143.4.3高频变压器的计算.....................................143.4.4选用高压开关管.......................................183.4.5隔直电容Cb的选择....................................183.5输出整流滤波电路............................................19III青岛理工大学毕业设计3.5.1输出整流二极管.......................................193.5.2输出滤波电感.........................................193.5.3输出滤波电容.........................................20第4章控制电路的设计..............................................214.1PWM集成控制器的基本原理.....................................214.2高速脉宽调制器UC3825........................................224.2.1主要特点:............................................224.2.2极限参数:............................................224.2.3内部电路工作原理.....................................234.3UC3825的调试...............................................274.4反馈电路的设计..............................................294.5保护电路的设计...............................................314.5.1软启动电路的设计.....................................314.5.2过流过压保护.........................................324.6辅助电源....................................................344.7均流电路设计................................................364.7.1概述.................................................364.7.2开关电源并联系统常用的均流方法.......................36第5章铅酸蓄电池..................................................395.1蓄电池充电理论基础..........................................395.2蓄电池的常规充电方法........................................395.2.1恒压充电方式.........................................405.2.2恒流充电方式.........................................405.2.3恒流--恒压充电方式...................................405.3快速充电技术................................................415.3.1脉冲式充电法.........................................415.3.2变电流间歇充电法.....................................415.3.3变电压间歇充电法.....................................42第6章总结与展望..................................................43致谢..............................................................44参考文献...........................................................45附录...............................................................46IV青岛理工大学毕业设计第1章绪论1.1开关电源的发展及国外现状开关电源在通信系统中得到了广泛的应用，并已成为现代通信供电系统的主流，而通信业的迅速发展又极大地推动了开关电源的发展。在通信领域中，通常将高频整流器称为一次电源而将直流--直流(DC/DC)变换器称为二次电源。同时，开关电源也在各种电子信息设备中，如计算机、充电电源等得到了广泛的应用。自1957年第一只可控硅(SCR)问世后，可控硅取代了笨重而且效率低下的硒或氧化亚铜整流器件，可控硅整流器就作为通信设备的一次电源使用。在随后的20年内，由于半导体工艺的进步，可控硅的电压、电流额定值及其它特性参数得到了不断提高和改进，满足了通信设备不断发展的需要，因此，直到70年代，发达国家还一直将可控硅整流器作为大多数通信设备的一次电源使用。虽然可控硅整流器工作稳定，能满足通信设备的要求，但它是相控电源，工作于工频，有庞大笨重的电源变压器、电感线圈、滤波电容，噪声大，效率低，功率因数低，稳压精度也较低。因此，自1947年肖克莱发明晶体管，并在随后的几年内对晶体管的质量和性能不断完善提高后，人们就着力研究利用晶体管进行高频变换的方案。1955年美国罗耶(GH·Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换电路的开始,1957年美国查赛(JJ·JenSen)又发明了自激式推挽双变压器变换器电路。在此基础上，1964年，美国科学家提出了取消工频变压器的串联开关电源的设想，并在NEC杂志上发表了“脉宽调制应用于电源小型化”等文章，为使电源实现体积和重量的大幅下降提供了一条根本途径。随着大功率硅晶体管的耐压提高和二极管反向恢复时间的缩短等元器件性能的改善，1969年终于做成了25KHz的开关电源。电源界把开关电源的频率提高到20KHz以上称为电源技术的“20KHz革命”。经过几年的努力，从开关电源的电路拓扑型式到相配套的元器件等研究都取得了相当大的进展。在电路拓扑型式上开发出了单端贮能式反激电路、双反