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毕业设计 开关稳压电源设计

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  毕业设计 开关稳压电源设计 共37页,17981字
   1 绪 论
   电源是电路基础,随着全球对能源问题的重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠,但它存在着效率低(只有40%-50%)、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。为了提高效率,人们研制出了开关式稳压电源,它的效率可达85%以上,稳压范围宽,除此之外,还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点,是一种较理想的稳压电源。正因为如此,开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中。
   1.1 开关电源简介
   开关稳压电源(以下简称开关电源)取代晶体管线性稳压电源(以下简称线性电源)已有30多年历史,最早出现的是串联型开关电源,其主电路拓扑与线性电源相仿,但功率晶体管工作于开关状态后,脉宽调制(PWM)控制技术有了发展,用以控制开关变换器,得到PWM开关电源,它的特点是用20kHz脉冲频率或脉冲宽度调制—PWM开关电源效率可达 65~70%,而线性电源的效率只有30~40%。在发生世界性能源危机的年代,引起了人们的广泛关往。线性电源工作于工频,因此用工作频率为20kHZ的PWM开关电源替代,可大幅度节约能源,在电源技术发展史上誉为20kHZ革命。 随着芯片尺寸不断减小,电源的尺寸与微处理器相比要大得多;航天,潜艇,军用开关电源以及用电池的便携式电子设备(如手提计算机,移动电话等)更需要小型化,轻量化的电源。因此对开关电源提出了小型轻量要求,包括磁性元件和电容的体积重量要小。此外要求开关电源效率要更高,性能更好,可靠性更高等。
   从我国开关电源的发展过程可以了解国际开关电源发展的一个侧面,虽然一般说来,我国技术发展水平与国际先进水平平均有5~10年差距。 70年代起,我国在黑白电视机,中小型计算机中开始应用5V,20-200A,20kHZ AC-DC开关电源。80年代进入大规模生产和广泛应用阶段,并开发研究0.5~5MHz准谐振型软开关电源。80年代中,我国通信(如程控交换机)电源在AC-DC及DC-DC开关电源应用领域中所占比重还比较低。80年代末我国通信电源大规模更新换代,传统的铁磁稳压-整流电源和晶闸管被相控稳压电源为大功率(48V, 6kw) AC-DC开关电源(通信系统中常称为开关型整流器SMR)所取代;并开始在办公自动化设备中得到应用。工业应用方面,在锅炉火焰控制,继电保护,激光,彩色TV,离子管灯丝发射电流调节,离子注射机,卤钨灯控制等系统中均有应用。 90年代我国又研制开发了一批新型专用开关电源,典型例子如下:
   1 卫星开关电源。东方红三号通信卫星、风云一号、二号气象卫星均应用了开关电源。特点是:多路输出,不可维修性,要求长期不改变性能,设置冗余模块,可靠性高,EMC 满足空间环境条件,高效,轻小。
   2 远程火箭控制系统的DC-DC开关电源,要求发射过程中高度可靠。
   3 1000kW牵引变流器4500V/1200A GTO门控250W开关电源。
   4 40kW固体脉冲激光器的软开关电源。用4台10kw全桥多谐振ZVS变换器并联。
   5 焊机用双IGBT管正激车电压转换—脉宽调制(ZVT-PWM)软开关电源。输出20kW, 500A,开关频率40kHZ,效率92%。特点是负载大范围变化频繁,工作环境恶劣。要求电源冲击电流小,动态特性好,负载不影响软开关性质。
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