开关电源文献综述.doc

文献综述引言 21世纪我国通信、信息、家电和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源,相控电源将逐渐被淘汰。经过 20 多年的不断发展,开关电源技术有了重大的突破和进步。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化,功率 MUSFET 和IGBT 可使中小型开关电源工作频率达到 400KH Z,软开关技术使高频开关电源的实现有了可能,它不仅可以减少电源的体积和重量,而且提高了电源的效率;控制技术的发展以及专用控制芯片的生产, 不仅使电源电路大幅度简化,而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高[1]。开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化,并使开关电源进入更广泛的领域,特别是在高新领域的应用,推动到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资源与保护环境方面都具有深远的意义[3]。21世纪开关电源的发展技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面:①小型化、轻量化、高频化;②高可靠性;③低噪声;④采用计算机辅助设计和控制[4]。主体开关电源的基本构成如图 1 [6] 所示,其中 DC/DC 变换器用于进行功率转换,是开关电源的核心部分,此外还有软启动、过流与过压保护等电路。输出采样电路检测输出电压变化,并与基准电压进行比较,误差电压经过放大及脉宽调制( PWM )电路,再经过驱动电路控制功率器件的占空比,从而达到调整输出电压大小的目的。 DC/DC 变换器有多种电路形式, 常见的有工作波形为方波的 PW M变换器以及工作波形为准正弦波的谐振型变换器,在本设计中采用 PW M变换器来控制功率器件的占空比。本设计主要由四个部分组成: 1) 整流滤波电路; 2 )升压斩波电路; 3) PWM 脉宽调制电路; 4)按键显示电路。 1. 单相桥式整流滤波电路单相桥式整流滤波电路如图 2 [1]所示。负载 R L 未接入(开关 S 断开)时的情况:设电容器两端初始电压为零,接入交流电源后,当v 2为正半周时,v 2通过 D 1、D 3向电容器 C充电; v 2为负半周时,经 D 2、D 4向电容器 C充电,充电时间常数为。 DC/DC 变换比较放大器驱动器 PWM R 1 U i U 0R 2 图1 开关电源的基本构成 1 其中 R int包括变压器副绕组的直流电阻和二极管 D 的正向电阻。由于 R int一般很小,电容器很快就充电到交流电压 v 2的最大值,极性如图 2所示。由于电容器无放电回路,故输出电压(即电容器 C两端的电压 v C)保持在,输出为一个恒定的直流,如图 3中?t<0(即纵坐标左边)部分所示。因t d一般较大,故电容两端的电压 v C按指数规律慢慢下降,其输出电压 v L=v C, 如图 3的ab段所示。与此同时,交流电压 v 2按正弦规律上升。当 v 2>v C时,二极管 D 1、 D 3受正向电压作用而导通,此时 v 2经二极管 D 1、D 3一方面向负载 R L提供电流,另一方面向电容器 C充电(接入负载时的充电时间常数 t c=(R L||R int)C≈R intC很小) , v C将如图 3中的 bc段,图中 bc段上的阴影部分为电路中的电流在整流电路内阻R int上产生的压降。v C随着交流电压 v 2 升高到接近最大值。然后,v 2又按正弦规律下降。当 v 2<v C时,