直流开关电源及其智能监控系统的研究

论文摘要

随着飞机电气系统的发展,飞机电源系统经历了低压直流电源、恒速恒频交流电源、变速恒频电源以及高压直流电源的过程。目前,高压直流电气系统中采用的是270V直流供电系统,因此本文研究目的就是针对270V直流供电系统的270V输出的直流开关电源。低压直流开关电源在我国已经有了很长时间的研究,但是高压直流开关电源的研究目前还处于初级阶段。本文研究了一种智能型的高效率开关电源,设计了有源PFC电路及其控制电路,重点研究了ZVS移相全桥变换器的电路。在利用传统的集成控制芯片控制的基础上,采用了单片机和UCC3895联合控制的控制方案。其中集成控制器UCC3895实现移相控制、系统反馈、各种保护等；而单片机实现对整个系统的监控、显示、控制等功能。这样使得电源操作、控制更加人性化、智能化。为了提高电源效率,(1)采用了添加合适的谐振电感的方法,实现了移相全桥DC／DC变换器的ZVS。(2)采用了原边加箝位二极管的方法,抑制了变换器的变压器及输出整流桥二极管振荡问题。并且设计了一种随着温度高低变化风扇转速可调的风扇供电系统。即温度低风扇转的慢,温度高风扇转速加快。最后为了验证理论分析的正确性,使用Pspice软件对设计进行了仿真验证,并搭建试验平台对电路做了实验验证。结果表明理论分析和电路设计是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外发展与现状
• 1.3 开关电源基本原理
• 1.3.1 初级输入整流电路
• 1.3.2 DC/DC变换器
• 1.4 本文的主要内容
• 2 功率因数校正电路设计
• 2.1 功率因数校正技术的基本原理
• 2.2 主电路设计
• 2.2.1 升压电感的设计
• 2.2.2 输出电容的设计
• 2.2.3 整流桥、开关管和二极管的选择
• 2.3 控制电路设计
• 2.3.1 UCC3818介绍
• 2.3.2 UCC3818外围控制电路设计
• 2.4 本章小结
• 3 移相全桥ZVS变换器基本原理与关键问题研究
• 3.1 ZVS移相全桥变换器
• 3.1.1 软开关的实现
• 3.1.2 占空比丢失
• 3.1.3 变压器原边电压直流分量的抑制
• 3.1.4 整流桥振荡的抑制
• 3.2 加箝位二极管的移相控制ZVS PWM全桥变换器的工作原理
• 3.3 本章小结
• 4 DC/DC变换器主电路设计与仿真分析
• 4.1 变换器的设计
• 4.1.1 高频变压器的设计
• 4.1.2 主功率管的选择
• 4.1.3 输出滤波电感的选择
• 4.1.4 输出滤波电容的计算
• 4.1.5 输出整流桥二极管选择
• 4.1.6 箝位二极管的选取
• 4.1.7 隔直电容的选取
• 4.1.8 谐振电感的设计
• 4.2 Pspice仿真分析
• 4.3 本章小结
• 5 控制电路设计
• 5.1 控制方案总体设计
• 5.2 UCC3895外围控制电路设计
• 5.2.1 UCC3895芯片介绍
• 5.2.2 UCC3895外围设计
• 5.2.3 保护电路设计
• 5.2.4 驱动电路
• 5.3 PIC16F877部分设计
• 5.3.1 PIC16F877外围电路设计
• 5.3.2 系统软件框图
• 5.4 节能转速可调风扇设计
• 5.5 本章小结
• 6 实验及结果分析
• 6.1 基本实验波形及分析
• 6.1.1 软开关ZVS波形
• 6.1.2 原边加箝位二极管的移相全桥ZVS变换器抑制振荡效果波形
• 6.2 本章小结
• 7 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录