电源论文
稳压电源的研究方案毕业设计论文
稳压电源的研究方案毕业设计论文摘要：稳压电源是一种能够为电子设备提供稳定直流电压的电源装置。
本论文针对稳压电源的设计及优化问题进行研究，探讨不同的稳压电源拓扑结构、控制策略和性能评估方法，并通过实验验证其稳定性和效果。
通过对比分析，旨在寻找一种最优的稳压电源设计及控制方案。
第一章引言稳压电源是现代电子设备中必不可少的一部分，其稳定性对设备正常运行和保护器件起着至关重要的作用。
然而，由于电网的电压波动和负载的变化，稳压电源的设计和控制面临着一系列的挑战。
为了满足不同领域的需求，如通信、工业、医疗等，研究和设计一种高效、可靠的稳压电源是非常重要的。
第二章稳压电源的基本概念与拓扑结构本章将介绍稳压电源的基本概念和设计要求，并详细介绍常见的稳压电源拓扑结构，包括线性稳压器、开关稳压器和混合稳压器。
此外，还会对这些稳压电源拓扑结构的优缺点进行评估和比较。
第三章稳压电源的控制策略本章将重点讨论稳压电源的控制策略。
包括传统的PID控制器、模糊控制和神经网络控制等方法。
此外，还会讨论适用于不同情况下的最优控制策略，并通过仿真实验进行评估。
最后，会对比分析各控制策略的优缺点。
第四章稳压电源的性能评估方法本章将介绍稳压电源性能评估的常用方法，包括稳定性分析、输出纹波和效率评估等。
通过对不同稳压电源拓扑结构和控制策略进行性能评估，可以找到最优的稳压电源设计方案。
第五章实验设计及结果分析本章将介绍实验的设计及结果分析。
通过在实际的稳压电源上进行不同控制策略的实验，评估各种方案的性能和稳定性。
通过对比分析实验结果，验证理论与实践的一致性，并提出可能的优化方案和改进策略。
第六章结论与展望本章将对本文的研究工作进行总结，并提出未来的研究展望。
本论文通过研究稳压电源的拓扑结构、控制策略和性能评估方法，致力于寻找一种最优的稳压电源设计方案。
未来的研究可以进一步优化现有的方案，并探索新的稳压电源技术。
开关电源的设计毕业论文
开关电源的设计毕业论文开关电源是一种高效率、小体积、轻质化的电源，随着现代电子设备的发展，应用越来越广泛。
开关电源的设计是电子工程专业毕业设计中的一个热门方向，本文将介绍开关电源的基本工作原理及设计方法，并以一个实际开关电源的设计为例，进行详细说明。
一、开关电源的基本工作原理开关电源的基本工作原理是将交流电源转换为直流电源，其核心部分是开关管。
开关管工作时，会在电路中产生一个高频矩形波形。
再经过滤波电路、输出稳压电路等处理后，最终输出所需要的稳定直流电源。
在开关电源中，开关管的切换是关键，它的导通和截止决定程序的整个运行。
开关管的导通与截止又是由控制器控制的，所以控制器设计是非常重要的。
二、开关电源的设计方法1.功率计算开关电源的功率计算是设计的第一步。
功率 = 电流×电压，在设计前应要明确设备所需的电流和电压值并通过功率计算公式计算得出所需的功率。
2.电路设计电路设计是开关电源设计中较为复杂的一步。
主要包括直流输入电路、开关管、反馈电路、滤波电容、输出稳压电路等部分。
这些部分需要合理的组合和设计，并应通过电路仿真进行验证。
3.控制器设计在控制器设计中，主要有PWM控制器和开环控制器。
PWM控制器通常采用电流反馈控制方式，能够减少在输出处的纹波电压，提高稳定性。
开环控制器的设计要更为复杂，但是更容易实现。
4.保护电路设计保护电路是开关电源中非常重要的一部分，保护电路通常包括电流限制保护、过压保护、过载保护，以及温度保护等。
这些保护电路能够提高开关电源的使用寿命，避免因电路故障引起的安全事故。
三、开关电源设计实例以12V60W的开关电源设计为实例。
1.功率计算P = U × I = 12V × 5A = 60W。
2.电路设计直流输入电路：直流输入电路主要包括整流桥、电容滤波器和保险丝等。
整流桥需要选择合适的电流、电压值，电容滤波器应该选择合适的容量，保险丝则是起到安全保障作用。
毕业设计论文(开关电源)
6 结论................................................................. 28 谢辞 .................................................................... 29 参考文献 ............................................................... 30 附录 .................................................................... 31
3.2.2 四位数码显示电路设计 ............................................... 18 3.2.3 单片机与键盘接口电路设计 ........................................... 18
4 软件设计 ............................................................ 19
目
录
引言 ..................................................................... 1 1 概述.................................................................. 2
1.1 课题来源及意义 ........................................................ 2 1.2 课题基本要求 .......................................................... 2 1.3 课题相关背景 .......................................................... 2
开关电源设计毕业论文
开关电源设计毕业论文一、内容综述随着科技的飞速发展，开关电源设计已成为现代电子设备不可或缺的一环。
本文将带你走进开关电源设计的世界，一探其奥妙和实用之处。
在这里我们不仅仅是研究技术，更是在寻找实用性和性能之间的平衡。
我们所关心的不仅是理论数据，更是其在现实应用中的表现。
首先我们要了解开关电源设计的基本概念和原理，了解电源在电子设备中的角色和功能后，我们就会知道电源不仅仅是设备运行的能源供应者，更是整个设备稳定性的关键。
开关电源设计就是在这个基础上，通过技术和创新来提升电源的性能和效率。
1. 开关电源的背景和意义开关电源在我们的日常生活中可以说是无处不在，从家庭电器的使用到工业设备的运行，再到数据中心的高效运作，开关电源都是不可或缺的重要角色。
为什么我们会对开关电源的研究这么重视呢？这里面可是有深意的，听我慢慢道来。
2. 开关电源设计的研究现状和发展趋势开关电源设计在现代电子领域可是风头正劲的话题，大家都知道，开关电源是我们生活中电子产品的心脏，它不断地为我们身边的电子设备输送“能量”。
那么现在开关电源设计的研究现状是怎样的呢？随着科技的飞速发展，开关电源设计技术也在不断进步。
虽然传统的开关电源设计已经能满足一些基本需求，但随着人们对电子设备性能要求的提高，新的技术和方法也在不断涌现。
例如智能化、小型化、高效化已成为当下开关电源设计的重要方向。
3. 论文研究的目的、内容和方法首先写这篇论文的目的，就是想通过研究和设计开关电源，解决现实中遇到的一些问题，比如电源效率不高、稳定性不好等等。
毕竟开关电源在我们的日常生活中应用广泛，涉及到很多领域，比如计算机、通信、家电等等。
所以研究开关电源设计，不仅具有理论价值，还有很大的实际意义。
那么我们研究的内容是什么呢？简单来说就是分析开关电源的工作原理，研究其设计过程，然后设计出一个既实用又高效的开关电源。
在这个过程中，我们还要研究不同材料的选用、电路设计、散热方案等等。
开关稳压电源双路输出论文
双路输出直流稳压电源（B题）参赛选手：摘要随着电力电子技术的发展以及大量电子设备的广泛应用，对于直流稳定电源的输出参数要求越来越高，而线性稳压电源以其精度高，性能优越而被广泛应用。
开关电源相比于线性稳压电源优点是节能，安装体积小，质量轻，可调节任意输出输入电压电流大小，效率高（尤其在大压差、大电流的情况下）。
本设计所呈现的是两种电源，一种是输出为+15V的线性稳压电源，可调范围+12V到+18V;另一种是输出为+36V开关稳压电源。
两种电源的输入均是通过220V/2*12V变压器，通过整流电路和滤波电路提供了变压器二次侧电压稳定的24V输入，线性稳压电源的核心部分是一个线性稳压芯片LM317，此芯片外围电路简单、带负载能力强、稳定性好它具有满足设计的条件；开关稳压电源的核心部分是开关稳压升压芯片LM2577，他们具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、高效率等优点，并且以单片机控制为核心，通过变压器220/12整流滤波后经L7805稳压芯片电路给单片机提供标准的+5V稳压电源，利用单片机STC89C52和8位模数转换芯片ADC0809采集输出电压，进行A/D转化，经单片机处理后，在4位数码管显示其输出电压大小，当电源出现短路时自动进行光电报警。
具有很高的使用价值。
关键词：线性稳压芯片LM317；开关稳压芯片LM2577；L7805稳压芯片；单片机STC89C52；8位模数转换芯片ADC0809；数码管1.总体方案设计和论证1.1系统结构框图根据设计任务及要求，采用CPU、AC/DC模块、DC/DC模块、数模转换模块、数码管显示模块等构成了两种稳压电源系统，其总体设计方案如图2.1所示。
图1.1 系统结构框图1.2 AC/DC模块1.2.1变压器的选择本设计中，我们采用220V/12V双12V交流输出变压器，将220V的交流电变为12V，将两根黄线引出24V作为线性电源和开关稳压电源的输入；将其中一根黄线和白线引出，通过7805芯片作为单片机电路的输入电源。
反激式开关电源改进设计毕业设计(论文)
反激式开关电源改进设计毕业设计(论文)简介本篇论文研究了反激式开关电源的改进设计。
反激式开关电源是一种常用的电源设计，但在实际应用中存在一些问题，如功率损耗、效率低等。
为了解决这些问题，本论文进行了相关研究并提出了改进设计方案。
研究内容本论文主要包含以下内容：1. 反激式开关电源原理及常见问题的分析。
2. 对现有反激式开关电源的性能进行测试和评估。
3. 通过改进原有设计，提出了一种新的反激式开关电源设计方案。
4. 对改进的电源进行仿真和实验验证，评估其性能和可行性。
5. 对改进设计的经济性和环境可持续性进行评估和分析。
创新点本论文的创新点在于：1. 针对反激式开关电源常见问题进行深入分析，并提出相应的解决方案。
2. 设计了一种新的反激式开关电源电路，通过仿真和实验验证证明了其性能的提升。
3. 在经济性和环境可持续性方面对改进设计进行全面评估。
预期成果本论文的预期成果包括：1. 改进的反激式开关电源设计方案。
2. 改进电源的性能测试数据及评估报告。
3. 仿真和实验验证的结果及分析报告。
4. 经济性和环境可持续性评估报告。
论文结构本论文将按以下结构组织：1. 引言：介绍研究背景、目的和意义。
2. 相关理论与技术：对反激式开关电源原理进行介绍，并分析常见问题及其原因。
3. 现有设计的测试与评估：对目前已有的反激式开关电源进行性能测试和评估。
4. 改进设计方案：提出改进的反激式开关电源设计方案，并详细描述其原理和操作。
5. 仿真和实验验证：通过仿真和实验验证改进设计的性能和可行性。
6. 经济性和环境可持续性评估：对改进设计进行经济性和环境可持续性评估。
7. 结论与展望：总结论文内容，并展望未来可能的研究方向。
8. 参考文献：列出论文中引用的相关文献。
时间计划完成本篇论文的时间计划如下：- 阶段1：研究和理论调研（2周）- 阶段2：性能测试与评估（2周）- 阶段3：改进设计方案研究与提出（2周）- 阶段4：仿真和实验验证（3周）- 阶段5：经济性和环境可持续性评估（1周）- 阶段6：论文撰写与修改（3周）预期挑战在进行本篇论文研究过程中，可能会面临以下挑战：1. 设计方案的复杂性和实施难度。
开关电源的设计毕业论文
开关电源的设计毕业论文开关电源的设计一、引言开关电源是现代电子设备中常用的电源供应方式之一，其具有高效率、小体积和稳定性好等优点，在各个领域得到广泛应用。
本文将探讨开关电源的设计方法和关键技术，以及其在毕业论文中的应用。
二、开关电源的基本原理开关电源的基本原理是利用开关管（MOSFET）的开关特性，通过周期性开关和关闭来调整输入电压，从而实现对输出电压的稳定控制。
其主要由输入滤波电路、整流电路、功率变换电路、输出滤波电路和控制电路等组成。
三、开关电源设计的关键技术1. 开关管的选型开关管是开关电源中最关键的元件之一，其性能直接影响到整个电源的效率和稳定性。
在选型时需要考虑开关管的导通电阻、开关速度和耐压能力等因素，以满足设计要求。
2. 控制电路的设计控制电路是开关电源中的核心部分，其主要功能是对开关管的开关频率和占空比进行控制。
常用的控制方法有脉宽调制（PWM）和频率调制（FM）等。
在设计过程中需要考虑控制电路的稳定性和抗干扰能力。
3. 输出滤波电路的设计输出滤波电路主要用于滤除开关电源输出端的高频噪声和纹波，以保证输出电压的稳定性和纹波系数的要求。
常用的滤波电路包括LC滤波电路和Pi型滤波电路等，设计时需要根据具体应用场景选择合适的滤波电路结构。
四、开关电源在毕业论文中的应用开关电源在毕业论文中的应用非常广泛，可以用于各种电子设备的电源供应，如无线通信设备、嵌入式系统和工业自动化设备等。
在毕业论文中，可以通过对开关电源的设计和优化，提高电源的效率和稳定性，从而为论文的研究成果提供可靠的电源支持。
五、开关电源设计的挑战和发展趋势开关电源设计面临着一些挑战，如电磁干扰、温升和成本等问题。
为了应对这些挑战，研究人员正在不断提出新的设计方法和技术，如谐振开关电源、多电平开关电源和混合开关电源等。
未来，开关电源设计将更加注重节能、高效和可靠性，以满足不断发展的电子设备需求。
六、结论开关电源是一种高效、小体积和稳定性好的电源供应方式，在毕业论文中具有重要的应用价值。
电动机直流可变电源的设计论文
电动机直流可变电源的设计论文摘要：本文介绍了一种基于PWM控制技术的直流可变电源的设计方案，该电源可以实现对电动机的平稳调速，具有操作简单、稳定性好、节能等优点。
首先介绍了电源的基本原理和组成，然后详细阐述了各组成部分的设计方法和实现细节，最后通过实验验证了该电源的正确性和可靠性。
一、引言随着科技的不断进步，电动机在各个领域的应用越来越广泛，而直流可变电源作为电动机的重要驱动电源，其性能和质量对电动机的运行和性能有着至关重要的影响。
传统的直流电源采用模拟调压器进行调节，存在操作复杂、稳定性差、节能效果不理想等缺点。
因此，设计一种基于PWM控制技术的直流可变电源，实现对电动机的平稳调速，具有重要意义。
二、原理及组成直流可变电源主要由整流电路、滤波电路、PWM控制电路和负载组成。
整流电路将交流电转化为直流电，滤波电路将直流电中的交流成分滤除，PWM控制电路控制直流电的电压大小和波形，最后输出到电动机等负载上。
三、设计方法及实现细节1.整流电路设计2.整流电路采用单相桥式整流电路，主要由四个二极管组成。
二极管的选择需要考虑其额定电压和电流，保证在最大输入电压和最大输出电流的情况下，不会出现烧毁现象。
同时，为了提高整流效率，应选择导通压降较小的二极管。
3.滤波电路设计4.滤波电路采用电容滤波方式，主要作用是将直流电中的交流成分滤除，使输出电压更加稳定。
电容的选择需要考虑其容量和耐压值，保证在最大输入电压和最大输出电流的情况下，不会出现爆裂现象。
同时，为了提高滤波效果，应选择具有较低内阻的电容。
5.PWM控制电路设计6.PWM控制电路采用单片机控制方式，通过程序实现对直流电的电压大小和波形的控制。
单片机型号的选择需要考虑其数据处理速度、IO口数量和程序存储容量等因素。
同时，需要设计相应的程序算法来实现对电压的精确控制。
7.负载连接方式设计8.负载采用电动机等线性负载。
为了实现平稳调速，需要将电源与负载之间连接适当的电阻或电感元件。
毕业论文 开关电源
毕业论文开关电源开关电源是一种常见的电源供应器件，其主要功能是将交流电转换为直流电，为各种电子设备提供稳定的电源。
在现代科技快速发展的背景下，开关电源的应用范围越来越广泛。
本文将从开关电源的原理、特点、应用以及未来发展等方面进行探讨。
一、开关电源的原理开关电源的工作原理主要是通过开关管的开关动作来控制输入电源与输出负载之间的连接和断开，从而实现电源的转换。
开关电源主要由输入滤波电路、整流电路、功率变换电路和输出滤波电路等组成。
其中，输入滤波电路用于滤除输入电源中的杂波，整流电路将交流电转换为直流电，功率变换电路通过开关管的开关动作来控制电源的输出，输出滤波电路用于滤除输出电源中的杂波，从而提供稳定的直流电源。
二、开关电源的特点1. 高效率：开关电源具有较高的能量转换效率，通常可以达到90%以上，相比于传统的线性电源，能够更好地节约能源。
2. 小体积：开关电源采用了高频开关技术，使得整个电源的尺寸更小，适合应用于体积有限的场合。
3. 轻量化：由于开关电源采用了高频变压器，使得整个电源的重量更轻，便于携带和安装。
4. 稳定性好：开关电源具有较好的稳定性，能够在较大负载变化范围内保持输出电压的稳定。
5. 多功能：开关电源具有多种保护功能，如过载保护、过压保护、短路保护等，能够有效保护电子设备的安全运行。
三、开关电源的应用开关电源广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、工控设备、医疗设备、汽车电子等。
在计算机领域，开关电源能够为主机、显示器、硬盘等提供稳定的电源；在通信设备领域，开关电源能够为交换机、路由器、无线基站等提供稳定的电源；在工控设备领域，开关电源能够为PLC、变频器等提供稳定的电源；在医疗设备领域，开关电源能够为医疗器械、医疗监护设备等提供稳定的电源；在汽车电子领域，开关电源能够为车载音响、导航系统等提供稳定的电源。
四、开关电源的未来发展随着科技的不断进步，开关电源在未来的发展中也将迎来更多的机遇和挑战。
基于UC3825的全桥式大功率开关电源设计论文
基于UC3825的全桥式大功率开关电源设计摘要：本文介绍了一种基于UC3825芯片的全桥式大功率开关电源的设计。
UC3825是一种高性能的PWM控制器，能够驱动两个半桥电路，适用于大功率开关电源设计。
该开关电源设计具有高效率、高功率密度、良好的热性能和可靠性高等优点。
一、引言随着电力电子技术的发展，开关电源在各个领域的应用越来越广泛。
全桥式大功率开关电源因其高效率、高功率密度和良好的热性能等优点，在通信、电力、工业控制等领域得到广泛应用。
UC3825是一种高性能的PWM控制器，能够驱动两个半桥电路，适用于大功率开关电源设计。
本文将介绍一种基于UC3825芯片的全桥式大功率开关电源的设计。
二、UC3825芯片介绍UC3825是一种高性能的PWM控制器，它具有以下特点：1.固定频率运作，可保证电源的稳定性和可靠性；2.具有可调的死区时间设置，可以防止上下桥臂的直通；3.具有过流保护和短路保护功能，可以提高电源的可靠性；4.具有欠压保护功能，可以保证电源的正常工作；5.适用于大功率开关电源设计。
三、全桥式大功率开关电源设计1.电路拓扑结构2.全桥式大功率开关电源的电路拓扑结构主要由四个部分组成：输入整流滤波电路、高频逆变电路、输出整流滤波电路和控制系统。
具体结构如图1所示。
图1 全桥式大功率开关电源电路拓扑结构图（请在此处插入全桥式大功率开关电源电路拓扑结构图）2.工作原理3.全桥式大功率开关电源的工作原理是，通过UC3825芯片控制上下桥臂的开关状态，将输入直流电压转换成高频交流电，再通过输出整流滤波电路转换成稳定的直流电压输出。
其中，UC3825芯片的死区时间设置可以防止上下桥臂的直通，保证电源的安全运行。
4.参数计算与元件选择5.在设计全桥式大功率开关电源时，需要对各个部分的参数进行计算和元件选择。
具体包括：输入输出电压、功率等级、开关频率、变压器变比、电容电感值等。
元件选择需要考虑其耐压值、电流值、热性能等参数。
西南科技大学DC-DC开关电源毕业设计(论文)
开关电源毕业论文
开关电源毕业论文开关电源毕业论文开关电源是一种常见的电源供应设备，其主要作用是将交流电转换为直流电，以供给各种电子设备使用。
在现代电子技术领域中，开关电源已经成为一种不可或缺的电源设备。
本篇论文将从开关电源的原理、应用领域和未来发展趋势等方面进行探讨。
一、开关电源的原理开关电源的工作原理是利用开关管的导通和截止来实现电源的开关动作。
其基本原理是通过控制开关管的导通时间和截止时间，使得输入电源的电能以一定的方式传递给输出负载。
开关电源的核心部件是开关管和控制电路，其中开关管负责控制电源的开关状态，控制电路负责控制开关管的导通和截止。
二、开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备等。
在计算机领域，开关电源能够为主机、显示器和外部设备等提供稳定的电源供应，保证设备的正常运行。
在通信设备领域，开关电源可为基站、无线电台等提供稳定的电源，确保通信系统的正常运行。
在工业自动化设备领域，开关电源可为各种传感器、执行器等提供所需的电源，实现自动化控制。
三、开关电源的优势和挑战相比传统的线性电源，开关电源具有多种优势。
首先，开关电源具有高效率和小体积的特点，能够更好地适应现代电子设备的需求。
其次，开关电源具有稳定的输出电压和电流，能够有效保护电子设备的稳定性和安全性。
此外，开关电源还具有可调节的输出电压和电流，能够满足不同设备的需求。
然而，开关电源也面临着一些挑战。
首先，开关电源的设计和制造需要一定的专业知识和技术，对于一些小型企业来说，可能存在一定的难度。
其次，开关电源的工作频率较高，可能会产生一些电磁干扰，对其他电子设备造成影响。
此外，开关电源的可靠性和稳定性也需要不断提高。
四、开关电源的未来发展趋势随着科技的不断进步，开关电源在未来将面临更多的发展机遇和挑战。
首先，随着新能源技术的发展，开关电源将更好地适应可再生能源的利用，为新能源设备提供稳定的电源供应。
其次，随着物联网技术的普及，开关电源将更好地适应智能家居、智能城市等领域的需求，为各种智能设备提供可靠的电源保障。
UPS论文：不间断电源(UPS)及其维护
UPS论文：不间断电源(UPS)及其维护摘要本文重点介绍了ups的组成及工作原理，并结合实际工作探讨了ups的维护。
关键词ups；组成；原理；维护不间断电源（ups）是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。
它不仅在输入电源中断时可立即供应电力，在电源输入正常时，也可对品质不良的电源进行稳压、稳频、滤除噪声、净化电源、避免高频干扰等以提供使用者稳定纯净的电源。
不间断电源（ups）在现实生产中有着广泛的应用。
医院.、车站、机场及大型生产企业的稳定有序运行，都需要ups设备的大力支持。
1ups的基本组成从基本应用原理上讲，ups是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频的电源保护设备，主要由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关等几部分组成。
1）整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（ac）转化为直流（dc）的装置。
它有两个主要功能：①将交流电（ac）变成直流电（dc），经过滤波后供给负载，或供给逆变器；②给蓄电池提供充电电压。
2）蓄电池：蓄电池是ups用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。
3）逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电（dc）转化为交流电（ac）的装置。
它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
4）静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（scr）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。
2ups电源的工作原理1）ac-dc变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。
2）dc-ac逆变电路：采用大功率igbt模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。
由于采用高频调制限流技术及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。
3）控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成spwm正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。
12V10A开关电源设计论文
12V10A开关电源设计论文
标题：12V10A开关电源设计与研究
摘要：
本论文旨在设计与研究一种输出电压为12V、输出电流为10A的开关电源。
通过对开关电源的原理、构成以及设计细节的分析，我们展示了其电路设计、PCB布局和关键部件选取等关键步骤。
实验结果表明，所设计的开关电源可以有效稳定输出12V的电压和10A的电流，满足实际应用需求。
本论文对于学术研究者和工程技术人员在设计类似产品时具有一定的参考价值。
关键词：开关电源、设计、PCB布局、电路、稳定
第一章：引言
1.1研究背景
1.2研究目的
1.3研究内容
1.4研究方法
第二章：开关电源原理和构成
2.1开关电源基本原理
2.2开关电源构成要素介绍
2.3常见的开关电源拓扑结构
第三章：开关电源设计步骤
3.1输出电压和电流要求确定
3.2开关电源电路设计
3.3PCB布局设计
3.4关键部件选取
第四章：实验与结果
4.1实验设备与条件
4.2实验步骤
4.3实验结果分析
第五章：开关电源设计的改进及应用展望5.1设计改进
5.2应用展望
第六章：总结与展望
6.1总结
6.2存在问题及展望。
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基于接触网的铁路供电装置的研究及应用赵 欣1 王日新2 王耀杰3(1.铁道第三勘察设计院集团有限公司 电化电信处，天津 300142)(2.哈尔滨铁路局 机务处，黑龙江 哈尔滨 150000)(3.西安铁路局 电务处，陕西 西安 710000)摘 要:本文采用直流环节实现输入电压同输出电压解耦，有效解决输入电压品质差的问题；采用一种带有输出电压有效值控制及负载电流前馈控制的双环反馈控制方案，使系统具有自动的截流保护功能，提高电源抵抗冲击负载的能力；负载电流前馈的引入，可使系统对负载的变化有及时的调节能力，使系统的动态响应特性大大提高。
关键词:接触网供电装置；净化装置Research and Applications of Railway Catenary Power Supply DevicesZHAO Xin , WANG Rixin 2, WANG Yaojie 3( . The 3rd Railway Survey & Design Institute, Tianjin 300 42, China)(2. Harbin Railway Bureau, Harbin 50000, China)(3. Xi’an Railway Bureau, Xi’an 7 0000, China)Abstract: In this paper, we use the DC component to realize the decoupling between the input and output in order to improve the quality of the input voltage. We also propose a double-loop feedback control solution to make the system with closure protection function, which is designed to help the power resist impact loads. The load current feedforward can greatly increase the system’s dynamic response characteristics.Keywords: Catenary Power Supply Device; Purifier收稿日期:2009-10-28中图分类号: TN 6 文献标识码: B 文章编号: 02 9-27 3(20 0)03-0039-051 既有利用接触网电源装置的分析在我国电气化铁路建设的进程中，最初建设电气化铁路由于投资限制，多数车站信号只有一路10kV电力贯通线电源(如：早期的西南电气化铁路)，为了增加信号供电的可靠性，部分车站将接触网电源通过27.5/0.23kV变压器降压后直接作为信号的第二路电源(个别地区只有接触网电源)，由于没有对电源的电压波动、干扰谐波进行净化处理，无法满足信号等智能化设备的要求，经常出现烧坏设备的情况，电源不能稳定正常工作。
由于接触网电源直接降压供电带来的问题，少数场所采用了对接触网电源采用无源器件的简单稳压处理方式，稳压器可部分解决电压峰值带来的问题，但对接触网电压的波动范围和谐波问题并没有得到解决，只能起到有限的作用，同时稳压器由于受电压的影响工作可靠性较低。
利用接触网电源的方式，通常接触网电源取自面向田野侧的正馈线或加强线，25kV侧设置跌落式熔断器，27.5/0.23kV变压器就近安装在接触网附近，变压器直接安装于接触网电杆上或单独安装于独立电杆，0.23kV侧设置低压断路器保护。
低压电缆引至接触网电源净化装置，进行电源净化处理。
随后，在一定时期由于建设资金限制，部分铁路还存在利用接触网电源为通信信号等设备供电的方案。
为了有效解决接触网供电的问题，又出现了采用UPS和交直交电源供电的方式，此类电源的使用虽解决接触网电能质量的问题，但又存在问题：UPS本身没有依据接触网电源的特性行设计和试验，在使用过程中由于供电的原因，UPS经常出现故障和器件损坏，导致停电；UPS 设备的负载适应性不适合铁路信号设备冲击性负荷(道岔转辙机)的要求，如加大功率解决冲击问题，又会出现“大马拉小车”的现象，增加设备成本和体积。
此外，信号设备已逐步向微机联锁过渡，此类问题更加频繁。
综上所述，国内存在较多场所利用接触网电源并进行电源净化的供电方式，保证接触网电源净化装置为信号设备安全可靠供电是铁路电力供电的重要内容之一。
2 接触网电源的电能质量概况图1所示为接触网电压有效值波动范围，可看出接触网电压有效值波动范围为210～250V,波动频繁。
图2所示为接触网电压峰值波动范围，可看出接触网电压峰值波动范围为320～450V,波动幅度及范围均较大。
图3所示为接触网电压波形失真度的波动示意图，波形失真最大达到21％，在不同机车行驶过程中电压失真情况各不相同，变化明显。
图4为未行车时接触网电压的波形；图5为行车时接触网电压的波形。
从数据分析可知：(1)从测试的各站点情况来看，接触网电压存在严重的电能质量问题，此电源无法直接作为信号电源。
图1 接触网电压有效值波动范围图2 接触网电压峰值波动范围图3 接触网电压波形失真度的波动示意图图4 未行车时接触网电压的状形图5 行车时接触网电压的状形(2)接触网电能质量情况较为复杂，电能质量问题表现的形式也存在较大差异，主要表现为电压的波动范围和电压波形失真，电压波动范围最大达到30％，同时电压峰值最高达到460V，波峰系数达到1.92，电压峰值的变化范围对供电的影响和对设备的安全构成了较大隐患，电压波形失真度最高达到40％，波形失真对变压器负荷和继电回路造成了安全隐患，直接影响行车安全。
(3)不同牵引供电方式、不同机车、不同工况、不同地理位置下的问题各不相同，由于各站点距离牵引变电站的距离导致各站点的电能质量问题也各不相同，距离越远电能质量问题越严重，对谐波治理设备提出了较高要求，要能适应各种工况下的使用要求。
3 接触网电源净化装置的关键技术接触网电源净化装置为保证产品现场适用性和可靠性，主要解决以下关键技术：(1)输入电能质量改善及输出波形控制技术：本方案在功率模块主回路设计时采用交－直－交形式，将输入交流电整流变换为平滑直流，再进行逆变得到所需交流电压。
采用此方案通过直流环节实现输入电压同输出电压解耦，可有效解决输入电压品质差的问题。
同时为有效解决输入电压谐波含量较大和尖峰电压较高的情况，输入设计滤波支路，保证输入功率回路和控制回路的供电适应性。
为保证在恶劣输入电压工况下，输出电压的高品质，本方案在设计功率模块的控制器时，采用一种带有输出电压有效值控制及负载电流前馈控制的双环反馈控制方案，对输出电压的幅值、频率、波形进行精确控制。
电压有效值环是外环，它检测输出电压有效值，通过PI调节器，对输出电压的有效值进行控制，使输出电压与所需电压一致。
波形环位于电压有效值环之内，用来对输出电压的波形进行实时控制，确保输出电压跟踪正弦波参考电压，保证输出电压波形品质。
波形环采用带负载电流前馈控制的电流控制环。
它同时检测滤波电感电流和负载电流，控制滤波电感电流实时地跟踪电感电流指令，使电感电流被限制在限幅值所对应的电流之内，因此，滤波电感电流内环使系统具有自动的截流保护功能，提高电源抵抗冲击负载的能力。
同时，负载电流前馈的引入，可使系统对负载的变化有及时的调节能力，使系统的动态响应特性大大提高。
(2)截流功能截流功能为了满足铁路信号设备的输入负载特性制定的，信号电源屏多采用变压器隔离和电力电子设备如：直流电源屏、交流电源屏、各类开关电源和稳压电源等，在电源接入或两路电源切换时，会产生较大的冲击电流(可达到额定电流的3－6倍)，普通净化电源设备只具备2倍的过载能力，在大的冲击电流情况下(如：道岔转辙机的启动)会产生过流保护、停机，导致设备供电中断。
因此，接触网电源净化装置应当满足信号设备各种工况下的用电需求。
为此，具备截流功能的净化装置应在任何大电流的情况下、甚至于输出短路的情况下，装置始终处于工作状态，当大电流消除或短路消除后输出电压立刻自动恢复正常，保证供电可靠性，即截流功能装置除非内部器件损坏，在任何负载情况下均应可靠输出。
4 新型接触网电源净化装置的设计电源装置根据功能划分为四部分：配电单元、单相/三相逆变器、监控单元、蓄电池(根据需要配置)。
1）配电单元配电单元提供系统配电及相应安全防护。
配电单元由输入输出配电，电涌保护器，输入无源滤波，输出EMI滤波器组成。
考虑到接触网电源经变压器降压后仍存在谐波大、电压大范围波动的问题，装置输入级安装无源滤波器，防止电压瞬变及尖峰电压对装置后级影响，同时无源滤波器可减小本设备对接触网电能谐波影响，提高输入功率因数。
2）单相/三相逆变器单相/三相逆变器完成接触网电能质量变换，提供符合要求的单三相交流电。
(1)主回路功率单元主回路如图6所示。
系统采用交－直－交方案，输入电压经二极管不控整流和电解电容滤波后变为平滑直流，直流电经全桥功率逆变输出正弦脉宽调制波，通过升压变压器调整脉宽调制波幅值，经LC低通滤波得到所需交流电。
全桥功率变换部分采用自然冷却与强制风冷相结合方式散热，当系统空载运行时功率部分温度低于80°，采用自然冷却方式。
当系统带负载运行时，功率部分温度高于80°时风机启动强制风冷。
三相逆变器：三相系统由完全相同的3套单相电路组成，通过单相电路控制使三相输出电压互差120°，得到所需三相交流电。
由于三相电路控制完全独立，系统可在完全不平衡负载下工作。
(2)控制方式控制电路主要完成输出电压的控制、检测和保护。
电压输出控制采用双闭环结构，外环为有效值控制环，内环为波形控制环，双环调节器输出的偏差信号与三角波比较，产生PWM控制脉冲，经驱动电路，作用于逆变桥，控制输出电压波形和有效值均与给定相同，实现输出电压稳定和波形的正弦控制。
波形控制内环采用带负载电流前馈控制的电感电流控制方式，不但实现了电源输出的截流控制，而且使系统对负载的变化有及时的调节能力，系统的动态响应速度大大提高。
输出截流控制使系统在额定容量时对负载适应能力得到提高，当负载为冲击性负载时，系统不会因短时过电流造成保护而停机，提高了系统适用性及供电可靠性。
3）监控单元监控单元完成对装置的运行参数和状态的数据采集、显示、通讯及故障处理及实时监测。
各项数据及状态由监控单元自行检测，并不参与系统控制，当监控单元故障或在线更换时系统可正常工作，从而提高系统可靠性。
监控单元由数字显示LED表实时检测系统各参数，对参数进行数据分析、记录，通过RS485通讯接口提供远程通讯及监控。