电力电子课程设计电源方案

湖 北 工 业 大 学

研 究 生 考 试 答 题 纸

考 试 科 目 电力电子系统设计 研究生姓名 张萌 学 号 120130094 任 课 教 师 席自强 学院、 专业 电气学院 高电压 成 绩

二0 一三 年 七 月 二十 日

输出电压15V，电流10A直流开关电源的设计

1 高频开关电源的技术指标

1.输入电压为单相50Hz，220VAC； 2.输出直流电压：额定电压为15V； 3.输出电流：0~10A，连续可调；

2 高频开关电源主电路的硬件设计

单个开关电源结构框图如图1-1所示，其结构可以分为四个部分：主电路、控制电路、保护电路及辅助电源。

AC变压器整流滤波功率变换输出整流滤波输出隔离检测控制电路保护动作电路图1-1 结构框图

3 输入整流电路的设计

单相交流电经整流、滤波后，为逆变桥提供一个平滑的直流电压。由于单相整流后的直流电压最高可达380V左右，且一般电解电容的耐压为450V，可以

采用多个电容并联滤波，不必采用电容串连的方式减小电容的耐压。

图1-2 整流电路

4输出整流电路的设计

电源最高输出电压可达10V左右，输出电压比较低，对二极管的耐压要求不是很高，且采用全波整流电路的效率比较高，为了节约成本，本电源采用全波整流电路。

Rf11Cf11Tr52Df111Df248Cf212Rf22C10RlLf2

图1-3全波整流输出电路

5直流变换器的设计

本论文采用的是移相全桥零电压软开关脉宽调制(FB-ZVS-PWM)变换电路。此电路不仅保持了准谐振电路开关损耗小的优点，且工作在固定的开关频率。移相全桥变换电路如图1-4所示。

图中，Tr是高频变压器，Ql-Q4是功率管（Dl-D4分别是Q1-Q4的内部寄生二极管，Cl-C4分别是Ql-Q4的内部寄生电容和外接电容）。Lr谐振电感，它包括了变压器的漏感。在本论文中，Q1和Q3组成的桥臂为超前桥臂，Q2和Q4组成的桥臂为滞后桥臂。

图1-4 ZVS-PWM变换电路

在分析移相全桥电路的工作原理前，首先作如下假设：

1.所有开关管、二极管均为理想器件； 2.所有电感、电容和变压器均为理想元件； 3.Cl=C3=Clead，C2=C4=Clag； 4.Lf>>Lr/n，n是变压器原副边匝数比。

由图1-4可知，除了死区时间外，全桥电路中总有两个功率管同时导通，其组合开通为Q1和Q4，Q4和Q3，Q3和Q2，Q2和Q1，周而复始。其中Q1和Q4、Q3和Q2组合时，全桥电路输出能量；Q2和Q1，Q4和Q3组合时，全桥电路处于续流状态，不输出能量。改变这两类组合的时间比，即改变移相角，实现输出电压的调节。