24V5A半桥式直流开关电源设计_课程设计报告.doc

电力电子课程设计报告
直流开关电源的设计
学院: 信息科学与工程学院
专业: 电气工程及其自动化

目录
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技术参数: 1
设计要求: 1
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DC/DC变换器设计 4
DC/DC变换器总体概述 4
半桥式DC/DC典型电路如下 4
PWM DC/DC变换器的工作原理 5
DC/DC变换器参数计算 5
9
9
输出电感的设计 9
输出电容的计算 10
整流输出二极管计算 11
驱动电路设计 12
MOSFET管的基本工作原理 12
IR2110芯片介绍 13
半桥驱动电路分析图如下 14
半桥驱动器器件参数选择 16
PWM控制电路设计 16
PWM控制变换原理 16
SG3525的封装图 17
SG3525芯片介绍 18
SG3525参数计算 18
反馈电路设计 18
4. 电路原理图与波形图汇总 19
电路原理图 19
主电路原理图 19
PWM控制电路原理图 19
驱动电路原理图 20
各部分电路波形图 20
单相桥式整流电路电压波形图 20
MOSFET驱动电路波形 21
5. 主电路元器件清单 21
6. 电路仿真 22
仿真技术总体简介 22
SPICE和PSPICE仿真程序介绍 22
仿真图表 23
平均整流输入电压如下 23
交流输入均方根电压如下 23
平均桥二极管 Pd 24
峰值到峰值输出纹波电压 24
频率 25
效率 25
总输出功率 26
7. 设计总结与感想 27
8. 致谢 27
9. 参考文献 27


技术参数:
装置输入电源为单相工频交流电源(220V+20%),输出电压Vo=24V,输出电流Io=5A,最大输出纹波电压100mV,工作频率f=100kHz。
设计要求:
1) 设计主电路,建议主电路为:整流部分是桥式二极管整流,大电容滤波,DC/DC 部分采用半桥变换器,主功率管用MOSFET;
2) 选择主电路所有图列元件,并给出清单;
3) 设计MOSFET 驱动电路及控制电路;
4) 绘制装置总体电路原理图,绘制:①单相桥式整流电路各点电压波形;②MOSFET 驱动电压、全桥电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形(将①②波形分别汇总绘制,注意对应关系);
5) 利用仿真软件分析电路的工作过程
6) 编制设计说明书、设计小结。


开关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,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。直流开关电源功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的直流电压(精电)。

直流输出
输出整流
DC/DC变换器
整流滤波
220V交流输入
取样反馈
PWM
驱动器
直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离分为隔离式和非隔离式转换器。开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部分组成。

PWM开关电源的工作过程是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在晶体管上的伏安乘积(即功率半导体器件上所产生的损耗)是很小的,通过斩波把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波