电力电子课程设计---直流稳压电源设计

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1、 1 1 总体分析与解决方案 1.1 问题的提出与简述 直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调 电压的直流电，也称为直接直流直流变换器（DC/DC Converter） 。直流斩波电 路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况， 不包括直流交流直流的情 况，直流斩波电路的种类较多，包括 6 种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩 波电路，升降压斩波电路，Cuk 斩波电路，Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路，其 中前两种应用最广泛。 利用不同的基本斩波电路进行组合， 可构成复合斩波电路， 如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等，利用相同结构的基本斩波电路

2、进行 组合，可构成多相多重斩波电路。 1.2 设计目的及解决方案 任务的要求是需要设计一个输出电压在 10200V200V 间连续可调的直流稳压电 源，此部分内容由以前所学模拟电路知识可以解决。然后对降压斩波主电路进行 设计，其涉及电力电子原理知识的直流斩波部分。任务还需要通过 PWM 方式来控 制 IGBT 的通断，查阅相关资料，需要使用脉宽调制器 SG3525 来产生 PWM 控制信 号。电路需要使输出电压电路需要使输出电压 1010200V200V 间连续可调间连续可调，采用电压闭环，将输出电压反，采用电压闭环，将输出电压反 馈给控制端，由馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生输出电压

3、与载波信号比较产生 PWMPWM 信号，达到负反馈稳定控制信号，达到负反馈稳定控制 的目的。的目的。得到电路的原理框图如下：得到电路的原理框图如下： 图 1 总电路原理框图 2 直流稳压电源设计 2.1 电源设计原理 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组 成，其原理框图如下所示： 2 图 2 直流稳压电源原理框图 图 3 直流稳压波形图 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要 的交流电压U2。电源变压器的效率为： ，其中： 2 P是变压器副边的功率， 1 P是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1 所示： 表1 小型变压器效率

4、 因此，当算出了副边功率 2 P后，就可以根据上表算出原边功率 1 P。 在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路， 整流电路的作用是将交流电压U2变换成脉动的直流电压U3。 滤波电路一般由 电容组成，其作用是把脉动直流电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑 的直流电压UI。UI与交流电压U2的有效值的关系为： 2 )2.11.1(UU I ；在整流 电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 2 2UU RM ；流过每只二极管 1 2 P P a) + R C u1u2 i2 VD1VD3 VD2VD4 id iCiR ud b) 0 i ud 2t i,ud 3 的平均电为： ， 其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC 应满足： , 其中：T = 20ms 是50Hz 交流电压的周期。 参数计算 根据滤波电路的输出电压 UI，确定电源变压器副边电压 2 u的有效值 2 U；根 据滤波电路的最大输出电流 maxo I，确定流过电源变压器副边的电流 2 I和电源变 压