低纹波电源模块的设计、仿真与实现

论文摘要

低纹波电源模块是军用高性能频率源的核心器件,对于保证频率源的正常工作具有重要意义。该频率源系统对电源纹波噪声非常敏感,若其输入电源由外部提供,则会有较大范围波动,影响频率源的性能。为解决此问题,本项目采用单端反激加输出共模的方案实现。此方案能实现低纹波直流输出,而且能够稳定输出电压不受输入网压和负载变化的影响,同时这种调整器具有很高的效率和功率密度,可以满足频率源系统小型化的要求。本项目进行了以下系列研究工作:1.介绍了模块电源的发展现状及发展趋势。2.研究分析了单端反激电路的工作原理,设计要点等。3.详细设计了电路各参数,并重点讨论了环路设计。4.重点研究了变压器的设计和仿真。5.深入对电路进行了效率分析和实测对比。6.重点研究了电路仿真。7.制作了电源模块样品,并分析了相关波形。结果表明,本项目的设计方案正确、合理可行,通过以上系列的工作成功地完成了本项目的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 课题来源，选题依据
• 1.2 模块电源的发展现状
• 1.2.1 合适的电路拓扑
• 1.2.2 优良的元件
• 1.2.3 先进的工艺结构设计
• 1.3 电源模块的发展趋势
• 1.4 项目总体方案
• 1.5 论文主要内容
• 第二章 工作原理
• 2.1 基本原理
• 2.2 变压器
• 2.3 主回路参数
• 2.4 工作模式
• 第三章 电源设计
• 3.1 电路参数设计
• 3.1.1 PWM 控制器
• 3.1.2 开关频率
• 3.1.3 变压器初、次级电压
• 3.1.4 变压器匝比
• 3.1.5 各绕组电流
• 3.1.6 启动电路设计
• 3.1.7 保护电路设计
• 3.1.8 反馈电路设计
• 3.1.9 次谐波振荡
• 3.1.10 功率电子选择
• 3.1.11 输入输出电路设计
• 3.2 变压器设计
• 3.2.1 计算初级电感
• 3.2.2 确定磁心尺寸
• 3.2.3 计算绕组匝数
• 3.2.4 计算空气隙长度
• 3.2.5 确定线圈结构和导线规格
• 3.2.6 损耗与温升计算
• 3.3 环路分析及设计
• 3.3.1 基本控制环概念
• 3.3.2 开关电源的理想增益相位图
• 3.3.3 控制环设计分析
• 3.4 效率分析
• 3.4.1 损耗计算
• 3.4.2 效率分析
• 第四章 电源仿真
• 4.1 磁性元件的软件辅助设计与分析
• 4.1.1 软件介绍
• 4.1.2 辅助设计
• 4.1.3 变压器损耗分析
• 4.2 电路仿真分析
• 4.2.1 仿真软件
• 4.2.2 仿真所使用的基本模型
• 4.2.3 仿真结果及分析
• 第五章 电源实现
• 5.1 总体原则
• 5.2 实现细节
• 5.3 性能参数和波形
• 5.4 产品对比
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献