寬輸入電壓高頻開關電源的研究與實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代電子設備離不開可靠的電源,且對電源的要求越來越高.與傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調整穩(wěn)壓電源不同,開關型穩(wěn)壓電源(開關電源)采用功率半導體器件作為開關,通過控制開關的占空比來調整輸出電壓.經(jīng)半個多世紀的發(fā)展,開關電源因其具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點,已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源.開關電源的主要組成部分是DC-DC變換器.論文首先分析了Buck變換、Boost變換、Buck-Boost變換和Boost-Buck變換這四

2、種電路拓樸的工作原理,然后討論了正激變換、半橋變換和全橋變換的電路拓樸,最后詳細研究了反激變換.反激變換是從Buck—Boost變換演變而來的,將反激變換電路中的單個功率開關管用兩個替代,并在每個功率開關管上并聯(lián)一個箝位的快恢復二極管而形成的雙晶體管反激變換電路,能大大降低功率開關管承受的開關應力,且不需要消磁電路,非常適用于高輸入電壓的開關電源.開關電源的另一重點是控制電路.開關電源有三種控制方式:脈沖寬度調制(PWM)、脈沖頻率調制

3、(PFM)、脈沖寬度頻率調制(PWM-PFM).論文首先對PWM、PFM、PWM-PFM的控制原理及工作特點進行了比較,PWM-PFM控制兼有PWM和PFM的特點,能同時實現(xiàn)頻率和占空比的變化,因而具有更好的調制性能.然后對一種采用分立元件實現(xiàn)的PWM-PFM控制電路進行了詳細的分析,該控制電路元件數(shù)量少、實現(xiàn)簡便,能實現(xiàn)開關電源的寬電壓輸入范圍.磁性元件在開關電源中起著非常重要的作用,如儲能、變壓、濾波等.論文簡要介紹了磁性元件磁芯的

4、四種工作狀態(tài),對高頻開關電源反激變壓器的設計中主要參數(shù)的確定、磁芯和高頻勵磁線的選擇進行了深入的研究.為了提高開關電源的可靠性及減少電磁干擾,開關電源必須具有性能完備的保護電路和降低電磁干擾的措施.論文對開關電源的各種保護電路及電磁干擾產(chǎn)生的機理及減少電磁干擾的方法也進行了較詳細的論述.最后的開關電源樣機的測試結果表明,采用雙晶體管反激變換電路和脈沖寬度頻率調制控制技術,能實現(xiàn)適應輸入電壓大范圍波動的高頻開關電源.該電源具有高可靠性,能