全桥开关稳压电源
全桥型开关稳压电源设计
电力电子课程设计说明书全桥型开关稳压电源设计摘要本次课程设计了一台输出电压为48V稳压范围宽、大功率的全桥型开关稳压电源、并给出了设计波形图。
该课程设计主要运用了软开关PWM技术。
给出了全桥整流电路、逆变电路驱动电路、控制电路的具体设计方法。
本全桥型开关稳压电源最大功率达1000W，输出电流约为20A，设计采用了AC／DC／AC／DC变换方案。
一次整流后的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经全桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。
在设计中首先画出主电路图，主电路图由整流电路、逆变电路组成。
全桥电路的开关元件使用的是MOSFET。
全桥移相电路采用UC3875控制芯片，并作数据处理，MATLAB仿真作出了不同角度的仿真波形图。
并说明其工作原理，再通过基本计算，选择触发电路和保护电路的结构以及晶闸管的型号和变压器的变比及容量，完成本设计的任务。
关键词：开关电源；全桥；PWM控制电路；整流；逆变；高频变压器ABSTRACTThe curriculum design a output voltage 48V voltage wide range, high power full bridge switch regulated power supply and given the waveform diagram is designed.This course design mainly uses the soft switch PWM technology. The design method of the circuit and the control circuit of the whole bridge rectifier circuit and the inverter circuit are given.. The full bridge switch regulated power supply maximum power up to 1000W, output current is about 20a, designed using AC / DC / AC / DC converter scheme. A rectified DC voltage, by means of active power factor correction link to improve the power factor of the system, again after full bridge converter inverter circuit, by the high frequency transformer isolated buck. Finally, the output DC voltage.In the design, the main circuit diagram is drawn, the main circuit diagram is composed of the rectifier circuit and the inverter circuit.. The switching element of the whole bridge circuit is MOSFET. The full bridge phase shifted circuit uses UC3875 control chip, and data processing, MATLAB simulation to make a different angle of the simulation waveforms. And explain its working principle, again through the basic calculation, select trigger circuit and protection circuit structure and thyristor model and transformer ratio and capacity, complete the design task.Key words switching power supply; full bridge; PWM control circuit; rectifier; inverter; HF transformer目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源概况 (1)1.2 本文设计内容 (2)第二章开关稳压电源电路设计 (3)2.1 开关稳压电源总体设计方案 (3)2.1.1 全桥稳压电路总体结构图及其说明 (3)2.1.2 总体方案论证 (3)2.2 开关稳压电源具体电路设计 (3)2.2.1 整流电路设计 (3)2.2.2 逆变电路设计 (4)2.2.3 驱动电路设计 (5)2.2.4 全桥移相开关控制电路 (5)2.3 高频变压器变比及容量 (8)2.4 系统仿真及波形 (9)2.4.1 MATLAB仿真软件介绍 (9)2.4.2 仿真电路图...............................................................10 2.4.3 仿真分析 (11)第三章课程设计总结 (14)参考文献 (15)致谢 (17)第一章绪论1.1开关电源概况随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关型稳压电源的工作原理
开关型稳压电源的工作原理开关型稳压电源是一种通过开关元件进行高效能稳压的电源设备。
它采用开关元件（ 通常为晶体管或MOSFET）以高频率开关的方式来调整输出电压，从而实现稳压。
以下是开关型稳压电源的主要工作原理：1.整流：首先，交流电源输入会经过整流电路，将交流电转换为直流电。
这通常使用整流桥等元件实现。
2.滤波：直流电经过整流后可能会包含一些脉动成分，为了去除这些脉动，通常使用滤波电容进行滤波处理，使输出电压更趋于稳定。
3.开关调节：开关型稳压电源的核心是开关调节部分。
这部分包括一个开关元件（通常为晶体管或MOSFET）、一个能够调整开关频率的控制电路和一个输出变压器。
4.开关频率调节：控制电路会根据输出电压的变化情况，调整开关频率。
通过高频率的开关操作，可以更精细地控制输出电压，实现稳压。
5.变压器工作：输出变压器是一个重要的组成部分，通过开关调节，可以改变变压器的工作状态，从而调整输出电压。
通过变压器的变压比例，可以实现输出电压的调节。
6.反馈控制：稳压电源通常采用反馈控制，通过比较输出电压与设定的目标电压，产生一个误差信号。
这个误差信号用于调整开关频率，使输出电压保持稳定。
7.过载和过压保护：开关型稳压电源通常配备有过载和过压保护机制，以防止电源或负载发生故障时损坏设备。
这些保护机制可以通过监测电流和电压进行触发。
8.输出滤波：最后，输出电压还可能通过输出滤波电路进行进一步的滤波，以确保输出信号的纯净性。
开关型稳压电源以其高效能和小体积的特点在电子设备、通信设备、计算机等领域得到广泛应用。
由于采用开关调节的方式，开关型稳压电源相比线性稳压电源能够更有效地调整电压，减少功耗和体积。
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。
主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。
开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。
开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。
1. 非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。
1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。
例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。
其中L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。
在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。
全桥开关电源工作原理
全桥开关电源工作原理一、开关电源的工作原理1. 抗干扰电路：由于开关电源的原理和结构，各种形式的干扰几乎无所不在，有鉴于此，大多数的开关电源都会加装抗电磁干扰的电路或元件，以降低来自电源自身的噪声，同时也能够减少对外界的电磁干扰。
2. 开关管：开关电源的核心元件就是开关管，它是开关电源最为重要的元件之一。
开关管在电路中主要的作用就是将直流电转化成高频的交流电，也就是将直流电通过开关管进行脉动调制，变成高频的小电压，但是开关管此时还是存在很大的阻抗。
3. 开关变压器：开关变压器是开关电源中非常重要的元件之一，它是开关管主要的负载，也是将电能进行转换的重要元件。
开关变压器是开关电源最为核心的部分，它能够将直流电压或电流转换成高频交流电压或电流。
4. 整流滤波电路：整流滤波电路是开关电源中必不可少的电路之一，它的主要作用就是将交流电变成直流电，同时将直流电中的脉动成分滤除掉。
由于大多数的开关电源都采用的是脉冲调制技术，所以整流滤波电路在整个电源中的位置非常的重要。
5. 保护电路：保护电路也是开关电源中的一个重要的电路，由于开关电源中的开关管等元件比较容易损坏，如果开关电源发生故障，那么就会造成整个电源的损坏，因此需要加装保护电路。
保护电路能够有效的保护开关电源中的元件，防止由于元件损坏造成的电源故障。
二、全桥开关电源的工作原理全桥式开关电源的工作原理是利用四个开关管进行桥式连接，通过控制开关管的通断来调节输出电压的高低。
当输入电压接入全桥式开关电源后，经过滤波器滤除交流成分，再经过整流滤波后得到直流电压。
然后通过控制电路调节四个开关管的通断时间比例，使得输出电压的高低随控制信号的变化而变化。
同时，输出电压经过反馈电路反馈给控制电路，形成闭环控制，使得输出电压的精度更高。
全桥式开关电源在工作中，正反两组交替工作，故称为全桥式。
在工作时，两边的桥臂同时导通或同时截止，此时电流由正极流向负极或由负极流向正极。
开关电源：单管自激,反激,推挽,半桥,全桥
图 2.4 单端正激式开关电源
单端反激式开关电源 反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励 时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的 激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式 开关电源。反激式开关电源是在反极性（Buck—Boost）变换器的基础上演 变而来的，它具有以下优点： 比正激式开关电源少用一个大储能滤波电感及一个续流二极管，因此，体积 比正激式开关电源的要小，且成本也要低。
C18 Q5 C1815 22u50V
+
D17 R21 1N4148 12k
R27 1.5k
HW.79 94V-0
S-100N-R5
2000-11-21
+
C17 1u50V
MW
S-100-24 IN 110VAC 1.9A IN 220VAC 0.8A OUT 24VDC 4.5A
TL494 管脚功能及参数
+
R3 100R 2W 102 1kV FMX 1
C2
+V +V
1k 2W
C1 +
SCK054
TF-096
C3
D3S B-60 -0.5
N C10 4.7u50V T2 D7 R6 T028 15R
3A250V R13 580k 1/2W RT C6 220u 200V 470u 35V x5
开关电源：单管自激，反激，推挽，半桥，全桥
单端正激式开关电源 正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正被直流电压激励 时，变压器的次级线圈正好有功率输出。它是在 BUCK 电路的开关管 Q 与续 流二极管 D 之间加入单端变压隔离器而得到的。它具有以下优点： 1) 正激变换器利用高频变压器的一次侧、二次侧绕组隔离的特点，可以方 便的实现交流电网和直流输出之间的隔离。 2) 正激变换器电路简单，成本很低，能方便的实现多路输出。 3) 正激变换器只有一个开关管，只需一组驱动脉冲；其对控制电路的要求 比双端变换器低。
全桥稳压电源
全桥低通稳压电源设计报告作者：黄浩 杨一杰 陈飞虎摘要：开关稳压电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
由于拥有较高的效率和较高的功率密度，开关电源在现代电子系统中的使用越来越普及。
开关电源高频化、模块化和智能化是其发展方向。
其中，步进可调、实时显示是开关电源智能化研究方向之一。
现设计全桥低通稳压电源，技术指标为：当输入电压稳定时，输出电压3U 为较稳定直流15伏电压，其平均值误差不超过0.3伏；输出电压3U 的纹波%5.2%10033≤⨯∆U U ，在电压3U 处接入电阻负载，输出功率可达5瓦.关键词：全桥低通稳压电源、高频化、模块化、智能化 Abstract ：The switch power source is the use of modern power electronic technology, control switch tube on and off time ratio, maintain the stable output voltage of a power supply. Due to a higher efficiency and high power density, switching power supply in the useof modern electronic system becomes more and more popular. The high frequency switching power supply, modular and intelligence is the developing direction. Among them, the step can be adjusted, real-time display is one of intelligent switch power research direction. Now the whole bridge design low-pass stabilized voltage power supply, the technical indexes for: when the input voltage stability, the output voltage is a more stable 15 volts dc voltage, the average error is not more than 0.3 v; Output voltage ripple voltage, in place and the output power resistance loading access up to 5 watts.Key words: The whole bridge low-pass voltage stabilizer, high frequency change, modular, intelligence一．总体设计方案采用MSP430为控制核心，对普通的开关电源控制部分进行优化设计，并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。
开关型稳压电源介绍
开关型稳压电源介绍1、开关型稳压电源的组成开关型稳压电源（简称开关电源）的基本电路一般由线性滤波器、整流滤波器、功率变换器和稳压控制电路组成。
开关电源构成框图如下图所示。
▲开关电源构成框图线性滤波器又称电磁干扰（ＥＭＩ）滤波器、噪声滤波器（ＰＮＦ）、电源滤波器等，它是２０世纪８０年代问世的一种新型器件，防止电网中的干扰脉冲进入整流滤波电路，同时也阻碍本机产生的噪声反馈到公共电网，输出直流高压加到功率变换器进行功率变换，向负载输出符合要求的直流电压。
开关电源控制器一般包括取样、比较放大、基准源和控制调整电路等，当某种原因使输出电压不稳定时，通过开关电源控制器自动调整功率变换器中的功率开关器件的通断时间比或频率，达到自动调节输出电压的目的，使输出电压保持稳定。
功率变换器亦称ＤＣ／ＤＣ变换器，是将直流电压变换成另一种直流电压的变换电路。
通常各种电子、通信设备需要的电源电压不同，利用ＤＣ／ＤＣ变换器，就可以把整流器输出的直流电压变换成电子、通信设备所需要的直流电压。
2、开关电源特点与线性稳压电源相比，开关电源有以下特点：（1）效率高、功耗小开关电源的功率开关管（调整管）工作在开关状态，因此功率开关管的功耗极小，效率在８０％以上。
（2）稳压范围宽线性稳压电源在交流输入电压低于１６０Ｖ时，输出电压就不稳定，而输入交流电压偏高时则效率降低。
而开关电源交流输入电压在１３０～２６０Ｖ范围变化时都能达到很好的稳压效果。
现在三端、多端单片开关电源在８５～２６５Ｖ范围内均能正常工作。
（3）稳定性和可靠性高功耗小使得电子、通信设备内的温升也低，减小了周围元器件的高温损坏率，使设备的热稳定性和可靠性大大提高。
（4）体积小、重量轻开关电源可将电网交流电压直接输入整流，再通过高频变压器获得各种不同的交流电压，省去了笨重的变压器，使电源的重量减轻很多。
开关电源的功率密度（输出功率Ｐ与体积Ｖ之比，单位为Ｗ／ｃｍ３）很大，可达０．３７Ｗ／ｃｍ３，而相控型稳压电源的功率密度只能达到０．０４３Ｗ／ｃｍ３。
移相全桥ZVZC软开关DC_DC稳压电源分析与设计_吕春锋
(e)
4
(f)
5
图 ３ 换流过程模态
VDR2 流过负载电流。 要实现滞后桥臂零电流，原边电流需在滞后桥臂开通前
减小到零。由开关模态 2 可知，原边电流线性减小：
V (t ) − V (t ) ?V
(1)
i (t) − I ?V (t ? t ) / L
?V (t ) ? V (t ) ? 2 C V / C ?
V ? I ?t / C ? 2 C V / C ? ?V
(5)
一般 Cr垲Cb，式(5)可以简化为：
程中近似不变，而变压器原边电流近似线性减小。
V − I ?t / 2 C
(6)
如图 3(d)所示，开关模态 3 换流过程如下：[t2-t3]期间，阻
通常所说的硬开关，在开通和关断时会产生较大的开关 损耗，开关频率越高，损耗越大。软开关电源是在开关器件通 断条件下，加在其电压上电压为零，即零电压开关(ZVS)，或者 通过开关器件的电流为零，即零电流开关(ZCS)。软开关技术 显著解决了元件开关时刻产生的损耗，可以更大幅度地提高 开关频率，这种软开关的方式为缩小电源体积和提高电源效 率创造了条件。移相全桥零电压零电流软开关(ZVZCS)DC-DC 变换器是在移相全桥 ZVS 的基础上发展而来的，其工作模式 基本上克服了 ZVS 和 ZCS 软开关模式的固有缺陷，使全桥变 换器的超前桥臂实现 ZVS，而滞后桥臂实现 ZCS，在中、大功 率开关电源中具有广泛的应用。其超前桥臂的零电压实现是 通过并联电容电压不能突变完成的，滞后桥臂的零电流是通 过串联隔直电容和漏感谐振，从而使电流能量转移到了电容 中，滞后桥臂串接的二极管阻止了关断后的反向电流，减弱了 环路损耗[1]。
全桥移相开关电源原理
全桥移相开关电源原理1. 引言全桥移相开关电源是一种常见的直流稳压电源，广泛应用于各种电子设备中。
它通过利用开关管的开关特性，将输入电压转换为稳定的输出电压，并能够根据负载变化实时调整输出电压。
全桥移相开关电源具有高效率、小体积、高稳定性等优点，在现代电子设备中得到了广泛应用。
本文将详细介绍全桥移相开关电源的基本原理，包括工作原理、主要组成部分和工作过程等内容。
2. 工作原理全桥移相开关电源由输入端、输出端和控制端三部分组成。
其基本原理是利用开关管的导通和截止特性，通过改变开关管的导通时间比例来调整输出电压。
全桥移相开关电源的工作过程可以分为四个阶段：充电、放电、正常工作和负载变化。
2.1 充电阶段在充电阶段，输入交流电通过整流器变为直流电，并经过滤波器得到平滑的直流信号。
这个直流信号经过一个脉冲变压器（Pulse Transformer）和一个开关管（Switching Tube）驱动电路，通过改变开关管的导通时间比例来调整输出电压。
2.2 放电阶段在放电阶段，当开关管导通时，通过脉冲变压器将直流信号转换为高频脉冲信号。
这个高频脉冲信号经过一个输出变压器（Output Transformer），经过整流滤波后得到稳定的输出电压。
2.3 正常工作阶段在正常工作阶段，全桥移相开关电源会根据负载的变化实时调整输出电压。
当负载增加时，控制端会感知到负载的变化，并通过反馈回路调整开关管的导通时间比例，使得输出电压保持稳定。
2.4 负载变化阶段在负载发生变化时，全桥移相开关电源会根据负载的特性进行调整。
当负载增加时，控制端会减少开关管的导通时间比例，以提供更大的输出电流。
当负载减少时，则相反地增加导通时间比例。
3. 主要组成部分全桥移相开关电源主要由以下几个组成部分组成：3.1 输入端输入端主要包括输入电源和整流滤波器。
输入电源可以是交流电源或直流电源，通过整流滤波器将输入信号转换为平滑的直流信号，用于后续的工作。
开关实验
开关电源技术开关电源技术实验指导书（使用后返还）信息工程学院电气及自动化教研室2009.04.181实验一电流控制型脉宽调制开关稳压电源研究一．实验目的1．掌握电流控制型脉宽调制开关电源的工作原理，特点与构成。
2．熟悉电流控制型脉宽调制芯片UC3842的工作原理与使用方法。
3．掌握开关电源的调试方法与参数测试方法。
二．实验内容1．利用芯片UC3842，连接实验线路，构成一个实用的开关稳压电源电路。
2．芯片UC3842的波形与性能测试（1）开启与关闭阀值电压。
（2）锯齿波，包括周期、占空比、幅值等，并与理论值相比较。
（3）不同负载以及不同交流输入电压时的输出PWM波形，并与正确波形相对比。
（4）反馈电压端（即UC38422号脚）与电源端（即7号脚）波形。
（5）输出PWM脉冲封锁方法测试。
3．开关电源波形测试（1）GTR集电极电流与集-射极电压波形。
（2）变压器原边绕组两端波形。
（3）输出电压V O波形。
4．开关电源性能测试（1）电压调整率（抗电压波动能力）测试。
（2）负载调整率（抗负载波动能力）测试。
（3）缓冲电路性能测试。
三．实验系统组成及工作原理电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域。
其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高，体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可分为电压控制型和电流控制型。
前者是一个单闭环电压控制系统，后者是一个电压、电流双闭环控制系统，电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。
具体实验原理可参见附录。
具体线路见图5—4。
四．实验设备和仪器1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱2．双踪示波器3．万用表2五．实验方法电位器RP1和RP3都左旋到底。
合上电源后，用示波器观察“7”与“16”（锯齿波）34及“10”与“16”（UC3842电源电压）波形，将RP2顺时针慢慢旋转，直到锯齿波刚产生为止，用万用表测出“10”与“16”之间电压，该电压即为开启阀值电压U T 。
开关稳压电路
开关稳压电路1开关稳压电路的工作原理开关稳压电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。
功率转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。
它主要由开关三极管和高频变压器组成，电路如图1(a)所示，波形如图1(b)所示。
Ui是用电网交流220V直接整流滤波得到的直流高压(这样可省去工频变压器)。
高频变压器的原绕组为N1，N2为变压器副绕组，供输出用。
N3为基极正反馈绕组，R1是启动电阻，R2是限流电阻。
加上电源时，电流通过R1流向开关管T的基极，使T导通。
此时变压器副边的二极管反向偏置，于是T集电极电流和变压器绕组N1中电流相等。
由于是从零起动，基极电流不大，就能使T导通。
原绕组N1通过电流，产生上正下负的感应电压，经磁芯耦合，反馈绕组N3也产生感应电压UL3，并向T的基极注入iB，使T进一步导通，即UL3增加，iB增大，使iC进一步增大，这是一个正反馈雪崩过程。
在T导通期间，副边因二极管反偏没有电流。
当T进入高饱和区后，iC的变化率减小，原边N1绕组感应电压下降，同时反馈绕组N3电压下降，造成iB下降，iC下降，这再次形成一个正反馈雪崩过程，使开关管迅速截止。
T的导通时间TON取决于iC达到饱和的时间。
T导通期间，副边电路截止，原边线圈储能。
T截止时，N1的感应电压上负下正，相应地N3的电压上负下正，保证T截止，同时副边N2电压上正下负，D导通。
由N2通过D向负载传送能量，副边绕组中电流iD线性下降，直到iD=0，电路恢复起始状态，开始一个新的周期，T再次导通。
TOFF取决于副边绕组放电到零的时间。
输出电压与开关管的导通时间成正比。
2开关稳压电源的构成及稳压过程开关电源电路如图2所示。
下面对这个电路的各个主要组成部分的作用及原理作分析。
2.1输入部分RT1、C1为输入滤波器(RC低通滤波器)，L1、C2、C3为共模滤波器，可以衰减、削弱共模干扰，V1为全桥电路，桥式整流可防止输入电源极性接反烧坏电源电路，C4为滤波电容，R2、C5、V2构成主绕组吸收网络，其作用在后面保护部分详细叙述。
开关稳压电源原理图
开关稳压电源原理图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，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值；T—矩形脉冲周期；T1 —矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电原基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
桥式整流稳压电源工作原理
桥式整流稳压电源工作原理桥式整流稳压电源是一种常见的电源电路，它能将交流电转换为直流电，并对输出电压进行稳压。
这种电源电路由桥式整流电路和稳压电路两部分组成，具有结构简单、稳压效果好等特点。
桥式整流电路是桥式整流稳压电源的核心部分。
它由四个二极管和一个中性点组成，常用的桥式整流电路有两种形式：单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。
单相桥式整流电路由两个二极管和一个中性点组成。
当输入交流电的正半周时，二极管1和2导通，二极管3和4截止；当输入交流电的负半周时，二极管3和4导通，二极管1和2截止。
通过这样的工作原理，交流电的正负半周分别经过二极管的导通，实现了对交流电的整流作用。
经过整流后的电流仍然是脉动的，需要进一步进行稳压。
稳压电路是桥式整流稳压电源的另一个重要组成部分，它能对整流后的脉动电压进行稳定输出。
常用的稳压电路有三种形式：电容滤波稳压电路、电感滤波稳压电路和稳压管稳压电路。
电容滤波稳压电路是最简单的一种稳压电路。
它由一个电容和一个负载电阻组成。
通过电容的充放电作用，能够将整流后的脉动电压转换为平稳的直流电压，实现稳压的效果。
但是电容滤波稳压电路的稳定性较差，无法应对大功率负载。
电感滤波稳压电路是一种较为常用的稳压电路。
它由一个电感、一个电容和一个负载电阻组成。
电感的作用是使电流平滑，电容的作用是将脉动电压转换为平稳的直流电压，负载电阻则起到稳压的作用。
电感滤波稳压电路具有较好的稳定性和抗干扰能力。
稳压管稳压电路是一种精度较高的稳压电路。
它由稳压管、电阻和负载电阻组成。
稳压管是一种具有稳定电压输出特性的二极管。
当输入电压发生变化时，稳压管能够自动调节电阻，使输出电压保持不变。
这种稳压电路稳定性好，但成本较高。
总结起来，桥式整流稳压电源的工作原理是通过桥式整流电路将交流电转换为直流电，然后通过稳压电路对输出电压进行稳定。
不同的稳压电路可以根据需求选择，以满足对输出电压稳定性和抗干扰能力的要求。
2000W全桥软开关直流稳压电源电路
2000W全桥软开关直流稳压电源电路
如图是一个由IGBT做功率转换器件的2000W全桥软开关直流稳压电源电路。
图(a)是三相整流电路，它将380V三相交流电变换成450V的直流电，整流二极管可采用耐压为530V的三相整流桥，也可以采用六只大功率二极管来连接。
Kl为三相交流接触器，触点可通过100A电流。
Sl为温度控制开关，确保电源电路温度低于70℃，否则自动跳闸，切断交流输入电压，保护电路不会烧毁器件。
图(b)是辅助电源电路，它为全桥转换控制器UC3875和IGBT驱动电路提供15V的直流电压。
电路由线性集成稳压器7815组成。
图(c)是全桥功率转换及控制电路。
四只IGBT组成全桥电路，四只NPN型三极管MJ182和四只PNP型三极管MJE172组成四组推挽式驱动电路，为四个IGBT提供激励驱动信号。
变压器T2、T3为高频脉冲变压器，T1为输出变压器。
1kW大功率ZVS移相全桥开关电源设计电路图
1kW大功率ZVS移相全桥开关电源设计+电路图摘要结合目前开关电源的发展现状，本文设计了一种1kW,50V/20A的ZVS移相全桥开关电源。
论文首先介绍了开关电源的几种主要拓扑结构，并在半个周期内对移相全桥ZVS拓扑的工作状况进行了详细分析。
论文其次对开关电源的主电路、控制电路和驱动电路进行了设计。
主要工作包括主电路磁性元件的计算与选择；以UC3875为核心、双环控制模式下控制电路的设计；以及利用芯片IR2110驱动MOSFET 的驱动电路设计。
30292论文最后通过仿真对相关波形进行了采集。
采集的电流波形包括：给定范围内，不同直流输入下，四个MOSFET驱动信号波形、两桥臂中点间电压和原边电流波形；不同负载下开关管上电压电流波形；还有输出电压波形。
验证了本电源满足移相PWM以及ZVS条件，且各部分性能满足预期设计要求。
关键词大功率开关电源 ZVS移相全桥双环控制毕业论文设计说明书外文摘要Title The Research of High-Power Switching Power SupplyAbstractAccording to the current development condition of switching power supply, a 1kW, 50V/20A ZVS phase-shifted full-bridge switching power supply is proposed in this paper. It employs the research methods that combines theoretical analysis with simulation design. Several major topological structures of DC/DC converter are firstly introduced in this paper, and the working principle of ZVS PS-FB DC/DC converter in a half period is analyzed in details. Then the design process of its main circuit, control circuit and driving circuit is put forward, including the calculation and selection of the magnetic elements in the main circuit, and the design of peripheral circuit of chip UC3875 as the core part of control circuit, where a dual-loop control mode is used. On the basis of Saber software, relevant waveform is acquired, verifying the fact that this power supply is zero-voltage turn-on and zero-current turn-off. It has satisfied the design requirements of both its functions and performance. 源自Keywords high-power switching power supply ZVS PS-FB dual-loop control目次1 引言 11.1 开关电源的发展状况 11.2 开关电源DC/DC变换器常见拓扑结构 1 1.3 软开关技术 31.4 本课题主要工作 52 移相全桥ZVS PWM变换器 62.1 基本工作原理 62.2 工作过程分析 93 1kW开关电源的设计 173.1 主电路设计 173.1.1 主电路电路设计 173.1.2 高频变压器 183.1.3 输入滤波电容 203.1.4 主功率开关管 203.1.5 谐振电感 213.1.6 输出滤波电感 233.1.7 输出滤波电容 243.2 控制部分设计 243.2.1 控制保护电路设计 243.2.2 驱动电路设计 284 仿真结果及分析 30结论 37致谢 38参考文献 391 引言1.1 开关电源的发展状况开关电源目前在现代电力、电子、交通、通信系统、国防等相关方面取得了极为深远的影响[1,2]。
《开关稳压电源》课件
不断试验
持续学习
常见问题与解决方案
问题1
01
电源发热严重
原因
02
可能由于电路设计不合理或元件性能不佳。
解决方案
03
优化电路设计，更换性能更好的元件。
常见问题与解决方案
问题2
电源效率低下
原因
可能由于损耗过大或电路结构不合理。
解决方案
降低损耗，对电路结构进行优化。
常见问题与解决方案
问题3
输出电压不稳定
应用
广泛应用于各种电子设备中，如音频功率放大器、逆变器等。
升降压型开关稳压电源
• 总结词：同时具有升压和降压功能的开关稳压电源。
• 详细描述：升降压型开关稳压电源是一种较为特殊的开关稳压电源类型，其工作原理是通过控制开关管的导通和截止时 间，既可以降低输入电压来降低输出电压，也可以增加输入电压来提高输出电压，具有双重调节功能。
空调
在空调中，开关稳压电源 用于控制压缩机和风扇的 运行，保持室内温度的恒 定。
冰箱
冰箱的开关稳压电源确保 冷藏和冷冻系统的正常运 行，保持食品的新鲜。源自通信领域的应用手机
手机的开关稳压电源为通 话、数据传输和各种功能 提供稳定的电力。
路由器
在路由器中，开关稳压电 源为处理数据和信号传输 提供稳定的电力。
初步检查
检查电路中各元件是否正常，无损坏。
调试步骤与注意事项
通电测试
逐步通电，观察各部分工作是否正常 。
调整参数
根据需要调整相关参数，如电压、电 流等。
调试步骤与注意事项
安全第一
确保调试过程中人员和设备安全。
逐步进行
不要一次性将所有参数调整到位，应逐步调整。
全桥开关稳压电源解读
目录第一章前言 (1)1.1 开关电源技术的发展状况 (1)1.2 开关电源定义 (2)1.3 开关电源的发展历史及其应用范围 (2)1.4 开关电源控制技术分析研究 (4)1.5 全桥开关电源应用技术 (4)1.6 本设计的内容及参数 (4)第二章电子元器件及部分电路介绍 (6)2.1 二极管组成电路分析 (6)2.1.1 整流桥电路 (7)2.1.2 稳压管稳压电路 (8)2.2 三极管及其组成电路分析 (9)2.2.1 图腾柱驱动电路 (10)2.2.2 共射放大电路 (10)2.3 场效应管及其组成电路分析 (12)2.3.1 场效应晶体管组成的开关驱动电路 (12)第三章全桥拓扑原理 (14)3.1基本工作原理 (14)3.2 全桥变换器设计 (16)3.2.1 最大导通时间、初级绕组圈数选择 (16)3.2.2 初级电流、输出功率、输入电压的关系 (16)3.2.3 初级线径的选择 (16)3.3 变压器初级隔直电容的选择 (17)第四章 UC3895芯片外围电路设计 (18)4.1 UC3895介绍 (18)4.1.1 UC3895原理框图及特点 (18)4.1.2 UC3895引脚功能 (19)4.2 UC3895 外围电路计算 (20)第五章全桥开关电源硬件设计 (22)5.1 稳压恒流电路的设计 (22)5.2 辅助电源的设计 (23)5.3 主功率板总图 (25)5.4 驱动电路设计 (26)结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (29)摘要：本文重点介绍了由UC3895构成的相移谐振PWM 控制器的工作原理和他的应用，进一步设计了由UC3895构成的全桥移相零电压开关（ZVS）PWM 开关电源。
全桥开关电源采用了图腾柱驱动电路，并且驱动电路以隔离的方式驱动MOS开关管，以此来提高电源的稳定性；UC3895采用了ZVS技术使开关管的导通损耗减小，提高了整个电路的工作效率。
可调稳压电源电路图大全(八款可调稳压电源电路设计原理图详解)
可调稳压电源电路图设计（一）简易可调稳压电源采用三端可调稳压集成电路LM317，使电压可调范围在1.5～25V，最大负载电流1.5A。
其电路如图所示。
电路工作原理：220V交流电经变压器T降压后，得到24V交流电；再经VD1～VD4组成的全桥整流、C1滤波，得到33V左右的直流电压。
该电压经集成电路LM317后获得稳压输出。
调节电位器RP，即可连续调节输出电压。
图中C2用以消除寄生振荡，C3的作用是抑制波纹，C4用以改善稳压电源的暂态响应。
VD5、VD6在当输出端电容漏电或调整端短路时起保护作用。
LED为稳压电源的工作指示灯，电阻R1是限流电阻。
输出端安装微型电压表PV，可以直观地指示输出电压值。
元器件的选择与制作：元器件无特殊要求，按图所示选用即可。
制作要点：①C2应尽量靠近LM317的输出端，以免自激，造成输出电压不稳定；②R2应靠近LM317的输出端和调整端，以避免大电流输出状态下，输出端至R2间的引线电压降造成基准电压变化；③稳压块LM317的调整端切勿悬空，接调整电位器RP时尤其要注意，以免滑动臂接触不良造成LM317调整端悬空；④不要任意加大C4的容量；⑤集成块LM317应加散热片，以确保其长时间稳定工作。
可调稳压电源电路图设计（二）大电流可调稳压电源电路此稳压电源可调范围在3.5V～25V之间任意调节，输出电流大，并采用可调稳压管式电路，从而得到满意平稳的输出电压。
工作原理：经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极，使调整管导通，在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通，接着V3也导通，这时V1、V2、V3的发射极和集电极电压不再变化（其作用完全与稳压管一样）。
调节RP，可得到平稳的输出电压，R1、RP、R2与R3比值决定本电路输出的电压值。
元器件选择：变压器T选用80W～100W，输入AC220V，输出双绕组AC28V。
FU1选用1A，FU2选用3A～5A。
VD1、VD2选用6A02。
几种常见的开关电源拓扑结构及应用
几种常见的开关电源拓扑结构及应用什么是拓扑呢?所谓电路拓扑就是功率器件和电磁元件在电路中的连接方式，而磁性元件设计，闭环补偿电路设计及其他所有电路元件设计都取决于拓扑。
最基本的拓扑是Buck(降压式)、Boost(升压式)和Buck/Boost(升/降压)，单端反激(隔离反激)，正激、推挽、半桥和全桥变化器。
下面简单介绍一下常用的开关电源拓扑结构。
Buck电路首先我们要讲的就是Buck电路。
Buck电路也成为降压(step-down)变换器。
它的电路图是下面这样的：晶体管，二极管，电感，电容和负载构成了主回路，下方的控制回路一般采用PWM(脉冲宽度调制)芯片控制占空比决定晶体管的通断。
Buck电路的功能是把直流电压Ui转换成直流电压Uo，实现降压目的。
展开剩余88%反激变换器反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源，与之对应的有正激式开关电源。
反激(FLY BACK)，具体是指当开关管接通时，输出变压器充当电感，电能转化为磁能，此时输出回路无电流;相反，当开关管关断时，输出变压器释放能量，磁能转化为电能，输出回来中有电流。
反激式开关电源中，输出变压器同时充当储能电感，整个电源体积小、结构简单，所以得到广泛应用。
应用最多的是单端反激式开关电源。
优点：元器件少、电路简单、成本低、体积小，可同时输出多路互相隔离的电压;缺点：开关管承受电压高，输出变压器利用率低，不适合做大功率电源。
Boost电路Boost(升压)电路是最基本的反激变换器。
Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
上面的图就是Boost电路图。
Boost电路是一个升压电路，它的输出电压高于输入电压。
Buck/Boost变换器Buck/Boost变换器：也叫做升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但它的输出电压的极性与输入电压相反。
Buck/Boost变换器可以看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。
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目录第一章前言 (1)1.1 开关电源技术的开展状况 (1)1.2 开关电源定义 (2)1.3 开关电源的开展历史及其应用围 (2)1.4 开关电源控制技术分析研究 (4)1.5 全桥开关电源应用技术 (4)1.6 本设计的容及参数 (4)第二章电子元器件及局部电路介绍 (6)2.1 二极管组成电路分析 (6)2.1.1 整流桥电路 (7)2.1.2 稳压管稳压电路 (8)2.2 三极管及其组成电路分析 (9)2.2.1 图腾柱驱动电路 (10)2.2.2 共射放大电路 (10)2.3 场效应管及其组成电路分析 (12)2.3.1 场效应晶体管组成的开关驱动电路 (12)第三章全桥拓扑原理 (14)3.1根本工作原理 (14)3.2 全桥变换器设计 (16)3.2.1 最大导通时间、初级绕组圈数选择 (16)3.2.2 初级电流、输出功率、输入电压的关系 (16)3.2.3 初级线径的选择 (16)3.3 变压器初级隔直电容的选择 (17)第四章UC3895芯片外围电路设计 (18)4.1 UC3895介绍 (18)4.1.1 UC3895原理框图及特点 (18)4.1.2 UC3895引脚功能 (19)4.2 UC3895 外围电路计算 (20)第五章全桥开关电源硬件设计 (22)5.1 稳压恒流电路的设计 (22)5.2 辅助电源的设计.............................................................. 错误!未定义书签。
5.3 主功率板总图 (25)5.4 驱动电路设计 (26)完毕语 (27)参考文献 (28)致 (29)摘要：本文重点介绍了由UC3895构成的相移谐振PWM 控制器的工作原理和他的应用，进一步设计了由UC3895构成的全桥移相零电压开关〔ZVS〕PWM 开关电源。
全桥开关电源采用了图腾柱驱动电路，并且驱动电路以隔离的方式驱动MOS开关管，以此来提高电源的稳定性；UC3895采用了ZVS技术使开关管的导通损耗减小，提高了整个电路的工作效率。
此次开关电源设计重点分析了全桥开关电源开关管的零电压开通和零电流关断的过程以及全桥开关的工作原理，而且还阐述了全桥开电源相关的应用领域，以及全桥开关电源今后的开展方向和开展趋势。
本文选择了全桥拓扑，分析了电源的外围电路。
UC3895自身带有自适应延迟时间设置以及其他的增强逻辑功能，而且UC3895采用了BCDMOS制造工艺，这就使得UC3895的整体性能有了很大的提高。
关键词：全桥稳压技术；零电压开关技术；全桥移相控制技术。
ABSTRACT：This paper mainly introduces the posed of UC3895 phase shift resonant PWM controller working principle and application, further designed posed of UC3895 full bridge phase shifting zero voltage switching (ZVS) PWM switching power supply.Full bridge adopted the totem poles switch power supply drive circuit, and drive circuit in the form of isolated drive MOS switch tube, in order to improve the stability of the power supply;UC3895 adopted ZVS technology reduce switch tube conduction losses, improve the work efficiency of the whole circuit.The switching power supply design focuses on analyzing the whole bridge opening of zero voltage switch power switch tube and zero current turn off process and the working principle of the full bridge switch and also expounds the application of the whole bridge open power supply related fields, as well as the whole bridge switching power supply development direction and development trend in the future.This article chose the full bridge topology, the periphery of the power supply circuit is analyzed.UC3895 itself with enhanced adaptive delay time Settings, and other logic function, and BCDMOS UC3895 adopted manufacturing technology, which makes UC3895 overall performance has the very big enhancement.Keywords: zero voltage switching technology；full bridge phase shifting control；resonant converter。
第一章前言小型开关电源主要是以反激拓扑为主，反激低噪声、抗干扰、高稳定性等优点。
现在的的小型电源小型化以及高效率主要是由高频开关实现的，因此目前都在不断地开发出高效率新型元器件，特别是不断地改良次级侧二极管的管压降、变压器电容器小型化。
该电源电路构造简单，工作可靠，总体发热量降低，电磁干扰能力增强，并且运行可靠，输出电源质量高，是一种高效率的小功率开关电源。
简单介绍一个小型电源的原理图，控制电路主要是由控制芯片OB2530来控制完成的，另外还参加必要的外围电路：反应电路，它是由过流保护电路，过压保护电路，稳压电路等组成控制电路。
主电路是由整流/滤波电路，Buck电容，高频变压器等组成。
下列图1.1 OB2530电路原理图。
图1.1 OB2530电路原理图1.1 开关电源技术的开展状况电力电子技术在近代社会正在以一个高速度不断的创新开展，高频开关电源应用的领域已经非常广泛：1.PC终端设备，2.通讯家用电器，3.工业电源，4.航空航天等各个领域。
我国的电子行业正迅速崛起，电子产品正在经历一个迅速开展的阶段。
手机，电脑等PC设备尤为突出。
因此电源的需求与应用也变的很迫切。
电源有几种比拟常见的拓扑构造：1.Buck拓扑构造，2.Boost拓扑构造，3.推挽拓扑构造，4.正激拓扑构造，5.反激拓扑构造，6.半桥/全桥拓扑构造等。
其中小功率的开关电源反激拓扑应用的很普遍，技术已经很成熟〔150W〕以下的开关电源。
大功率的开关电源一些工业电源半桥/全桥拓扑应用的比拟广泛。
20世纪80年代PWM宽带脉冲调制技术得到了迅速的开展，PWM技术主要应用于电力电子行业。
风力发电，电机调速，直流供电等重要领域。
PWM技术的开展对节能环保方面有一定的积极的意义。
正如像台达这些电源大厂的企业理念“节能，环保，爱地球〞极大的提高了电源的效率，这也对应了如今国家提倡的节能减排的战略要求。
PWM有很多种的控制方法:1.等脉宽PWM法2.随机PWM法3.SPWM法等十几种方法控制方法。
后面我们还会详细的讲解PWM脉宽调制技术。
1.2 开关电源定义线性电源是高频开关电源迅速开展和进步的根底，通俗的说开关电源是在线性稳压电源的根底上开展进步的。
开关电源是开关器件〔如：三极管，晶体管等〕工作在开关状态的电源。
开关电源中有四大类根本电力电子电路：AC-DC 电路DC-AC 电路AC-AC 电路DC-DC 电路开关电源在实际应用中，比以上四种电子电路围要窄的很多。
换句话将就是要同时具备以下的三个根本条件的电源可称之为开关电源,这三个根本条件就是：1.开关 2.高频3.直流。
1.3 开关电源的开展历史及其应用围线性稳压电源是开关电源的开展根底。
在开关电源还没有出现的时候，许多工业控制设备、PC电源等工作电源都是采用线性稳压电源。
但是因为电子技术的不断跟进使得我们需要功能越来越强大更加完善的开关电源。
这就使得市场迫切需要1.体积小2.效率高3.重量轻4.性能好的新型高频开关电源，开关电源技术开展最为强大的动力莫过于它巨大的市场价值当然还有能源方面的能源意义。
新型电力电子器件的创新以及高频率的开关管的出现给开关电源的开展提供条件。
在上世纪60 年代末，巨型晶体管〔GTR〕的出现，在工程的不断努力下使得采用高工作频率的开关电源得以问世，那时确定的开关电源的根本拓扑构造一直沿用至今，如上文我们已经提到过的Buck拓扑，Boost拓扑，推挽变换器，正激变换器，反激变换器，半桥/全桥拓扑等。
电源的开关频率这几年得到了很大的提升完全得益于MOSFET 在开关领域的使用，使得电源体积变得更小，重量变得更轻，功率密度也得到了改善。
开关电源的开关频率不断的提高也引起了很多的问题，比方电磁干扰问题，为了能够更好的解决电磁干扰的问题就出现了一个新的技术，软开关技术开关电路它的出现使得开关电源技术进一步提升。
在后来在上世纪90 年代开场，功率因数校正〔PFC〕技术成为了开关电源开展的瓶颈，工程师们也不断的去想各种方法去提高开关电源的功率因数〔PFC〕。
出现了功率因数校正技术〔PFC〕可以分为：1.主动式PFC2.被动式PFC目前除了对直流输出电压的输出纹波要求极高的场合外，高频开关电源慢慢的取代了线性稳压电源，主要用于小功率场合。
比方：电视机、电脑、计算机、各种电子仪器仪表的电源。
在比拟多的容量围，开关电源慢慢取代了相控电源，比方：1.通信电源领域2.电镀装置3.电焊机4.工业设备等的电源等。
开关电源的主电路是开关电源的核心局部。
我们一般根据以下的三个原那么对开关电源斤西瓜以下分类根据：1. 电能回馈能力2. 输出端与输入端是否电气隔离3. 电路的构造形式。
我们可以发现隔离型电路在实际应用中较广泛推广。
而非隔离型电路较少如图 1.2 电源拓扑分布图：图1.2 电源拓扑分布图1.4 开关电源控制技术分析研究开关电源可以分为电压控制模式和电流控制模式两种控制模式：1.5 全桥开关电源应用技术1.PWM 高频调制技术2.软开关技术3.处理网侧谐波电流4.提高网侧功率因数以上先进的的电力电子技术的应用引入高效、高性能、高功率因数和低污染的新趋势。