摘 要
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。高频开关电源具有体积小、重量轻、频率高、输出纹波小等特点，正逐步取代相控电源。针对这种趋势，本文研制了电压0V～60V连续可调，输出电流最大4A的开关电源。
论文首先介绍了电力电子技术及器件的发展和应用，具体阐明了国内外开关电源的发展和现状，研究了开关电源的基本原理，拓扑结构以及开关电源在电力直流操作电源系统中的应用，介绍了连续可调开关电源的设计思路、硬件选型以及TL494在输出电压调节、过流保护等方面的工作原理和具体电路，设计出一种实用于电力系统的开关电源，以替代传统的相控电源。该系统以MOSFET作为功率开关器件，构成半桥式Buck开关变换器，采用脉宽调制(PWM)技术，PWM控制信号由集成控制TL494产生，从输出实时采样电压反馈信号，以控制输出电压的变化，控制电路和主电路之间通过变压器进行隔离，并设计了软启动和过流保护电路。该电源在输出大电流条件下,能做到输出直流电压大范围连续可调,同时保持良好的PWM稳压调节运行。
关键词：开关电源，半桥，PWM , 输出电压可调
Abstract
The switching power supply is one kind of power sourceof using the modern electric power electronic technology, controlling switch transistor clear and the shutdown time ratio to maintenance stable output voltage. The high frequency switching power supply has characteristics of the small volume, the light weight, the high frequency , small output ripple, is gradually substituting the power controls source. In view of this tendency, this article has developed the switching power supplyof the e 0V~60V voltag continuously adjustable, biggest 4A output current.
The paper analyzes the present situation and development of switching power supply(SPS）domestically and overseas，studies and researches the basal principle of SPS and its application in electric power system，It presents a continuously adjustable voltage switching power supply. The circuit of TL494 for adjusting and protecting is also given. then design SPS applied in electric power system in order to replace the old supply controlled by phase angle. The Buck half_ bridge converter is made up of two MOSFET，and the theory of PWM is used. The signal of PWM is offered by controller TL494, The feedback voltage achieved from output is used to control the change of the output .The primary circuit and the control circuit are insulated by transformer . The Soft_Start and the Over Current Self_protection are also designed. It has DC output voltage continuous regulation in large range and in large current. The power supply can be operated on PWM method with good results of stable voltage.
Key Words: Switch Power Supply, half-bridge, PWM, Output voltage regula
开关电源结构
以开关方式工作的直流稳压电源以其体积小、重量轻、效率高、稳压效果好的特点，正逐步取代传统电源的位置，成为电源行业的主流形式。可调直流电源领域也同样深受开关电源技术影响，并已广泛地应用于系统之中。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用， GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。在本论文中选用的开关器件为功率MOSFET管。
开关电源的三个条件：
1． 开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态;
2． 高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频;
3． 直流：开关电源输出的是直流而不是交流。
根据上面所述，本文的大体结构如下：
第一章，为整个论文的概述，大致介绍电力电子技术及器件的发展，简单说明直流电源的基本情况，介绍国内外开关电源的发展现状和研究方向，阐述本论文工作的重点；
第二章，主要从理论上讨论开关电源的工作原理及电路拓扑结构；
第三章，主要将介绍系统主电路的设计；
第四章，介绍系统控制电路各个部分的设计；
第五章，集中在系统的仿真与调试。对系统的整体性能做出评价，指出系统的优缺点。
最后，总结自己的心得体会。
目录 24000字
摘 要 III
Abstract IV
第一章 绪论 - 1 -
1.1 开关电源概述 - 1 -
1.1.1 电力电子技术的发展 - 1 -
1.1.2开关电源的发展 - 1 -
1.2 论文简介 - 3 -
1.2.1开关电源结构 - 3 -
1.2.2 论文的主要工作 - 4 -
第2章 高频开关电源的工作原理 - 6 -
2.1 高频开关电源的基本原理 - 6 -
2.1.1高频开关电源的基本组成 - 6 -
2.1.2 高频开关电源的基本原理 - 6 -
2.2 高频开关变换器 - 7 -
2.2.1 脉冲宽度调制(PWM)变换器 - 7 -
2.2.2开关型稳压电源的分类 - 8 -
2.2.3 隔离式开关电源拓扑结构 - 8 -
2.3 基本型DC-DC变换器 - 15 -
第3章 可调开关电源主电路设计 - 17 -
3.1可调开关电源主电路组成 - 17 -
3.2 PWM开关变换器设计 - 17 -
3.2.1 半桥式变换器的工作原理 - 17 -
3.2.2开关电源器件选择 - 18 -
3.2.3 驱动电路 - 19 -
3.3高频变压器的设计 - 20 -
3.3.1 高频变压器的概念 - 20 -
3.3.2高频变压器的作用 - 20 -
3.3.3变压器的分布参数 - 21 -
3.3.4高频变压器的磁芯材料 - 23 -
3.3.5 高频电源变压器的设计 - 24 -
3.3整流滤波电路 - 26 -
3.3.1原理分析 - 26 -
3.3.2电路设计 - 28 -
第4章 可调开关电源控制电路设计 - 31 -
4.1 PWM控制器 - 31 -
4.1.1PWM集成控制器的基本原理 - 31 -
4.1.2 脉宽调制器TL494 - 32 -
4.2反馈电路的设计 - 34 -
4.3 保护电路的设计 - 34 -
4.3.1 过流过压保护电路设计 - 34 -
4.3.2软启动电路设计 - 35 -
4.4 用分段变频的PWM控制方式 - 36 -
4.5驱动电路 - 37 -
4.6 辅助电源 - 37 -
第5章 系统仿真与调试 - 39 -
5.1仿真软件介绍 - 39 -
5.2 PSPICE 功能简介 - 39 -
5.3 模块仿真 - 40 -
5.3.1 主电路调试 - 40 -
5.3.2 控制电路调试 - 41 -
5.3.3 系统闭环调试 - 42 -
第六章 总结 - 46 -
参考文献 - 47 -
致谢 - 48 -
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