开关电源设计毕业论文.docx

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1、开关电源设计毕业论文目录1绪言1L1课题背景21.2 选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义21.3 本课题主要的研究内容32系统设计方案与论证42.1 课题研究的基本要求42.2 方案论证42.3 2. 1 DC/DC电路模块方案42. 2. 2 MOSEFT驱动电路方案73. 2. 3单片机选择方案74. 2. 4检测采样方案85. 2.5系统框图83硬件电路设计95.1 变压整流滤波电路95.2 辅助电源的设计115.3 Buck电路参数选择原理和计算123. 3. 1参数选择原理123. 3.2电感值的计算153. 3.3滤波电容的计算156. 3. 4开关管的选择和开关管保护电路

2、设计163.4驱动电路的设计181R2110是驱动性能优良的集成芯片。他的自举悬浮驱动电源可以同时驱动同一桥的上下两个开关器件，驱动电压高达500V,工作频率500kHz,并具有电源欠压保护关断逻辑。芯片还有一个封锁两路输出的保护段SD,在SD输入高电平时，路输出均被封锁。IR2110的这些优点给设计带来了极大的方便，特别是自举悬浮驱动电源大大简化了驱动电源的设计。IR2110的自举电容的选择应满足下式19c 2。，1 匕cTT5(3-18) 193.5 采样电路设计193.6 保护电路的设计204软件部分设计214.1 AVR128 简介214.2 PWM波的产生224.3 AD 采样255

3、系统调试及结果分析276总结与展望306. 1总结306. 2展望30致谢31参考文献321 张占松，蔡宣三.电源的原理与设计M.北京：电子工业出版社，1998： 18-22322 王兆安，勋明.电力电子设备设计和应用手册(第二版)M.北京：机械工业出版社,2002： 35-44 323 倪东海，蒋玉萍.开关电源专用电路设计与应用M.北京：中国电力出版社，2008： 18-22324 杨恒.开关电源典型设计实例精选M.北京：中国电力出版社，2007： 76-88 325 刘胜利，李龙文,高频开关电源新技术应用M.北京：中国电0-442-20397-7 326 李龙文.最新开关电源设计程序与步骤

4、M.北京：中国电力出版社，2008. 66-72 327 沙占友.单片机开关电源的最新应用技术M.北京：机械工业出版社，2002： 45-56 328 周志敏，周纪海，纪爱华.开关电源实用电路M.北京：中国电力出版社，2005： 55-62 329 王鸿铉.实用电源技术手册M.上海：上海科学普及出版社，2002. 3210日户川治郎.何伟仁译.实用电源电路设计手册M.北京：中国计量出版社，1990 3211阮新波，严仰光.直流开关电源的软开关技术M.北京：科学出版社,2000： 37-45 3212何希才.新型开关电源设计与应用M.北京：科学出版社，2001.66-88 3213阮新波，严仰光

5、.脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术M .北京：科学出版社，1999： 144-146 3214 McLyman, Co I one I Wm. T. , Transformer and InductorDes i gn Handbook M, Maree I32Dekker, New York, 1978. ISBN 0-8247-6801-9 3214 Smith, Steve, Magnet i c componentsM, Van NostrandReinhoId, New York, 1985. ISBN3215王兆安，刘进军.电力电子技术M.北京：机械工业出版社，2009：

6、162-182 3216杨荫福，段善旭，朝泽云.电力系统装置及系统M.北京：清华大学出版社，2006： 21-453217刘克琦，张文义，陈向阳,智能大功率PWM充电电源的研制J .哈尔滨铁道科技(工作研究),2000.6, 11 (2) :14-16 3218 Enr ique J M, Andu jar J M, Boh6rquez M A. A rel iable,fast and Iow cost maximum power piont tracker for photovoltaicappl icationsJ. Solar Energy, 2010, 84： 79-89 3219

7、Taf i k Duru H A max i mum power track i ng a Igor i thm basedon lmppt=f(Pmax) funct i on for match i ng pass i ve and ac-t i veIoads to a photovoltaic generator J. Solar Energy, 2006,80： 812-822 3320李绍武.Proteus在电力电子教学中的应用J.中国电力教育；010(9)： 85-86 3321刘陵顺，芳忠山.种高精度开关稳压电源的设计J.仪表技术，2001.4, 20 (4) : 45-47

8、3322李绍武.基于AVR单片机的风能太阳能控制器设计J.湖北民族学院学报：自然科学版，2010(2)： 174-1763323 AkhIaque-E-RasuI Sha i kh, Ganesan Rajamohan. Buck Ii ngAna lysis of Tapered Laminated Composite PIates Us i ng RitzMethodJ.材料科学与工程：中英文版，2011 (3)： 253-265. . 3324史平君,实用电源技术手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，2003:56-78 3325赵良炳.现代电力电子技术基础M.北京：清华大学出版社，2000

9、： 102-1103326史平君，实用电源技术手册M,沈阳：辽宁科学技术出版社，2003:86-87 33附录341绪言开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点，应用越来越广泛，从70年代开始，并用轻量高频变压器替代笨重的工频变压器。高效的开关电源飞速发展,逐步替代传统的的线性电源，开关电源不需要较大的散热器，开关电源自20世纪90年代问世以来，便显示出强大的生命力，并以其优良特性倍受人们的青睐。近年来，开关电源在通信、工业自动化、航空、仪表仪器等领域的应用越来越广泛。随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、模块化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。随着高频

10、开关电源技术和应用电子技术的高速发展，直流高频开关电源依靠它的高精度、低纹波及高效率等优越性能，正在逐步取代传统的线性电源。同时，高频开关电源系统的高速响应性能、输出短路电流限制及稳压和稳流等优点也使其负载的使用寿命大大增加。评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过流、短路等保护电路。同时，在同一开关电源电路中，设计多种保护电路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视“叫许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严

11、重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合出许多毛刺尖峰，甚至出现畸变。大量的谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波污染”，一方面电流流过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网电压也发生畸变;另一方面，会造成电路故障，使用设备损坏。因为它没有采用有源功率因数校正，功率因数较低，只达到0.9,如果采用有效的功率因数校正，功率因数可以达到0.99以上。开关电源输入端产生功率因数下降问题，利用有源功率因数校正电路，成本只增加5%,成功解决了这个问题。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种校正功率因数的方法。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz,用MOS

12、FET管制成的500kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下，由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性能的影响减至最小，新型的电源

13、电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，从而可大大的提高工作频率，提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源。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。1.1 课题背景随着电子技术的飞速发展，电子产品的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，对供电电源的要求也越来越灵活多样。开关电源是现代电子设备的“心脏供血系统: 他能把电网提供的强电和“粗电”变换成各种电器设备和仪器所需要的

14、高稳定度得“精电”和“细电”。现代电子设备中使用的直流稳压电源有两大类：线性稳压电源和开关性稳压电源。所谓线性稳压电源就是起调整管工作在线性放大区，这种电源最大的缺点是变换效率低，一般只有35%60%左右。开关电源的开关管工作在开关状态，其主要优越性就是变换效率高，可高达75%90%。开关电源具有很大的发展前景，但是随其高频化带来的问题也越来越多，所以值得研究。L2选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义目前开关电源的使用对象涵盖了包括空间技术、计算机、通信、仪器仪表、汽车电子、照明电器及家用电器等领域，几乎可以说是只要有电子产品的地方就有开关电源的用武之地。开关电源的诞生历史虽然短暂，但是开关电源技术的发展却是日新月异。从最早的自激振荡式(RCC)到反激振荡式(Flyback),再到正激式(Forward)。从硬开关(Hard Switching)到软开关(SoftSwitching),包括 ZVSCZero Voltage Switching)xZCS(Zero Current Switching)。从当初 60%70%的转换效率到现在的80%90%的转换效率(甚至更高)；从当初不考虑待机功耗到要求待机功耗必须小于1W。开关电源技术的迅速发展与市场领域的进一步扩大，顺应了电子产品市场的需要。传统的晶体管串联调整稳压器，虽有输出纹波小，