宽输入电压高频开关电源的研究与实现

论文题目: 宽输入电压高频开关电源的研究与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 邹怀安

导师: 胡荣强

关键词: 宽输入电压,开关电源,变换器,脉冲宽度频率调制

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 现代电子设备离不开可靠的电源，且对电源的要求越来越高。与传统的晶体管串联调整稳压电源不同，开关型稳压电源(开关电源)采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比来调整输出电压。经半个多世纪的发展，开关电源因其具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点，已经逐渐取代了传统的线性稳压电源。开关电源的主要组成部分是DC-DC变换器。论文首先分析了Buck变换、Boost变换、Buck-Boost变换和Boost-Buck变换这四种电路拓朴的工作原理，然后讨论了正激变换、半桥变换和全桥变换的电路拓朴，最后详细研究了反激变换。反激变换是从Buck-Boost变换演变而来的，将反激变换电路中的单个功率开关管用两个替代，并在每个功率开关管上并联一十箝啦的快恢复二极管而形成的双晶体管反激变换电路，能大大降低功率开关管承受的开关应力，且不需要消磁电路，非常适用于高输入电压的开关电源。开关电源的另一重点是控制电路。开关电源有三种控制方式：脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)、脉冲宽度频率调制(PWM-PFM)。论文首先对PWM、PFM、PWM-PFM的控制原理及工作特点进行了比较，PWM-PFM控制兼有PWM和PFM的特点，能同时实现频率和占空比的变化，因而具有更好的调制性能。然后对一种采用分立元件实现的PWM-PFM控制电路进行了详细的分析，该控制电路元件数量少、实现简便，能实现开关电源的宽电压输入范围。磁性元件在开关电源中起着非常重要的作用，如储能、变压、滤波等。论文简要介绍了磁性元件磁芯的四种工作状态，对高频开关电源反激变压器的设计中主要参数的确定、磁芯和高频励磁线的选择进行了深入的研究。为了提高开关电源的可靠性及减少电磁干扰，开关电源必须具有性能完备的保护电路和降低电磁干扰的措施。论文对开关电源的各种保护电路及电磁干扰产生的机理及减少电磁干扰的方法也进行了较详细的论述。最后的开关电源样机的测试结果表明，采用双晶体管反激变换电路和脉冲宽度频率调制控制技术，能实现适应输入电压大范围波动的高频开关电源。该电源具有高可靠性，能广泛应用于工业电器控制柜、自动电梯等电源环境比较恶劣的场所，具有一定的先进性和广阔的应用前景。

论文目录:

第1章绪论

1.1 开关电源的现状和发展趋势

1.2 本课题的来源及研究的现实意义

1.2.1 本课题的来源

1.2.2 本课题研究的现实意义

1.3 本文的主要内容和章节安排

第2章 DC-DC变换器的基本手段和分类

2.1 不带变压隔离器的DC-DC变换电路拓朴

2.1.1 BUCK变换

2.1.2 BOOST变换

2.1.3 BUCK-BOOST变换

2.1.4 (?)uk变换

2.2 带变压隔离器的DC-DC变换电路拓朴

2.2.1 隔离型单端正激变换器

2.2.2 隔离型半桥变换器

2.2.3 隔离型全桥变换器

2.3 本电源采用的主变换电路拓朴—双晶体管反激变换电路拓朴

2.3.1 单端反激变换电路拓朴及其原理

2.3.2 双晶体管反激变换电路的原理及特点

2.4 本章小结

第3章开关电源的三种控制方式

3.1 PWM控制的原理及特点

3.2 PFM控制的原理及特点

3.3 PWM-PFM控制的原理及工作特点

3.4 本章小结

第4章高频变压器的设计

4.1 开关电源中磁性元件磁芯工作状态的分类

4.2 开关变压器设计和和制作中应考虑的问题

4.3 开关电源变压器设计中主要参数的确定

4.4 开关电源变压器的磁芯和励磁线选择

4.4.1 变压器磁芯选择

4.4.2 变压器励磁线的选择

4.5 线圈的绕制与绝缘

4.6 本章小结

第5章开关电源的保护电路

5.1 软启动电路

5.1.1 负温度系数热敏电阻防冲击电流

5.1.2 IGBT与热敏电阻构成的电路

5.2 正常运行时的保护电路

5.2.1 理想的电源保护电路的特性

5.2.2 输入部分的过压保护

5.3 本章小结

第6章开关电源的EMC设计考虑

6.1 开关电源电磁干扰的产生机理

6.2 EMI滤波器、磁环工作原理及安装

6.2.1 EMI滤波器的工作原理及安装时应注意的问题

6.2.2 磁环的工作原理

6.3 设计开关电源电路板时应注意的问题

6.3.1 开关电源PCB的布局原则

6.3.2 开关电源PCB的布线原则

6.4 本章小结

第7章整机性能测试

7.1 功能测试

7.1.1 电压调整率

7.1.2 负载调整率

7.1.3 温度系数

7.1.4 动态响应

7.2 输入电压范围测试及测试结果

7.3 输出电压纹波与噪声测试及试验结果

7.4 本章小结

第8章总结与展望

8.1 本文的主要工作总结

8.2 本开关电源的进一步完善

参考文献

致谢

在攻读硕士学位期间发表的论文

发布时间: 2005-04-13

参考文献

[1].模块化高频开关电源的研制[D]. 贺西.湖南大学2018
[2].大功率模块化高频开关电源的研制[D]. 梅成成.湖南大学2017
[3].高频开关电源的软开关技术研究[D]. 杨朋凯.华北电力大学2018
[4].电镀用高频开关电源技术研究[D]. 于晓慧.长春工业大学2017
[5].高频开关电源的研究与设计[D]. 杨晓静.武汉理工大学2011
[6].大容量高频开关电源的研制[D]. 彭晓珊.中南大学2004
[7].电池充电式双管正激高频开关电源的研究与设计[D]. 范敬柱.辽宁科技大学2015
[8].基于软开关技术的通信高频开关电源设计[D]. 陈玉库.南京理工大学2011
[9].48V/25A通信用高频开关电源的研究与开发[D]. 张敏娟.河海大学2005
[10].高频开关电源的研究与实现[D]. 周健.南京理工大学2012

宽输入电压高频开关电源的研究与实现

猜你喜欢