AC-DC-DC电源技术方案设计
基于SG3525的单相AC—DC变换电路的设计与制作
基于SG3525的单相AC—DC变换电路的设计与制作【摘要】随着电力电子技术的飞速发展，非线性高效率开关电源得到了广泛应用，交流变直流的变化成为变换电源技术的重要方法。
本文采用SG3525脉宽调制芯片设计电源变换电路，TL431与光耦PC817作为输入电路、输出电路、过压保护电路和过流保护四大部分组成主控电路。
经过系统调试后测试得到，当输入交流电压为24A时，输出直流电流2A，直流电压36V。
【关键词】SG3525;开关电源;AC-DC变换;设计1.引言SG3525能输出稳定PWM脉冲，采用场效应管来作为交流变成直流的控制器件，所用到的其他元器件较少。
它简单可靠及使用方便，其芯片内部含有电压过小时可以将其锁定的电路、脉宽锁存器、具有电压电流过大时能够保护的功能，可以调节输出频率、占空比等电路。
2.系统结构设计本设计采用市电供电，中间插入了一个电源变压器，将220V市电变换成24V 电压，通过整流、滤波，变换成开关电源所需要的直流电源，系统总体框图如图2-1所示[1]。
电路主要包括隔离降压电路、整流滤波电路、驱动电路、输出电路、稳压电路、过流保护电路以及辅助电源电路等[2]。
图2-1 系统总体框图3.硬件设计硬件部分主要由整流电路、升压斩波电路、PWM波形调制、过流过压保护等模块组成，各个部分的工作原理及设计如下。
3.1 脉宽调制器的设计本设计脉宽调制器采用SG3525，它性能优良、功能齐全和通用性比较强的单片集成脉宽调制控制的芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力[3];当内部电压过小的时候，它可以将其锁定的电路、脉宽调制锁存器，电流过大时可以起到一定保护的功能，而且频率的范围也可以进行调整等诸多优点。
3.2 SG3525内部结构及电路组成SG3525的内部有基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软启动电路和输出电路构成[4]。
AC-DC-DC电源(100V)设计
仿真后 、 、 的示波器波形如图3-2：
图3-2交流侧不串接电感的波形图
图3-2示波器图形从上到下依次为交流侧A向电流 、整流桥输出电流 、负载R的电压 和电流 ,从示波器的图形中发现交流侧的A相电流 和整流输出电流 波形前沿陡峭，电流不连续，瞬时冲击电流的强度很大，达到几百安培，很容易对电力电子器件和电路的稳定工作造成冲击，使电子器件损坏、击穿或者是造成电路无法稳定运行，但是三相整流后输出的电压 的波形为周期性的锯齿波，整流输出电压的平均值和理论值 = 2.45 接近一致，电压电流的纹波系数小于0.03 ，能为Buck斩波电流提供很好的直流电源。但锯齿波的电压电流不如正弦波，含有较多的谐波分量，实际应用中对公用电网会产生危害和可能造成电力电子装置的噪声、过热等情况。
4.3
从图4-2至4-3中可看出，开环系统运行稳定后的纹波电压约为1.5V，纹波系数为0.5%；电流稳定后的纹波约为0.015A，纹波系数为0.45%。
从图4-5至4-6中可看出，闭环系统运行稳定后的纹波电压约为0.4V，纹波系数为0.13%；电流稳定后的纹波约为0.002A，纹波系数为0.06%。
3.1.3
为了避免交流侧的冲击电流，在电源侧串接电感，三相整流桥电路结构如图3-3所示：
图3-3交流侧串接电感的三相整流电路图
3.1.4
仿真后 、 、 的示波器波形如图3-4所示
图3-4交流侧串接电感的波形图
交流侧三相输入串联上适当大小的电感后，从示波器的图形中发现交流侧的A相电流 和整流输出电流 波形较为平缓，电流保持连续，没有出现瞬时冲击电流，并且电流的峰值在10A左右，不会对电力电子器件和电路的稳定工作造成较大冲击，这是因为电感起到了缓冲瞬时冲击电流的作用。并且三相整流后输出的电压 的波形为平稳的接近正弦的包络线，和锯齿波相比，谐波分量和无功损耗大大减少。
开关电源设计
一个比较好的解决方案是：以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器，采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源，即我们马上就要讲到的开关电源。
开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点，目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。
开关电源按变换方式可分为以下四大类：1、AC/DC 开关电源2、DC/DC 开关电源3、DC/AC 逆变器4、AC/AC 变频器目前只将前面两类称为开关电源，将后面两类分别称为逆变器和变频器。
开关电源按应用方式可分为以下三大类：1、外置电源与设备分开放置的电源模块或电源系统，如：---通信用一次电源模块和系统---电力操作电源模块和系统---手机电池充电器---笔记本电脑的Adapter---各类手提设备、便携设备的电池充电器等等2、内置电源放在设备内部的电源模块或电源系统，如：---计算机内部的SilverBox和VRM---家电(如：普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源---工业控制设备内部的电源---仪器中使用的电源---通信设备内部的电源模块和系统---复印机、传真机、打印机等的内部电源等等3、板上电源放在设备内单板上的电源模块，如：---标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖)---非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器---VRM(V oltage regulator module电压调节模块)和VRD(V oltage regulator down)---小功率SMD电源---SIP和DIP电源等等开发一个开关电源产品所需要的基本技能：1、认识组成开关电源的所有元器件2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号3、会自己制作各种磁芯元件4、会正确装配电源中的各个部分5、了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法6、会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试，优化和折中7、会对获得的实验结果进行分析，并进行总结8、会从不同渠道不断地学习电源知识并能够和别人交流开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识：1、有源PFC的拓扑分析，控制与设计2、DC/DC功率变换器的拓扑与稳态分析3、开关电源的功率级参数设计4、开关电源的控制与动态分析5、开关电源的小信号分析与设计6、开关电源的大信号分析与设计7、开关电源的EMI分析与设计8、开关电源的热分析与设计9、开关电源的容差分析与设计10、开关电源的各种保护技术11、开关电源的同步整流技术12、开关电源的模块均流控制技术有些技术很成熟了，只要查表或者使用现成电路或专用芯片就可以做好。
AC-DC-DC电源技术方案
A C-D C-D C电源技术方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN直流电源设计方案目录1.概述................................... 错误!未定义书签。
2 系统的整体结构设计..................... 错误!未定义书签。
3．三相六开关APFC电路设计............................... 错误!未定义书签。
4. 移相全桥ZVS PWM变换器分析与设计 ............. 错误!未定义书签。
5．高压直流二次电源DC／DC变换器设计 .......... 错误!未定义书签。
6. 器材选取 .............................................................. 错误!未定义书签。
7. 电源系统散热分析 .............................................. 错误!未定义书签。
8. 参数设计仿真结果 .............................................. 错误!未定义书签。
1.概述目的和意义目前，越来越多的电力电子设备投入到电网中，由于不可控整流器在大功率电源设备中的广泛应用，其对电网造成的谐波污染日益严重，使得电能生产、传输和利用的效率降低，并影响电网的安全运行。
为了保证电网的正常运行，现在采取的办法往往是限制接入电网的整流设备的容量，这就限制了一些大功率直流电源的使用。
电力电子装置，尤其是各种直流变换装置向高频化、高功率密度化发展，其关键技术是软开关技术。
因此，大功率开关电源的功率因数校正技术及 DC/DC变换器软开关技术是当前研究的热点。
开关电源技术发展现状开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制开关元件的占空比进而调整输出电压的电源变换装置，开关电源的前置级将电网工频电压经整流滤波为直流电压，再经直流变换电路即开关电源后即处理后输出、整流、滤波。
ACDC电源变换电路
辽宁科技大学毕业设计（论文）第I页AC/DC电源变换电路摘要随着电力电子技术的发展，电源技术被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济各行各业。
特别是近年来，随着IGBT的广泛应用，开关电源向更大功率方向发展。
研制各种各样的大功率，高性能的开关电源成为趋势。
本文设计的电源系统要求输入电压为AC220V，输出电压为DC38V，输出电流为100A，输出电压低纹波，功率因数>0.9，必要时多台电源可以直接并联使用，并联时的负载不均衡度<5％。
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，再经半桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。
系统的主要环节有DC/DC电路、功率因数校正电路、PWM控制电路、均流电路和保护电路等。
本设计主要目的是完成一种38V/100A可直接并联的大功率AC/DC的变换器，主要采用了有源功率因数校正技术以实现系统的高功率因数。
DC/DC主电路采用电流型PWM芯片UC3846控制的半桥变换器，并提出了一种新的IGBT驱动电路。
为了满足电源直接并联运行的需要，设计了以均流芯片UC3907为核心的均流电路。
关键词大功率；半桥变换器；功率因数校正；均流；AC/DC辽宁科技大学毕业设计（论文）第II页AbstractWith the development of power electronics technology, power technology has been widely used in computers, industrial instrumentation, military, aerospace and other fields related to the national economy all walks of life. Especially in recent years, with the extensive application of IGBT, switching power supply to more high-power development. Development of a wide range of high-power, high-performance switching power supply into the trend. An input voltage power supply system requirements for AC220V, the output voltage for DC38V, output current of 100 A, low output voltage ripple, power factor> 0.9, if necessary, multiple use of power can be directly parallel, the parallel uneven load of <5%.Designed with the AC / DC / AC / DC transformation programme. After a rectification of DC voltage, the APFC links to improve the power factor, and then transform the half-bridge inverter circuits, high-frequency transformer isolation from the buck, the last DC rectifier output voltage. The main part of a DC / DC circuit, power factor correction circuit, PWM control circuit, both flow circuit and the protection of circuit.The main objective is to complete the design of a 38 V/100A directly parallel the high-power AC / DC converter, the main use of the active power factor correction technology to achieve the high power factor. DC / DC main circuit chips using current-mode PWM UC3846 control of the half-bridge converters, and proposed a new IGBT driver circuit. In order to meet the power needs of direct parallel operation was designed to flow both chip UC3907 are at the core of the current circuit.Keywords High efficiency; Half bridge converter; Power factor adjustment; Flows;AC/DC辽宁科技大学毕业设计（论文）第III页目录摘要 (I)Abstract·································································································I I第1章单片机概论 (1)1.1 单片机——微控制器嵌入式应用的概念 (1)1.2 单片机的特点 (2)1.3 单片机的应用领域 (5)1.4 单片机的历史与发展 (6)第2章有源功率因数校正 (9)2.1 功率因数校正方法分类 (9)2.1.1 按有源功率因数校正拓扑分类 (9)2.1.2 按输入电流的控制原理分类 (9)2.2 功率因数校正环节的设计 (10)第3章DC/DC主电路及控制部分分析 (12)3.1 DC/DC主电路拓扑 (12)3.2 PWM电路 (13)3.2.1 PWM电路 (13)3.2.2 PWM技术应用 (13)3.3 IGBT的驱动 (14)3.3.1 IGBT栅极特性 (14)3.3.2 正向导通特性 (20)3.3.3 动态特性 (20)3.3.4 IGBT的保护功能 (21)3.4 均流环节设计 (22)3.5 保护电路设计 (23)第4章分电路波形及所需重要元器件 (25)4.1 各部分电路波形 (25)辽宁科技大学毕业设计（论文）第IV页4.2 所需重要元件 (26)4.2.1 二极管 (26)4.2.2 三极管 (27)4.2.3 电容 (29)4.2.4 电阻 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)辽宁科技大学毕业设计（论文）第1页第1章单片机概论科技的进步需要技术不断的提升。
AC-DC-DC电源技术方案
直流电源设计方案目录1.概述 (1)2 系统的整体结构设计 (3)3．三相六开关APFC电路设计 (23)4. 移相全桥ZVS PWM变换器分析与设计 (28)5．高压直流二次电源DC／DC变换器设计 (34)6. 器材选取 (40)7. 电源系统散热分析 (55)8. 参数设计仿真结果 (58)1.概述1.1 目的和意义目前，越来越多的电力电子设备投入到电网中，由于不可控整流器在大功率电源设备中的广泛应用，其对电网造成的谐波污染日益严重，使得电能生产、传输和利用的效率降低，并影响电网的安全运行。
为了保证电网的正常运行，现在采取的办法往往是限制接入电网的整流设备的容量，这就限制了一些大功率直流电源的使用。
电力电子装置，尤其是各种直流变换装置向高频化、高功率密度化发展，其关键技术是软开关技术。
因此，大功率开关电源的功率因数校正技术及DC/DC变换器软开关技术是当前研究的热点。
1.2 开关电源技术发展现状开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制开关元件的占空比进而调整输出电压的电源变换装置，开关电源的前置级将电网工频电压经整流滤波为直流电压，再经直流变换电路即开关电源后即处理后输出、整流、滤波。
为了稳定输出电压，设计电压反馈电路对输出的电压进行采样，并把所采样的电压信号送到控制电路中，进行比较处理，调节输出的控制脉冲的占空比，最终使输出电压的纹波及电源的稳定满足设计指标。
开关电源通常包括EMI滤波模块、AC/DC变换模块、DC/DC变换模块、控制、驱动及保护模块、辅助电源模块等。
传统的开关电源输入电流中谐波含量高,功率因数低,开关损耗大、电磁干扰严重等一系列问题阻碍了电源技术向着高效率、绿色化、实用化的方向发展。
自20世纪80年代以来,随着有源功率因数校正技术和软开关技术的发展,上述问题得到了较好的解决，开关电源技术也步入了一个新的迅速发展的阶段。
1.3 本次设计的主要内容本次设计一款符合《航天地面直流电源通用规范》要求的直流电源系统。
AC-DC-DC电源设计(电力电子课设)
_______________________________________________________________________________目录1 开关电源 (2)1.1开关电源的概念 (2)1.1.1 PWM技术简介 (2)1.1.2 降压型DC-DC开关电源原理简介 (3)1.2 开关电源的发展简介 (5)1.3 开关电源的发展展望 (6)2 主电路图设计 (7)2.1 三相整流部分 (8)2.2 直流斩波电路部分 (9)2.2.1 参数计算 (10)2.2.2 斩波仿真电路 (10)2.3 主电路仿真 (11)3 控制电路部分 (12)3.1 设计思想 (12)3.2 设计电路图 (13)4 最终设计方案 (15)总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)_______________________________________________________________________________ AC-DC-DC电源(120V，500W)设计1 开关电源1.1开关电源的概念开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，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。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC控制器（内含变压器）、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。
新能源电源变换技术 第4章 三相AC-DC整流电路及控制算法
出
线
电
压
Vbc
由于α>0，使得输出电压 波形在线电压的正向包络
线基础上减小了一块相应 于α＝30°的面积，因而 使输出整流平均电压减小 。
4.1.1 六脉冲整流器
Va
Vb
Vc
Va
a+
b+
b-
c-
Vab
Vac
Vbc
Vba
c+
a+
a-
b-
c-
Vca
Vcb
Vab
Vac
α>60o 时，相电压瞬时值过 零变负，由于电感释放能量
c-
闸管触发顺序
4.1.1 六脉冲整流器
c+ a-
b+
1.采用间隔为60°的双触发脉冲，即在触发某一个晶闸
管时，同时给前一个晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组
b-
和共阳极组的两个应导通的晶闸管都有触发脉冲。例如
当触发了a+时，给b-也送触发脉冲；给c-触发时，同时
再给a+送一次触发脉冲，等等。因此在采用双脉冲触发
A
B
C LA11 LB11 LC11
LA5 LB5 LC5
4.2 三相高频整流器
4.2.1 传统整流器的缺陷
传统的二极管不控整流和晶闸管相控整流器的主要缺陷：
（1）对公用电网产生大量的谐波；
（2）整流器工作于深度相控状态时，装置的功率因数极低；
（3）输出侧需要较大的平波电抗和滤波电容以滤除纹波。导致装置的 体积、重量增大；
Ea+ = Eab|Eac Ea- = Eba|Eca Eb+ = Ebc|Eba Eb- = Ecb|Eab Ec+ = Eca|Ecb Ec- = Eac|Ebc
DC----AC
DC到AC有四种转换方式，分为四种结构：推挽式拓扑结构、半桥式拓扑结构、全桥式拓扑结构、高频升压逆变电路结构。
原理：利用晶闸管电路把直流电转变成交流电,这种对应于整流的逆向过程,定义为逆变。
方案一：推挽式拓扑结构推挽式逆变电路的拓朴结构如图1.1所示图1.1 推挽式逆变电路优点：推挽电路，将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。
缺点：是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。
方案二：半桥式拓扑结构半桥式逆变电路的拓朴结构如图1.2 所示：图1.2半桥式逆变电路优点：半桥型逆变电路结构简单，由于两只串联电容的作用，不会产生磁偏或直流分量，非常适合后级带动变压器负载，当该电路工作在工频（50 或者60H Z）时，电容必须选取较大的容量，使电路的成本上升，因此该电路主要用于高频逆变场合。
缺点：交流电压幅值只有Ud/2,并且直流侧需两电容串联，工作时要控制两电压均衡，因此半桥电路常用于几千瓦以下的小功率逆变电源。
方案三：全桥式拓扑结构全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。
由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。
该缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。
另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。
方案四：高频升压逆变电路结构推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器，由于升压变压器体积大，效率低，价格也较贵，随着电力电子技术和微电子技术的发展，采用高频升压变换技术实现逆变，可实现高功率密度逆变，这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构，但工作频率均在２０ＫＨｚ以上，升压变压器采用高频磁芯材料，因而体积小、重量轻，高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电，又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在３００Ｖ以上）再通过工频逆变电路实现逆变。
ACDC开关电源控制器的设计与应用
关键词：变换器，ＰＷＭ控制，ＣＶ模式，ＣＣ模式，ｍａｔｌａｂ仿真
武汉理工大学硕士学位论文
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｓ
ｍｕｌｔｉ—ｍｏｄｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｔ
本文的主要工作可归结如下： １、根据开关电源管理器控制模式的比较，提出了峰值电流模式控制ＰＷＭ技术。 重点研究多种模式的转换，在此基础上引入ＰＳＭ模式调节，通过对控制器功能 的需求分析，结合控制器的结构框图和峰值电流模式控制ＰＷＭ技术的特点，设 计出了控制器的整体方案框图。 ２、在ｍａｔｌａｂ仿真环境下，研究控制器整个系统的软件架构，并重点设计软启动 模块、峰值电流的采集模块、模式转换模块和电路保护模块。通过研究控制器 系统，得到控制器的小信号模型，设计了控制级的传输函数，使系统得到补偿。 ３、研究控制器的外围应用电路，重点设计高频变压器，进行参数的设计，系统 的调试，对系统进行完善。 ４、针对在模块测试和系统测试中遇到的问题，提出一些合理的解决方案，使系 统的性能更加优化，得到稳定的系统运行。
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｐｅｏｐｌｅ ａｒｅ ｉｎｓｅｐａｒａｂｌｅ ｆｒｏｍ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｐｏｐｕｌａｒ ｆｏｒ ａｌｌ ｐｅｏｐｌｅ，ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ ｃｅｌｌ ｐｈｏｎｅｓ，ｌａｐｔｏｐｓ，ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｍｅｒａｓ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． Ｔｈｅｙ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｅｎ ｅｖｅｒｙｗｈｅｒｅ．Ｂｕｔ ｔｈｅｓｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ ｎｅｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ Ｓｏ ａ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃａｎ ｍａｋｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｏｒｋ ｖｅｒｙ ｗｅｌｌ．
开关式直流电源电路设计
VO VP D
当输出电压VO最高，输入电压VP最低时，如果D已达到最大值， 是一种满足技术指标的最低要求。 此时，
30 VP 33.33 0.9
(V )Байду номын сангаас
动态性能必然下降，因为此时电源出现突加负载，电路已无超调能力
使输出电压快速上升。因此一般应留有一定余量。 如：VP选用35V，VO=30V时，D=30/35=0.85714
3、输出电路 典型开关电源输出电路如图
L R1
Vi
C
V I
R3 R2 Vf
Vo
If
L，C为输出电路滤波元件。R1、R2、R3为输出电压电流检测电阻。 V和I是输出电压电流表，也可使用数字显示。 R3一般是专业生产的分流器（电阻），需和电流表配合使用，如： 电流表为DC300A，则选用75mV/300A的分流器。 R1、R2可自己设定，原则是输出电压取样值Vf需在控制电路适应 范围内。
1、典型开关式直流电源电路
具有AC/DC—DC/AC—AC/DC环节的开关式直流电源
输入电源
AC/DC 变 换
DC 滤 波
DC/AC 变 换
隔 变
离 压
AC/DC 变 换
DC 滤 波
负载
低压电源
控制、保护电路
2、本例设计主要技术指标：
2.1输出额定电压：28V
2.2输出电压调整范围：28±2V；26~30V 2.3输出电压稳定度：±0.5%（稳态负载从0~100%时，
有关C的讨论：纹波电压的大小与负载电流IO有关，当IO 加大时，纹波也相应增加。例如：本例中如果选用20个 1000μF的电容并联，则C为20000μF。 当IO=150安时，
VC 187.5 103
acdc电源开关课程设计
ac dc电源开关课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解AC和DC电源的基本概念，掌握它们的特性及在日常生活中的应用。
2. 学生能掌握电源开关的工作原理，了解其内部电路组成。
3. 学生能了解并区分不同类型的电源开关，如继电器、晶体管和集成电路等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确选择合适的电源开关，并设计简单的电路。
2. 学生能够通过实验操作，检测并解决电源开关故障。
3. 学生能够运用信息技术工具，如电路仿真软件，进行电源开关电路的设计与测试。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生树立安全意识，遵守实验室规章制度，养成良好的实验操作习惯。
3. 学生在小组合作中，培养团队协作精神，尊重他人意见，共同完成任务。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电子技术基础课程，旨在帮助学生掌握电源开关的基本知识和应用。
学生处于初中年级，对电子技术有一定的好奇心，动手能力强。
教学要求注重实践与理论相结合，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高其电子技术水平。
课程目标分解为具体的学习成果，以便后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 引言：电源开关在日常生活中的重要性，介绍AC和DC电源的基本概念及其区别。
- 教材章节：第一章第一节- 内容：交流电与直流电的定义、特性及应用。
2. 电源开关原理及分类- 教材章节：第一章第二节- 内容：电源开关工作原理，如继电器、晶体管、集成电路等开关的分类及特点。
3. 电源开关电路设计- 教材章节：第二章- 内容：电路设计基础，电源开关在电路中的应用，如何选择合适的电源开关。
4. 实践操作：电源开关电路搭建与测试- 教材章节：第三章- 内容：实验器材准备，电路搭建步骤，电源开关功能测试及故障排查。
5. 电源开关应用案例分析- 教材章节：第四章- 内容：分析实际生活中的电源开关应用案例，提高学生理论联系实际的能力。
AC-DC反激式副边反馈电源控制芯片设计研究
AC-DC反激式副边反馈电源控制芯片设计研究AC/DC反激式副边反馈电源控制芯片设计研究摘要：本研究旨在设计一种AC/DC反激式副边反馈电源控制芯片，以实现高效能、高可靠性和低成本的电源系统。
首先，对AC/DC反激式电源的工作原理进行分析，确定了反激式电源在高性能电源系统中的重要性。
随后，详细研究了副边反馈技术的原理和应用，分析了其优点和不足之处。
在此基础上，提出了一种AC/DC反激式副边反馈电源控制芯片的设计方案。
通过实验模拟和仿真验证，证明了该设计方案的有效性和可行性。
最后，对研究结果进行总结，并展望了该领域未来的发展方向。
关键词：AC/DC反激式电源、副边反馈、电源控制芯片、高性能电源系统1. 引言电源系统是现代电子设备中不可或缺的一部分，并且在各个领域发挥着重要作用。
AC/DC反激式电源是一种常见的电源系统结构，其通过副边反馈技术能够实现高效率、高可靠性和低成本的能量转换和稳压控制。
因此，了解AC/DC反激式电源的工作原理和提高其控制效果具有重要的研究价值和实际应用意义。
2. AC/DC反激式电源的工作原理分析AC/DC反激式电源是一种将交流输入电压转换为直流输出电压的电源系统。
该电源系统主要由开关管、变压器、滤波电容和输出稳压电路等组成。
在开关管的控制下，通过变压器将输入电压进行变换，然后通过滤波电容进行滤波，最后通过输出稳压电路将直流输出电压稳定在设定值。
3. 副边反馈技术的原理和应用分析副边反馈技术是一种在AC/DC反激式电源控制中广泛应用的技术。
它通过实时监测输出电压并将其与参考电压进行比较，然后通过控制开关管的导通和截止，调整变压器的输入电压，从而实现对输出电压的稳定控制。
副边反馈技术具有响应速度快、控制精度高、成本低等优点，但也存在着输出电压抖动和过渡过程中的失稳问题。
4. AC/DC反激式副边反馈电源控制芯片的设计方案本研究设计了一种AC/DC反激式副边反馈电源控制芯片，以解决副边反馈技术中存在的问题。
AC-DC-DC电源技术方案
直流电源设计方案目录1.概述 (1)2 系统的整体结构设计 (3)3．三相六开关APFC电路设计 (23)4. 移相全桥ZVS PWM变换器分析与设计 (28)5．高压直流二次电源DC／DC变换器设计 (34)6. 器材选取 (40)7. 电源系统散热分析 (55)8. 参数设计仿真结果 (58)1.概述1.1 目的和意义目前，越来越多的电力电子设备投入到电网中，由于不可控整流器在大功率电源设备中的广泛应用，其对电网造成的谐波污染日益严重，使得电能生产、传输和利用的效率降低，并影响电网的安全运行。
为了保证电网的正常运行，现在采取的办法往往是限制接入电网的整流设备的容量，这就限制了一些大功率直流电源的使用。
电力电子装置，尤其是各种直流变换装置向高频化、高功率密度化发展，其关键技术是软开关技术。
因此，大功率开关电源的功率因数校正技术及DC/DC变换器软开关技术是当前研究的热点。
1.2 开关电源技术发展现状开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制开关元件的占空比进而调整输出电压的电源变换装置，开关电源的前置级将电网工频电压经整流滤波为直流电压，再经直流变换电路即开关电源后即处理后输出、整流、滤波。
为了稳定输出电压，设计电压反馈电路对输出的电压进行采样，并把所采样的电压信号送到控制电路中，进行比较处理，调节输出的控制脉冲的占空比，最终使输出电压的纹波及电源的稳定满足设计指标。
开关电源通常包括EMI滤波模块、AC/DC变换模块、DC/DC变换模块、控制、驱动及保护模块、辅助电源模块等。
传统的开关电源输入电流中谐波含量高,功率因数低,开关损耗大、电磁干扰严重等一系列问题阻碍了电源技术向着高效率、绿色化、实用化的方向发展。
自20世纪80年代以来,随着有源功率因数校正技术和软开关技术的发展,上述问题得到了较好的解决，开关电源技术也步入了一个新的迅速发展的阶段。
1.3 本次设计的主要内容本次设计一款符合《航天地面直流电源通用规范》要求的直流电源系统。
于LED照明的AC-DC电源方案介绍
LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战，如功率密度、功率因数校正（PFC）、空间受限和可靠性等。
这些LED照明设计挑战和电源设计挑战类似，具体讲，LED通用照明有以下几个挑战：由于总光效要求及散热限制的影响，即使是低功率应用能效也很重要；在许多情况下，较低功率也要求功率因数校正和谐波处理；在空间受限应用中，特别是替代灯泡应用时，对驱动功率密度的要求很高；总体电源可靠性对提高整个灯的寿命非常重要；宽输入电源电压范围应该支持高达277 V ac；兼容TRIAC调光等传统特定照明要求。
另外，LED通用照明还要符合仍在演进的标准及安全规范，如美国“能源之星”和欧盟的国际电工委员会（IEC）要求。
安森美半导体一直致力于为LED照明提供丰富的解决方案，推出各种符合最新LED照明标准的产品，包括AC-DC电源IC，DC-DC驱动器，CCR稳流器，恒流恒压（CCCV）控制，高压FET，整流器，数字接口，环境光传感器，保护，电力线通信（PLC）调制解调器等等。
本文主要介绍用于LED照明的AC-DC电源方案及相关电路，帮助工程师应对上述挑战，设计出满足通用照明要求的产品。
安森美半导体LED照明方案图1显示了安森美半导体所提供的完备LED照明方案。
在安森美半导体用于LED照明的AC-DC电源方案中，1至10 W的照明应用中推荐使用NCP1010~5，1至15 W可使用NCP1027/8，这些方案集成了MOS管，适用于隔离和非隔离应用，支持次级PWM调光、模拟调光或双亮度等级调光，能效高达75－80％；1至30 W的应用可以使用LV5026、5027、5028，支持隔离方案，典型能效85％左右；1至40 W 推荐使用NCL30000，可进行初级可控硅调光，适用于隔离和非隔离方案，隔离方案能效80－85％。
40至150 W推荐使用NCL30001，它是一个连续导电模式（CCM）控制芯片，隔离方案的典型能效85－90％；更大功率推荐使用NCL30051。
基于反激式AC-DC开关电源中运放电路设计
作者： 吴启琴[1];沈克强[2];赵俊霞[1];孙小羊[1]
作者机构： [1]三江学院,江苏南京210012;[2]东南大学,江苏南京210096
出版物刊名： 科技创新与应用
页码： 80-83页
年卷期： 2021年 第32期
主题词： CSMC 0.5μm工艺;两级运放;开环增益;相位裕度
摘要：现今时代是信息化的时代,信息技术的快速发展使得人们对于电子信息设备及产品的依赖性越来越大,这些设备及产品都离不开电源,其性能对电子产品的各项指标是否正常和其是否可以安全地工作起着重要作用.文章设计是采用CSMC 0.5μm工艺,基于Cadence平台设计的基于反激式AC-DC开关电源中两级运放电路,通过模拟仿真,最终使两级运放电路的低频开环增益大于75dB;输入共模电压1.2~4.8V;相位裕度约60°,比较稳定;转换速率大于10v/μs;输出摆幅为0.3~2.4V;共模抑制比大于70dB;电源抑制比大于70dB.。
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直流电源设计方案目录1.概述 (1)2 系统的整体结构设计 (3)3．三相六开关APFC电路设计 (23)4. 移相全桥ZVS PWM变换器分析与设计 (28)5．高压直流二次电源DC／DC变换器设计 (34)6. 器材选取 (40)7. 电源系统散热分析 (55)8. 参数设计仿真结果 (58)1.概述1.1 目的和意义目前，越来越多的电力电子设备投入到电网中，由于不可控整流器在大功率电源设备中的广泛应用，其对电网造成的谐波污染日益严重，使得电能生产、传输和利用的效率降低，并影响电网的安全运行。
为了保证电网的正常运行，现在采取的办法往往是限制接入电网的整流设备的容量，这就限制了一些大功率直流电源的使用。
电力电子装置，尤其是各种直流变换装置向高频化、高功率密度化发展，其关键技术是软开关技术。
因此，大功率开关电源的功率因数校正技术及DC/DC变换器软开关技术是当前研究的热点。
1.2 开关电源技术发展现状开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制开关元件的占空比进而调整输出电压的电源变换装置，开关电源的前置级将电网工频电压经整流滤波为直流电压，再经直流变换电路即开关电源后即处理后输出、整流、滤波。
为了稳定输出电压，设计电压反馈电路对输出的电压进行采样，并把所采样的电压信号送到控制电路中，进行比较处理，调节输出的控制脉冲的占空比，最终使输出电压的纹波及电源的稳定满足设计指标。
开关电源通常包括EMI滤波模块、AC/DC变换模块、DC/DC变换模块、控制、驱动及保护模块、辅助电源模块等。
传统的开关电源输入电流中谐波含量高,功率因数低,开关损耗大、电磁干扰严重等一系列问题阻碍了电源技术向着高效率、绿色化、实用化的方向发展。
自20世纪80年代以来,随着有源功率因数校正技术和软开关技术的发展,上述问题得到了较好的解决，开关电源技术也步入了一个新的迅速发展的阶段。
1.3 本次设计的主要容本次设计一款符合《航天地面直流电源通用规》要求的直流电源系统。
其采用两级结构，前级AC/DC部分采用三相六开关APFC电路，后级采用移相全桥ZVSPWM变换电路。
前级采用三相APFC整流电路，保证系统在6KW功率下平稳工作，功率因素大于0.99，具有较强鲁棒性，具有过压、欠压指示，输出过压、限流等保护功能。
后级采用全桥变换器，采用软开关技术，减小系统能量损耗，且保证输出电压在45V-100V连续可调，且电压稳定（峰峰值小于500mV，电压稳定度不大于1%）,具有良好的屏蔽性能，屏蔽性能大于40dB，系统具有双模式（电压源模式，电流源模式）工作特点。
具有友好的人机界面，提供外接显示屏，可实时显示输出电压、电流、输入侧功率因数等实时信息，方便用户调整系统参数，并预留CAN 总线端口。
整体尺寸不大于600mm*500mm*500mm,整体质量不大于50Kg，产品符合GJB 1412-92《航天地面直流电源通用规》。
并根据相关要求依据设计所需采购工业级以上(含工业级)电源元件。
2 系统的整体结构设计2.1 主要技术参数➢输入电压：三相交流 380V( ±10% ),50HZ➢输出电压45V～100V可调➢输出电流：DC 100A➢功率因数：>0.99➢电源效率：>90%➢输出电压稳定度：不大于1%➢输出电压纹波（峰-峰值）：不大于500mV➢过载能力：120% 额定值➢冷却方式：风冷或强制风冷2.2 系统设计方案为了兼顾电源性能与电路复杂度，电源采用两级结构，前级为APFC AC/DC 变换模块，实现三相交流电到直流电的变换，该变换模块具备APFC功能，用以提高电路功率因数，减少电源对电网的谐波污染；后级 DC/DC 模块完成直流电压的变换与输出，采用软开关技术，使DC/DC变换电路中的开关管均工作在软开关状态，减少开关电源电路在高频时的开关损耗，提高电源效率。
另外电路中还包含辅助电源电路、EMI电路、控制电路、驱动电路、保护电路等，电源的整体设计方案如图 2-1 所示。
图 2-1 开关电源整体设计方案2.3 前级AC/DC APFC变换电路2.3.1 APFC 主电路结构设计按照开关电源接入电网方式的不同，APFC 电路可以分为单相APFC电路和三相APFC电路。
其中在小功率场合常采用单相APFC电路，其结构与控制方式相对简单，国外的一些研究结构和科研公司均开发了一些专用的APFC控制芯片，经过近些年的发展，技术臻于成熟；三相APFC电路适合于功率的场合，其中三相电压与电流之间的耦合问题是其存在的主要问题。
探究简单可靠的三相APFC拓扑，将三相 APFC 电路实用化是现代研究的热点。
本次设计开关电源采用三相380V交流输入，以下将对各种三相PFC电路进行比较与分析。
（1）三相单开关PFC电路三相单开关 PFC 电路是三相 PFC 电路中结构和控制最为简单的电路，其可以看为单相 PFC整流电路在三相 PFC 整流电路中的拓展。
如图 2-2 所示，在电路的拓扑中，只使用一个开关管，通过控制开关管的占空比来控制输入电流的大小，迫使输入电流跟随输入电压变化，从而使输入电流逼近于正弦波，且与输入电压同相，实现功率因数校正。
三相单开关 Boost PFC 电路由于其电路设计简单，控制简便，可靠性较高，因此得到了广泛的应用。
D7图 2-2 三相单开关 Boost 型 PFC 电路（2）三相双开关 PFC 电路三相双开关 PFC 电路图2-3所示，在 AC/DC 变换器的输入端使用三个电容并联，进而构造出一个中线，将直流侧的两只开关管串联在一起，并使两只串联开关管的中点与前端构造出的中线相连。
恒频的控制开关管 S1 的 S2 的互补导通，使得电感电流峰值与输入电压成正比，输入侧交流电流波形也近似校正为正弦波，且与输入电压同相，从而实现功率因数校正的目的。
这个电路的典型优点是：a)在电路的负载较大时，不需要辅助的谐振电路，两个开关管 S1、S2 均工作在软开关状态，在开关频率很高时，可以大大减少了开关损耗，提高了电路效率，降低电路散热的要求； b)这种双开关三相 PFC 电路具备拓扑结构简单、控制容易、成本低、容易实现等优点，因此其具备很强的研究价值及实用性。
图 2-3 三相双开关PFC电路（3）三相三开关 PFC 电路有学者提出了三相三开关PFC电路如图2-4所示。
图 2-4 三相三开关 PFC 电路三相三开关PFC电路中，每相电源各自连接一个开关管，其储能电感的充电与放电的状态，由每相串联的开关进行控制，当开关导通时电流增加，关断时，电流下降。
每相的工作原理与单相Boost型PFC电路相似，且电感电流连续，理论功率因数为1。
此电路可采用三电平技术，在这种工作状态下，开关管与二极管等半导体器件的耐压要求与单相PFC电路的器件是一样的，其控制策略与三个单相Boost型PFC电路也相似。
该电路只有当输入交流电压过零时控制开关动作，控制每相电感电流的大小，达到三相电流的部分解耦目的。
该电路具备的显著特点是：a）电路工作在工频下，不需要高频的半导体器件，可以减少电路的成本与开关损耗；b）电路中不需中线，且电流中不含三次谐波，开关应力小； c)重载时功率因数校正的效果较好，轻载时较差。
因此，三相三开关的PFC电路适合于对设备体积要求不高、负载变化围不大的应用场合中。
（4）三相四开关PFC电路三相四开关PFC电路如图2-5所示。
该电路与三相双开关PFC电路是相近的，不同的是输入端的中线是由三个RL电路构造出的，且整流桥的下桥臂开关管是三个可控的开关，而在直流侧只用一个开关管与一个二极管并联成一个桥臂。
相对于三相双开关电路，这种电路拓扑不存在直通的危险。
图2-5 三相四开关 PFC 电路（5）三相六开关PFC电路三相六开关PFC电路如图 2-6 所示。
三相六开关PFC电路是一种三相全解耦的电路拓扑，其又称为三相PWM整流器。
图 2-6 三相六开关 PFC 电路在三相电路中，共有三个电压与电流需要进行控制，三相六开关电路中，使用两个开关控制一相电流，将电流校正为与电压同相的正弦波，功率因数接近于1。
常用的控制策略有 d-q 坐标系控制，空间矢量控制等。
三相六开关PFC电路进行功率因数校正的功率因数最高，但其开关器件较多而且控制相当复杂。
通过对五种三相APFC电路拓扑结构的分析，可以得出下表2-1，三相单开关APFC 电路、三相双开关APFC 电路、三相三开关APFC 电路拓扑结构较为简单，控制容易实现，但功率因数校正后，输入电流中，谐波成分依然很大，三相四开关 APFC 电路与三相六开关 APFC 电路功率因数校正的效果比较好，可以达到单位功率因数。
但所需开关器件众多，控制非常复杂，多采用数字芯片进行控制，实现的成本较高。
表2-1 三相APFC电路优缺点分析因此为了考虑开关电源的性能，以及电源的大功率应用，本此设计拟采用三相六开关APFC电路，旨在提高电源的功率密度及效率。
2.3.2 APFC 控制技术确定按照开关变换器导电模式的不同，可以将APFC电路分为连续导电模式(CCM)型与不连续导电模式(DCM)型。
变换器工作在连续导电模式下，是指在电路开关管关断的时间间隔，续流二极管上的电流不降为零。
变换器工作在 DCM 是指变换器中的开关和二极管在一个开关周期中变换器中电感电流降为零，即开关管与二极管都不导通。
下面将研究变换器工作在DCM模式和CCM模式下的几种控制策略。
（1）DCM控制模式DCM控制模式又被称为电压跟踪法，其广泛的适用于单相或三相单开关、双开关等电路中。
其显著的优点为：输入电流自动跟踪电压且功率管工作在零电流开通。
由于电感电流会在开关管关断期间产生为零的时刻，因此其缺点为：a）由于电路工作在电感电流断续的模式下，因此输入电流与输出电流中含有的纹波较大，因此电路中的对滤波电路要求较高；b)电流中存在较高的峰值电流，因此开关器件需要承受较大的电流应力。
DCM的控制可以采用恒频、变频、等面积等多种控制方式。
恒频控制是指开关变换器中控制半导体开关的频率是恒定不变的，在此控制策略下，开关变换器的开关频率保持不变，即开关周期是不变的，而功率管的占空比D是变化的，正是因为如此，电源输入的平均电流并不正比于输入电压，因此输入电流会产生畸变，其工作电流的波形如图2-7所示。
图2-7 DCM恒频控制电流波形变频控制是指开关的频率是不断发生变化的，即开关周期是不断发生变化的，而开关管的占空比始终保持不变。
电源电压与输入平均电流成正比，因此可以得到单位功率因数。
这种控制策略中，功率管的开启时间即占空比始终是恒定的，电感电流始终处于临界导电模式，其工作电流波形如图 2-8 所示。
图 2-8 DCM 变频控制电流波形（2）CCM 控制模式CCM 模式是目前应用最多的控制方式之一，这种控制方式来源于 DC/DC 变换器的电流控制模式。