AC-DC(开关型)电源变换器的设计
交流-直流(ACDC)变换器
VD导通阶段结束。这时电容上的电压值为
U
C0
2U
2
sin( )
2U
2
sin
RC放电曲线，如图2-34c）所示。其电压表达式为
1
uC uR U
C0
e
RC
(t
)
在电源电压的第二个周期中，当 u
2
再次上升到等于 u C
时， ，这时有
VD将再次导通，设 u 2 u C
2. 数学表达式
不计换流时
U
do
( )
m
U
m
sin
m
m
Um
2U 2U
2 2
Ud0m
0.9U2 1.17U2 2.34U2
cos U
dom
cos
单相桥式 三相半波 三相桥式
2 3 6
计及Lc换流及内阻影响时
U d ( ) U ( ) ( m sin
6 U2
m
（二）有源逆变条件
直流侧必须有直流电源EB（如：大电感或电势负载），电势极性必须和变换器 允许电流流动方向一致。
变换器为可输出负压的全控整流桥。(半控桥或带有续流二极管的全控整流桥无 法得到负电压就不可能有源逆变。）
调节α>90°，且使1-Ud1略小于EB（EB小于变换器能够产生的直流最大负压值 （三相桥式为2.34U ）
电路图
（交流侧电感Lc的影响）
VT5与VT1换流时的等效电路
换流对整流电路的影响
交流电感上的电压； 对输出电压的影响； 对元件电流变化率的影响； 元件电压的特点。
5. 有源逆变电路
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。
灯箱的高频AC／DC变换器设计
灯 箱 的 高 频 》
ｌＩ 最＾ｃ电。 、３ ｏ压 ０ ａ 一 大压脚表变 结件一方换 ｍ Ｒ 且 自 ？ Ｌ ｝ Ｒ 群 Ｃ７的一 镇测 示限 Ｄ管最发 开８所法 ９ 。制 ＯＶ 高现 束量 通 限 过器 通数 Ｑ Ｍ 制 的设 流据 ＰＤ 语如 器ｍ 时表 脚ｐ Ｖ ｃ ０ 电 间 并 Ｐ Ｍ 气 联 。 ｘ 特 稳
原理 如图一所示。
流 向Ｃ Ｕ 。由于 Ｍ Ｆ 高频工作，Ｃ Ｕ ＢＳ ＰＣ Ｂ Ｓ电压被充到一个特定
的电压。Ｉ ２ ６ 通过连续检测直流母线 电压和相 应的调节 Ｒ１ ６
Ｍ Ｆ 的开通时间，将电压调整到一个固定的值 Ｉ ＰＣ 。直流电
压上升，开通时问减小，直流电压下降，开通时间增加。 这
流，实现的控 制方法 是工作于临界导通模式 （Ｃ ）的升压 ＣＭ 型变换器 『 Ｉ 】 ，即在 Ｍ Ｆ 的每个开关周期，电路一直等待到电 ＰＣ 感 ＬＦ ＰＣ电流放电到零时，才再次开通 ＭＦ 。ｂ Ｆ 的开关频 ＰＣ Ｉ Ｃ Ｐ 率 （ ＩＫＩ）远大于电网频率 （０ ６ １ Ｆ ＞ＯＩ Ｚ ５ ０Ｉ ｏ ＰＣ电路的工作 Ｚ
小 、功 率 因 数高 等 优 点。
关键 词 ： 流 器： Ｍ 干 扰： 率 因数 镇 ＥＩ 功
中图分类号 ：Ｔ ４ Ｍ
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１ ７ —４ ９ 一 ２ ０ ） １ ０ ８ — ２ １ ７ ２ （０ ７ ｌ — ０ ０ ０ ６
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｔ ｅ ｖ ｅ ｆ ｅ ｉ ｔ ｎ ｉ ｕ ｔ ｏ ｆ ｔ ｅ ｄ ａ ｂ ｃ ｆ ｃ ｍ ｉ ｉ ｇ ａ ｄ ｍ ｋ ｎ ｓ ｆ ｃ ｍ ｏ ｂ ｌ ａ ｔ ｓｒ ｃ： ｎ ｈ ｉ ｗ ｏ ｘ ｓ ｉ ｇ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ｗ ａ ｋ ｏ ｏ ｂ ｎ ｎ ｎ ａ ｉ ｇ ｕ ｅ ｏ ｏ ｍ ｎ ａ ｌ ｓ
第6章DC-AC变换技术
由于D2、D3(或D1、D4)续流，电压形成一个与导通期间伏秒积相等的负(正)的面积。如果Q1和Q4（Q2和Q3）导通时间超过Ts/4，波形导通时间变化的影响。由此可见，全桥逆变器在感性负载时不宜采用双极性控制方式。 vAB的有效值和瞬时值为： ——为输出电压角频率。 当n=1时，其基波分量的有效值为： 显然当电源电压和负载不变时，其输出功率是半桥电路的4倍。
图6-6 逆变器输出瞬时电压和电流曲线
图6-7 四象限工作情况
图6-8 反并联二极管
3 、逆变器波形指标 实际逆变器的输出波形总是偏离理想的正弦波形，含有谐波成分，为了评价输出波形的品质质量，从电压角度引入下述几个参数指标： 1）谐波因子（Harmonic Factor） 第n次谐波因子HFn定义为第n次谐波分量有效值同基波分量有效之值比，即 2）总谐波（畸变）因子THD (Total harmonic distortion factor) 该参数表征了一个实际波形同基波分量的接近程度。输出为理想正弦波的THD为零。 3）畸变因子（Distortion factor） 总谐波因子指示了总的谐波合量，但它并不能告诉我们每一个谐波分量的影响程度，畸变因子定义： 对于第次谐波的畸变因子定义如下：
图6-13 方波逆变器输出频谱
因此，我们得出方波逆变器输出的频谱图，如图6-13所示，并有以下结论： （1）方波逆变器输出的方波谐波幅度随着n的增加而减小，其减小系数为1/n； (2)偶次谐波不存在； (3)最低次谐波为3次谐波； (4)由于基波和谐波频率差较小，低通滤波器设计相当困难。 图6-14为方波的各次谐波时域图。
图6-12 全桥电路移相控制方式的工作过程
3傅立叶级数、方波逆变器输出谐波 1)傅立叶级数 傅立叶级数是研究和分析波形形状的工具。为了分析方便，把傅立叶级数的基本定义、概念叙述如下。 在实际问题中，除了正弦函数外，还会遇到许多非正弦的周期函数，为了研究非正弦的周期函数，将周期函数展开成由三角函数组成的级数，即将周期为 的周期函数用一系列三角函数 之和来表示： 其中 都是常数。
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。
单相AC-DC变换电路设计报告
反向端输入电压大于同向端锯齿波电压才能有输出。工作时，65K 的定时脉冲进 入 RS 寄存器， 与其他各路控制信号共同决定 GATE 端输出的驱动脉冲驱动 MOSFET 开关管工作。从而实现升压 PFC。 电路中的输入电容选择由公式 CIN
I RIPPLE 得出，其中 I RIPPLE 为纹波电 8 f SW VIN _ RIPPLE (max)
图 2-2 LM511 引脚图 输出电压计算公式为 Vout Vref (1
R1 ) R2
第三章 软件系统设计 系统选用的主控制器是 STM32F103RBT6 单片机，软件设计包括主程序和 A/D 采样中断程序、功率因数计算子程序、过流保护子程序、OLED 子程序五部分。 3.1 主程序 主程序程序包含功率因数计算子程序、过流保护子程序、OLED 子程序。中 断采样程序不断采集电压、 电流。 主程序运行功率因数计算子程序得出有效电压、 电流、功率因数。接着，运行过流保护子程序对电流进行判断，大于 2.5A 时关 闭系统。最后运行 OLED 显示程序，显示电压、电流及功率因数。 3.2 A/D 采样子程序 使用 STM32 内部 AD 对前级进行电压与电流的采集。 3.3 功率因数计算子程序 将采集到的电压、电流数据进行处理，计算出功率因数。 3.4 过流保护子程序 根据 A/D 采样程序判断当输出大于 90w 时即为电流大于 2.5A，将对应 IO 拉 高关闭 BUCK 电路。 3.5 OLED 显示子程序。
第一章 方案论证 1.1 总体方案论证 UCC28019 芯片校正功率因素采用 Boost 拓扑，输入与输出具有一定的压差 则会具有良好的功率因素调整效果， 同时题目要求输入交流电压在 20-30V 调节， 这时候如果 UCC28019PFC 模块单纯的把电压升至 36V 则在交流电压大于 25.5V 左右时芯片不正常工作。因此该方案先将电压升至 50V 以取得可观的输入输出 压差。再通过一级 Buck 降压电路实现 36V 稳定的电压输出。为力求达到 95%的 电源效率，该方案放弃了整流桥整流方案而采用同步整流设计，采用整流桥方案 则有约 2VF _ BRIDGE
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。
2013全国电子设计竞赛AC-DC变换电路(A题)设计报告+++资料
2013年全国大学生电子设计竞赛单相AC/DC变换电路（A题）2013年9月7日摘要本系统以Boost升压斩波电路为核心，采用PFC功率因数校正专用控制芯片UCC28019产生PWM波形，进行闭环反馈控制，从而实现稳压输出。
实验结果表明：电源进线的交流电压和负载电流在比较宽的范围内变化时，电源输出直流电压能够保持较高的稳定性，电源交流输入功率因数达到89%，效率达到92%，具有良好的电压调整率和负载调整率，此外，本系统还具有输出2.5A过流保护，输出功率因数的测量与显示功能。
关键词：开关电源UCC28019 Boost电路功率因数校正【Abstract】This system in order to Boost the Boost chopper circuit as the core, adopts PFC control chip dedicated power factor correction UCC28019 PWM waveforms, the closed-loop feedback control, so as to realize the voltage output. The experimental results show that the power supply into line voltage and load current changes in a comparatively wide scope, can maintain the stability of the high power output dc voltage, power supply ac input power factor reaches more than 89%, efficiency of 92%, has the good voltage regulation and load regulation, In addition, this system also has 2.5 A output over-current protection, the measurement and display of power factor of the output.目录1系统方案 (1)1.1 DC／DC变换模块的论证和选择 (1)1.2 PFC控制方案的论证和选择 (2)2系统理论分析与计算 (2)2.1电路设计的分析 (2)2.1.1主电路的分析 (2)2.1.2控制电路的分析 (3)2.1.3功率因数测量电路的分析 (6)2.2主回路器件的选择及参数计算 (6)2.3 PFC控制电路参数计算 (9)3电路与程序设计 (10)3.1电路的设计 (10)3.1.1系统总体框图 (10)3.1.2 主电路子系统框图与电路原理图 (11)3.1.3 辅助电路子系统框图与电路原理图 (12)3.1.4辅助电源 (12)3.2程序的设计 (13)3.2.1程序功能描述与设计思路 (13)3.2.2程序流程图 (13)4测试方案与测试结果 (14)4.1测试方案 (14)4.2 测试条件与仪器 (15)4.3 测试结果及分析 (15)4.3.1测试结果(数据) (15)4.3.2测试分析与结论 (16)附录1：电路原理图 (17)附录2：源程序.............................................. 错误！未定义书签。
单相ACDC变换电路设计
题目：单相AC-DC变换电路（A题）摘要本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统在AC-DC变换电路中采用基于SG3525的推挽式升压对交流信号经过整流滤波后的直流信号进行升压变换；由AD芯片TLC549和单片机STC89C51组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器1602作为系统的状态和运行数据显示屏。
该系统由AC-DC变换电路，功率因数提高电路，测量与显示等几个模块构成。
通过实际测试，该系统在指定条件下能够使输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A；负载调整率，电压调整率，功率因数的测量与误差控制，输出过流保护功能等基本要求均得以实现；功率因数的校正达到了发挥部分的要求。
另外，系统还增加了实时输出电压电流数据显示等实用功能。
一方案论证1．DC-DC升压方式的比较与选择在AC-DC变换电路中，先对交流电压进行整流滤波得到直流电压，在对其进行DC-DC升压变换。
因此首先选择DC-DC升压方式。
方案一：全桥加DC-DC变换方式。
脉冲变压器原边是两个对称线圈，两只开关管接成对称关系，轮流通断。
推挽式电源电压利用率高、输出功率大、能实现较大的升压比、两管基极均为低电平、输入输出隔离，驱动电路简单。
主要缺点：变压器绕组利用率低、对开关管的耐压要求比较高（至少是电源电压的两倍）。
方案二：全桥加滤波器变换方式。
由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原边。
与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。
主要缺点：使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路较复杂。
方案三：全桥和PFC以及DC-DC变换方式。
利用控制芯片输出的PWM波形来控制开关管的通断，并设计合理的主电路上的电感电容值来控制开关管的通断时间，从而达到升压的目的。
这种电路使用的外部原件最少、调试容易、成本低、效率高。
缺点：负载侧电流波动大。
综合考虑，我们选择方案一。
2．功率因数调整方案的比较与选择方案一：有源功率因数校正电路。
AC-DC转换器的工作原理
AC/DC转换器的工作原理AC-AlternaTIngcurrent是交流的意思，DC-Directcurrent是直流的意思，AC/DC 变换是将交流变换为直流，AC/DC转换器就是将交流电变为直流电的设备，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。
一：AC/DC转换器的工作原理-工作原理交流电转换为直流电称为整流，而直流电转换为交流电称为逆变。
逆变要比整流复杂得多。
常用的有两种方法，一种是先通过SPWM方式，调制出正弦波波形（如果方波也可以的话，这步可以省略），然后通过一个H桥切换输出电压极性，这要求H 桥的切换与SPWM电路同步，技术上较复杂但这种方式的效率好像很高，所以不少逆变器都是这种方式。
将直流电源转变为交流电使用的设备就是叫“逆变器”原理基本是将直流电送到用于逆变输出的三极管，利用接在该管子回路上的变压器等元器件对管子形成正反馈而使管子产生“震荡”电流（起振）而变为交流输出，如果需要比较“严格”的电流输出波形，则还要接入有关电子元器件，组成对输出波形进行整形的电路。
一般通过二极管整流电路或电子开关电路，都可将交流电转换为直流电。
AC/DC转换器的工作过程图整流电路，是将工频交流电转换为脉动直流电；滤波电路，将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分；稳压电路，采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。
1整流--即把交流调整成直流，换句话就是使交流的正玄波调整到的X轴上方。
但是现在还只是脉冲的。
主要元件是二极管。
整流方式：全波整流（桥式整流，有专门的元件或用4个二极管）、半波整流（x以下的波损失掉，电流不是连续的。
用一个二极管做）。
2滤波--把波形调整成平稳的直流（可用电容）另：根据需要的电压，可以在整流之前做变压。
一般来讲整流电路有如下几种方法：半波整流电路：半波整流就是利用二极管的单向导电性能，使经变压器出来的电压Vo只有半个周期可以到达负载，如下：单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管具有单向导电性。
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。
dc-ac原理
dc-ac原理
直流到交流（DC-AC）变换器是一种电路或装置，用于将直流电源转换为交流电源。
它由一个直流输入端和一个交流输出端组成。
该原理基于使用电子器件，如晶体管、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极性晶体管）等，通过控制开关来实现电源电压的变换。
在原理中，直流电源首先经过一个称为逆变器的电路，将其转换为交流电压。
这个逆变器电路通常由一组开关元件构成，例如MOSFET或IGBT，它们按照特定的时序被打开和关闭。
这样的开关操作导致直流电源输出的电压和电流在一段时间内在正负值之间变化。
这种时序开关的操作形成了一个波形，可以看作是一系列频率和幅度可调节的方波。
通过控制开关元件的时序，可以产生所需的交流输出波形。
通常，一个控制电路被用来确定开关的状态，以便在适当的时间点打开或关闭逆变器电路。
这样，交流输出的频率和幅度可以在设计的范围内进行调整。
由于DC-AC变换器的设计复杂且需要精确的控制，因此通常使用微控制器或数字信号处理器（DSP）等集成电路来实现控制功能。
这些控制器可以根据用户的需求对输出进行调整，并保证系统的稳定性和可靠性。
总的来说，DC-AC变换器的原理是通过逆变器电路和精确的控制来将直流电源转换为所需的交流电源。
这种变换器在许多
应用中都起着重要的作用，例如太阳能发电系统、家用电器和工业控制系统等。
AC-DC变换器(整流和有源逆变电路)
1π
20
2U2sintd(t)0.4U 52
电源变压器副边电压有效值为U2
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
表5-2 单相半波不控整流电路阻感负载时各区间
u2
ud
L eL
各区间工作情况
R b)
感性负载ω时t ，直流 0～π 电压将出现负值，
π～ωt1 ωt1～2π
u2 O
t1
2
降低了直二流极平管均导电 t 压 通情况
AC
+ -
R
AC + -
ud
VD2
VD1
-
AC +
R
-
AC +
ud
VD2
b)
c)
d)
图5-2 单相全波整流负载电压波形 a)单相全波整流电路负载电压波形 b)单相全波整流电路 c)交流输入正
半周整流电路工作图 d)交流输入负半周整流电路工作图
5.2.1 单相不控整流电路
表5-4 单相全波整流电路各区间工作情况
ωt 二极管导通情况
负载电压ud 负载电流id 整流二极管电流iVD1 续流二极管电流iVD2 整流二极管端电压 uVD1 续流二极管端电压 uVD2
0～π VD1导通、 VD2截止 u2 水平直线 矩形波
0 0
π～2π VD1截止、 VD2导通 0
0 矩形波 u2
-|u2|
0
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
AC-DC电源的设计原理
AC/DC 电源的设计原理
1、输入整流滤波单元
本设计电源的输入电压是50Hz 交流电压85～265Vac，需要整流成直流再参与变换。
最简单的方法是整流桥整流，50Hz 交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压，再通过输入滤波电容得到直流高压。
1)整流桥的选择
整流桥的主要参数有反向峰值电压VRR(V)，正向压降VF(V)，平均整流电流IF(A)，正向峰值浪涌电流IFSM(A)，最大反向漏电流IRM(μA)。
整流桥的反向击穿电压VRM 应满足下式要求：
VRM>1.25*1.4Vinmax 即1.25*1.4*265=450 V
应选耐压600V 的整流桥
整流桥额定的有效值电流为IF，应当使IF≥3IRMS。
计算IRMS 的公式如下：
IRMS= Is= P/η/Vs=2.5/0.75/110=30.3 mA。
开关稳压电源的应用和设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
WEBENCH® Power Designer
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
Questions and
Answers
模 拟电子技术
五、开关型稳压电源的设计
模 拟电子技术
电源新技术
模 拟电子技术
电源新技术
模 拟电子技术
本章作业： 10.1.1 10.2.1 10.2.7
模 拟电子技术
本章小结
线性
直
稳压 组成
流
电源
稳
压
电 源 开关
稳压 分类
电源
降压 整流
模 拟电子技术
变压器匝数比，容量等 波形分析，指标计算
滤波 稳压
滤波电容计算 反馈类型，稳压原理 三端集成稳压器使用
串ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ降压
开关管状态
如何储能
并联升压
波形分析
知识检测：
模 拟电子技术
1、具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时， 调整管处于 放大 工作状态。 若要求输出电压为18V，调整管压降为6V， 整流电路采用电容滤波，则电源变压器次级电压有 效值应选 24 V。(放大，开关，饱和，18，20，24)
知识检测：
模 拟电子技术
10.0 引言 10.1 小功率整流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 10.3 开关稳压电路
四、开关型稳压电源的应用
一种采用原边反馈的恒流恒压输出AC--DC变换器的设计与实现的开题报告
一种采用原边反馈的恒流恒压输出AC--DC变换器的设计与实现的开题报告一、选题背景及意义AC-DC变换器是电子领域中常见的一种电源电路，广泛应用于LED 照明、无线充电、家电电子等领域。
AC-DC变换器的功率转换效率高、稳定性好、易于控制、输出电流恒定等特点得到了广泛的关注和应用。
在实际应用中，为了保证输出电流的稳定性和可靠性，需要采用恒流控制和恒压控制，使得输出电流和电压保持恒定，并且在负载变化时能够自动调节，实现输出的高效、精确和稳定。
因此，对恒流恒压输出AC-DC变换器的设计与实现具有较大的研究价值和实际应用意义。
二、研究内容和技术路线本课题研究的是一种采用原边反馈的恒流恒压输出AC-DC变换器的设计与实现。
该变换器的输入端采用全桥整流电路，输出端采用电感耦合反馈和高频开关技术，实现了输出电流和电压的恒定控制，能够广泛适用于LED照明、无线充电、家电电子等领域。
具体的技术路线如下：（1）根据电路基本原理和恒流恒压控制思路，设计变换器电路的主要参数和控制电路，确定电路的拓扑结构和工作原理。
（2）基于MATLAB/SIMULINK平台建立变电器的数学模型，分析电路的动态特性和稳态性能，以及电路的失控现象和稳定性问题。
（3）基于工程实践和仿真验证，改善电路的性能和稳定性，并进行实际物理实验，验证电路设计和仿真结果的正确性与可靠性。
三、研究预期成果本课题最终实现的成果是一种高效、可靠、精确的恒流恒压输出AC-DC变换器，能够满足实际应用中对高稳定性和高精度的要求，具有较好的市场前景和发展潜力。
同时，通过本课题的研究，还能够探索恒流恒压控制在电源电路中的实现方法和关键技术，促进电源电路研究的发展和创新。
反激式开关电源的设计计算
二、AC-DC 变换器的功能框图：
交流 220V 电压经过整流滤波后变成直流电压 V1，再由功率开关管（双极型或 MOSFET）斩波、高频变压 器 T 降压，得到高频矩形波电压，最后通过整流滤波器 D、C2，获得所需要的直流输出电压 Vo。脉宽调制 控制器是其核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通断状态，来调节输 出电压的高低，达到稳压目的；锯齿波发生器提供时钟信号；利用误差放大器和比较器构成闭环调节系统。
反激式开关电源的设计计算 一、反激式开关电源变换器：也称 Flyback 变换器，是将 Buck/Boost 变换器的电感变为变压器得到的，
因为电路简洁，所用元器件少，成本低，是隔离式变换器中最常用的一种，在 100W 以下 AC-DC 变换中普 遍使用，特别适合在多输出场合。其中隔离变压器实际上是耦合电感，注意同名端的接法，原边绕组和副 边绕组要紧密耦合，而且用普通导磁材料铁芯时必须有气隙，以保证在最大负载电流时铁芯不饱和。
三、设计步骤：
1. 基本参数： 交流输入电压最小值 Umin 交流输入电压最大值 Umax 电网频率 Fa：50Hz 或 60Hz 开关频率 f：大于 20kHz，常用 50kHz～200kHz 输出电压 Vo 输出功率 Po
损耗分配系数 Z：代表次级损耗与总损耗的比值，一般取 0.5 电源效率 k：一般取 75～85%。低电压（5V 以下）输出时，效率可取 75%，高压（12V 以上）输出，效率 可取 85%；中等电压（5V 到 12V 之间）输出，可选 80%。 2. 确定输入滤波电容 Cin： 对于宽范围交流输入（85～265Vac） ，C1/Po 的比例系数取 2～3，即每输出 1W 功率，对应 3uF 电容量 对于 100V/115V 交流固定输入，C1/Po 的比例系数取 2～3，即每输出 1W 功率，对应 3uF 电容量 对于 230V±35V 交流固定输入，C1/Po 的比例系数取 1，即每输出 1W 功率，对应 1uF 电容量 若采用 100V/115V 交流倍压输入方式，需两只容量相同的电容串联，此时 C1/Po 的比例系数取 2 3. 直流输入电压最小值 Vimin 的计算：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AC/DC（开关型）电源变换器的设计
i 问题的提出
随着生产的发展和技术的进步，特别是各种具有整流入端的电力电子负载的广泛应用，即各种非线性的时变的负载和设备的大量涌现，电力系统中产生大量谐波并对电力系统的安全运行产生威胁。
电力系统的谐波问题和低功率因数问题，主要由各种中小负载和设备的电子电源电源和电力电子装置造成的，它们是最严重的污染源。
因此应采用有效的措施，降低电子电源和电力电子装置的谐波，提高功率因数。
目前绝大部分电子电源都采用的非控二极管整流、滤波大电容和开关稳压电路结构，把AC电源变换成DC电源。
这种AC／DC变换电路的输入电压虽为正弦波，但输入电流却发生了畸变，，造成电网侧输入电流严重的非正弦化输入电流非正弦化必然导致电流总谐波失真(THD)高和功率因数(PF)低(这种AC／DC变换器线路功率因数一般只有0．5～0．7，造成的谐波含量很高，仅3次谐波就达6O 以上)，影响整个电力系统的电气环境及用电设备的安全经济运行。
2 有源功率因数校正功率因数校正(APFc)原理
提高电子电源的功率因数，抑制其电流谐波畸变，目前有无源校正和有源校正两种方案。
无源校正是在电路中串联(或并联)无源LC谐振回路，使电路入端电流接近正弦波；有源校正是在电路中加入有源控制电路，使入端电流在一定程度上可控，从而校正电流波形，实现低谐波，高功率因数；有源校正电路比无源校正电路在效率、重量和成本等方面均有优势。
因此对中小功率应用，最有效的措施是采用有源功率因数校正技术。
有源校正方案在实现过程中，有降压变换型、升压变换型和反激变换型。
其中降压变换型功率因数校正电路的输出电压难于控制}而反激变换型功率因数校正电路的峰值电流比较高，所以功率容量差；升压型功率因数校正电路的输入电压范围宽，一般认为是最合适的电子电源功率因数校正电路。
升压型有源功率因数校正技术主要是控制已整流后的电流，使之在对滤波大电容充电之前，能与整流后的电压波形同相，从而避免了电流脉冲的形成，达到改善功率因数的目的。
电路原理，在工作过程中，输入电感L。
中的电流受到连续监控和调节，使之能跟随并与整流后单相正弦电压成比例。
通过乘法器实现由输入误差信号V 和输入电压来调控正弦基准电流I 的幅度，从而达到调整输出电压的目的。
有源功率因数校正电路尽管作用明显，但控制电路比较复杂，随着电子技术的发展，专用于APFC的Ic电路已对设计高功率因数、低谐波失真的各类电子电路提供了技术支持。
3 MC34261的电路结构与特点MC34261单片Ic主要采用双列直播式8脚塑封，其引脚定义。
其中脚1( VFB )为反馈电压输入端}脚2(COMP)为误差放大器输入端，与脚1接有补偿元件；脚3(MULT IN)为乘法器输入端；脚4(c．S+)为电流传感输入；脚5(I一)为零电流检测输入；脚6(GND)为接地脚；脚7(V。
)为PWM 驱动输出端，直接驱动MOSFET；脚8(V )提供正电源电压。
MC34261由内部电源、欠压锁定、误差放大器、一象限乘法器、电流传感比较器、零电流检测器、电流检测逻辑及驱动输出等单元电路组成。
内部功能框图。
MC34261 的启动阀值电压为10土0+8V，启动电流是0．3mA，工作电流典型值是7．1mA，峰值驱动输出电流为0．5A，动耗不大于0．8W。
除欠压锁定之外，MC34261的保护功能还包括输出箝位、峰值电流限制等。
MC34261属于可变频率不连续电流型功率因数控制Ic。
与固定频率不连续电流型控制 Ic比较，MC34261可提供更高的APFC 能力和更低的liD。
MC34261的引脚排列和引脚功能与SILICINGENERAl 公司的SG3561A 和三星公司的KA7524相同，性能等效于西门子公司的TDA4817，但引脚排列不同。
以升压型有源功率因数校正IC电路MC34261为基础的(开关)电源变换器的设计思想是把MC34261作为APFC前置调节器，置于二极管整流电路中，监控入端电流，使电流波形跟踪电压波形的变化，调整入端电压、电流的相位，达到抑制电流谐波、提高电源变换器的田4 l 由MC34261控制的AC／OC(开关)电源变换器电路。
其基本工作过程是，工频市电经LC射频驱动Q再次导通，Q可等效为由Ic控制的开(RF)滤波和桥式整流后，得到正弦半波直流脉关K，由MC34261控制的APFC开关电源的冲电压。
通过的电流首先向cs充电，当cs 开关特性。
上的电压达到的约10V时，控制器Ic被启动并开始工作。
正弦半波直流电压经R 、R 组成的分压器分压通过脚3输入到Ic的一象限乘法器。
在滤波大电容c 上的直流输出电压V被电阻分压器中R。
取样，经脚l输入到Ic中的误差放大器的反相输入端，与2．5V的基准电压比较并放大，输出一个直流误差电压也送到乘法器，乘法器的主要作用就是保证AC输入电流Im跟踪输入电压v 的变化。
流经开关功率管MOSFET(Q)的导通电流在R 上转换成电压信号，经R，、C。
组成的低通滤波器滤渡，通过脚4输出到1c的PWM 比较器，由升压电感L的副绕组，将L中的电流信号取样并经脚5输入到1c中的零电流检测器，这样1c中的逻辑电路的触发，同时受到电流传感比较器和零电流检测器的输出信号的控制，并保证Ic的脚7在同一时刻只有一个PWM脉冲输上。
当L中电流由0增到最大值的过程中，Q导通，而二极管D 中无电流通过；当I 从最大值下降直到变为0之前，Q则截止，而D 中有电流通过；一旦降至零，Ic脚7就输出PWM 脉冲。
4．1 APFC型AC／DC电源变换器电路结构和工作波形
由MC34261控制的APFC型(开关)稳压电源电路结构。
驱动Q再次导通，Q可等效为由Ic控制的开关K，由MC34261控制的APFC开关电源的当cs 开关特性由于Ic的控制作用，L中峰值电流的包络曲线紧紧跟踪AC输入电压的变化，在APFC电子电源变换器电路中，Ic脚7输出驱动电压n 电感电流 “AC输入电压和输入电流Ii,v等渡形。
由于AC输入电压V 和DC输出电压vw都受到Ic的监控，1c通过输出PWM 驱动脉冲控制MOSFET 的开关时间，故在APFC电路的输出端可产生高度稳定的直流电压。
当．一旦升高时，Ic脚7就输出宽一些的驱动脉冲，使MOSFET导通时间变长，从而使降至设定的稳压值值得说明的是，这种开关稳压电源要求DC输出电压必须高于峰值AC输=入电压，因此对MOSFET的耐压要求较高，在设计时，须引起注意。
采用升压型APFC技术设计的AC／DC(开关)电源变换器具有明显的优点，对于我们设计高功率因数、低谐波含量的工业负载具有积极意义。
本文的目的是使每一个电子系统工程师意识到对他们所设计的每一个工业负载或设备，应把降低谐波、提高功率因数作为系统设计的一个重要指标之一。
与其把电力系统污染后，再被动地进行治理和补偿，不如我们主动地把工业负载或设备的电子电源和电子装置设计成低谐波、高功率因数的非污染源，自觉维护电力系统的电气环境，提高我国工业设备的用电质量。