级联开关电源硬件设计毕业设计中期报告

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1、 毕业设计（论文）中期报告 题目：级联开关电源硬件设计 系 别 电子信息系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 一、一、 设计（论文）进展状况设计（论文）进展状况 1整流电路的设计: 本设计的输入电压为电网电压，但实际电网电压有波动，一般情况下，电网的波 动为：-10%+10%。而整流滤波电路的作用是将交流输入电压 220 V，转换为功率变 换器所需的直流电压。本文采用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源给后级的 功率放大电路。 图 1(a)为仅用电容滤波的单相不可控整流电路， 在实际应用时为了抑制电流冲击， 在直流侧串入小电感，使电流 id的变化趋缓，有效抑制电流冲

2、击如图 1(b)所示。 图 1(a)无小电感的电容滤波 图 1(b)有小电感的电容滤波 二极管的选择： （考虑电网波动）二极管的最大整流平均电流 IF和最高反向工作电 压 URM分别满足，IF 0.695A,URM 342.2V。 电容的选择：为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的 容量满足，RLC=(35)T/2，由此可知，C=191319uF，电容的耐压值为 U342V，实际 选择容量为 300uF、耐压 350V 的电容做本电路的滤波电容。 在电子线路中，滤波电感 L 作用在于限制电流波动，电感值的选择原则是电流波动 的最大值 pmI 不超过峰值电流的10% 20%根据参

3、数计算，我们可知 L4.39H。 2.H 桥主电路的设计 在开关电源中，电力电子器件是最为关键的元器件。为降低器件的功率损耗、提 高电源的工作效率，电力电子器件通常工作在开关状态，因此又称为开关器件。电力 电子器件有很多种，如 SCR，GTO,GTR,MOSFET 和 IGBT。由于它们的电流容量、开关速 度以及其它特性各不相同，所以它们在逆变电路或逆变器中的应用也不尽相同。 MOSFET 是近几年发展最快的电力电子器件之一。 它的显著特点就是用栅极电压来 控制漏极电流，因此所需驱动功率较小、驱动电路简单；又由于它只靠多数载流子导 电，因此就没有少数载流子导电所需的存储时间，是目前开关速度最快

4、的电力电子器 件，在中小功率电力电子设备中，是应用最为广泛的器件。根据上述 MOSFET 的优点 以及本课题研究的开关电源系统的要求，我们选用 MOSFET 作为主回路的功率开关器 件。 本设计中有三个 H 桥电路，每个 H 桥电路中 MOS 管的选择以及 MOS 管缓冲电 路的设计选择如图 2 所示。 图 2 3驱动电路的设计 众所周知, IR公司的集成功率电路IR2110具有集成度高、功能完善、性能稳定等 优点在功率变换器主开关器件的驱动中得到了广泛应用。 采用IR2110芯片的优点正在于, 其内部特殊的自举电路结构, 使所需电源数目减 少到1个, 并且控制的可靠性得到较好改善。管脚图如下

5、： 图 3a IR2110 管脚图 IR2110 引脚功能及特点简介引脚功能及特点简介 ： LO（引脚 1）:低端输出 COM（引脚 2）:公共端 Vcc（引脚 3）:低端固定电源电压 Nc（引脚 4）: 空端 Vs（引脚 5）:高端浮置电源偏移电压 VB (引脚 6):高端浮置电源电压 HO（引脚 7）:高端输出 Nc（引脚 8）: 空端 VDD（引脚 9）:逻辑电源电压 HIN（引脚 10）: 逻辑高端输入 SD（引脚 11）:关断 LIN（引脚 12）:逻辑低端输入 Vss（引脚 13）:逻辑电路地电位端，其值可以为 0V Nc（引脚 14）:空端 驱动器件 IR2110 可输出高达 2

6、 A 的驱动电流，因此可满足驱动功率的要求。 图 3b 为实验中的 IR2110 连线图。 10， 12 脚分别接脉冲信号发生器控制电路的高 低输入，7，1 脚分别接同侧的两个 H 桥的 MOS 管。 具体连接图如下所示： 图 3b IR2110 电路图 4控制电路的设计 采用 C8051F330 单片机作为驱动电路的主控芯片，由于其内部电源为 3.3V，而 IR2110 为 5V，因此采用驱动 74HC245 芯片使得功率放大，然后接 IR2110 的输入端。 通过编程实现对 IR2110 的控制。 图 4a 采用单片机控制驱动 IR2110 C8051F330 器件是完全集成的混合信号片上系统型 MCU。管脚如图 4b 图 4b 单片机 C8051F330 管脚图 5高频变压器稳压电路的设计 偏磁是指变压器铁心工作磁滞回线中心点偏离零点，正反向脉冲过程中磁通工作 状态不对称的现象。在高频变压器