毕业论文-三路输出的开关电源系统(3)

2020-02-20 15:02

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2.1.2单相桥式整流电路

单相半波整流电路的缺点是只利用了电源的半个周期,输出电流较小,同时整流电压的脉动较大。全波整流电路可以克服这些缺点,其中最常用的是单相桥式整流电路,它是由四个二极管接成电桥的形式构成的。可以看到,四个二极管分为两组,正负半周轮流导通,但负载上电流方向不变,此即为全波整流。

图2-4 单相桥式整流电路

单相桥式整流电压的平均值为: Uo ≈ 0.9U2(U2为变压器副边输出电压的有效值),比半波整流输出电压高。因此,整流电路选用单相桥式整流电路。

2.2 防止电流冲击的设计

开关电源输入大多为电容输入型,当电源刚接通时,就会有非常大的对电容充电的冲击电流。例如,线路阻抗若为0.5输入交流100v电压,若在其峰值时开关接通,则冲击电流就达282A 。 如此大的冲击电流可能会损坏输入保险丝、整流二极管和电容等。防止冲击电流的最简单方法是在线路个接入一只电阻。如图2-5(a)所示,但平常电阻有损耗,这种方法适用小功率开关电源 图2-5(b)和(c)也是采用电阻.但与电阻并联一只开关(继电器触点和晶闸管),电源接通时,开关断开,电阻防止冲击电流,正常工作时,与电阻并联的开关接通.把电阻短路,减小了电阻损耗.这种方法适用于中等容量的开关电源。图2-5(d)是采用热敏电阻的方法、热敏电阻RH的阻值随温度增加而减小,防止了冲击电流,平时损耗又小。本设计欲采用串热敏电阻的方法。

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图2-5 防止电流冲击的方法

本设计的整流电路如图2-6:

FUSE1RHR11Tr1R242+220VRVTRANS1LED13C1BRIDGE1LED2 图2-6 整流电路图

2.3 参数计算以及元器件的选型

由于开关电源系统三路输出分别为:15V,4A;12V,3A;5V,2A,则输出功率

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P0?15?4?12?3?5?2?106W

如果考虑变压器的效率80%,则整流电路的输出功率应为:

P0?P/80%?132.5W

'则可以设定整流电路输入电压U1=220v,输出电压100v、电流1.5A。

2.3.1整流管参数计算

整流输出电压为Vs=100V,则变压器次级电压

U2 =Vs/0.9=100/0.9=111.1V

考虑到变压器二次侧及管子的压降,变压器二次侧电压大约需要提高10%,则 U2=111.1V×1.1=122.2V 二极管的最大反向电压

URM?2?122.2V?172.8V

二极管平均电流

1I0?750mA 2可选用1N4003/A(代用型号ZCI11B)整流二极管,最高反向工作电

ID?压为200V,额定工作电流为1A。

2.3.2 变压器参数

则变压器变比为:N=220/122.2=9:5 变压器二次侧电流有效值

I2?I01.5??1.67A 0.90.9变压器的容量为

U2I2?122.2V?1.67A?203.67VA

如果考虑变压器的效率η=80%则

U1I1?203.67VA/0.8?254.6VA

2.3.3 电容参数计算

整流电路负载RL=U0/I0=100V/1.5A =66.7?

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在工程中,一般取

1T??RLC?5??5?50?0.05S

22由于RL?66.7?

则C?0.05/66.7?0.75?10?750?10?F

3?6选用C?1000?F、耐压为150V的极性电解电容。

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第三章 DC/DC变换器的设计

DC/DC变换器进行功率变换,是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压,将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波,它是开关电源的核心部分,开关电源DC/DC变换器有多种电路方式,常有的有工作波形为方波的脉宽调制(PWM)变换器以及工作波形为正弦波的谐振变换器。基本工作原理如图3-1所示。

图3-1 DC/DC变换器的基本原理图

它是一种控制开关S通/断时间的比例,用电抗器与电容器蓄积能量的元件。对续流的波形进行平滑处理,从而更有效地调整功率流的电路。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式TS不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变TS(易产生干扰)。DC/DC变换器按输入输出的隔离方式分有隔离方式与非隔离方式;按开关的控制方式分有自励式和它励式,以及脉宽调制、脉频调制与幅度调制等多种方式。

3.1控制方式的选择

对于TRC变换器,有两种工作方式:一种是保持开关工作周期T不变,控制开关导通时间Ton的脉冲宽度调制(PWM)方式,二是保持导通时间Ton不变,改变开关工作周期T的脉冲频率调制方式(PFM)。

脉冲宽度调制(PWM)变换器就是通过重复通断开关方式把一种直流

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