寬輸入電壓高頻開關(guān)電源的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代電子設(shè)備離不開可靠的電源,且對(duì)電源的要求越來越高.與傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源不同,開關(guān)型穩(wěn)壓電源(開關(guān)電源)采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān),通過控制開關(guān)的占空比來調(diào)整輸出電壓.經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,開關(guān)電源因其具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源.開關(guān)電源的主要組成部分是DC-DC變換器.論文首先分析了Buck變換、Boost變換、Buck-Boost變換和Boost-Buck變換這四

2、種電路拓樸的工作原理,然后討論了正激變換、半橋變換和全橋變換的電路拓樸,最后詳細(xì)研究了反激變換.反激變換是從Buck—Boost變換演變而來的,將反激變換電路中的單個(gè)功率開關(guān)管用兩個(gè)替代,并在每個(gè)功率開關(guān)管上并聯(lián)一個(gè)箝位的快恢復(fù)二極管而形成的雙晶體管反激變換電路,能大大降低功率開關(guān)管承受的開關(guān)應(yīng)力,且不需要消磁電路,非常適用于高輸入電壓的開關(guān)電源.開關(guān)電源的另一重點(diǎn)是控制電路.開關(guān)電源有三種控制方式:脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖頻率調(diào)制

3、(PFM)、脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM).論文首先對(duì)PWM、PFM、PWM-PFM的控制原理及工作特點(diǎn)進(jìn)行了比較,PWM-PFM控制兼有PWM和PFM的特點(diǎn),能同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻率和占空比的變化,因而具有更好的調(diào)制性能.然后對(duì)一種采用分立元件實(shí)現(xiàn)的PWM-PFM控制電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析,該控制電路元件數(shù)量少、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便,能實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的寬電壓輸入范圍.磁性元件在開關(guān)電源中起著非常重要的作用,如儲(chǔ)能、變壓、濾波等.論文簡(jiǎn)要介紹了磁性元件磁芯的

4、四種工作狀態(tài),對(duì)高頻開關(guān)電源反激變壓器的設(shè)計(jì)中主要參數(shù)的確定、磁芯和高頻勵(lì)磁線的選擇進(jìn)行了深入的研究.為了提高開關(guān)電源的可靠性及減少電磁干擾,開關(guān)電源必須具有性能完備的保護(hù)電路和降低電磁干擾的措施.論文對(duì)開關(guān)電源的各種保護(hù)電路及電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)理及減少電磁干擾的方法也進(jìn)行了較詳細(xì)的論述.最后的開關(guān)電源樣機(jī)的測(cè)試結(jié)果表明,采用雙晶體管反激變換電路和脈沖寬度頻率調(diào)制控制技術(shù),能實(shí)現(xiàn)適應(yīng)輸入電壓大范圍波動(dòng)的高頻開關(guān)電源.該電源具有高可靠性,能