大功率开关稳压电源的构成和原理以及设计步骤

时间:2015-03-24 08:45 来源:未知作者:未知点击:次

大功率开关稳压电源

构成和原理

开关稳压电源简称开关电源（Switching Power Supply），是指起电压调整作用的器件始终以开关方式工作的一种直流稳压电压。其核心部分是用全控器件在逆变电路中以高频率的开通与关断进行功率变换，故此类电源简称开关电源。

其主电路的工作原理为：50Hz单相交流220V电压或三相交流220V/380V电压首先经EMI防电磁干扰的电源滤波器滤波（主要滤除高次谐波）后，直接整流滤波（不经工频变压器降压，主要滤除整流后的低频脉动谐波），获得直流电压，然后再将此直流电压经变换电路变换为数十或数百千赫兹的高频方波或准方波电压，通过高频变压器隔离并降压（或升压）后，再经高频整流、滤波电路，防止高频噪声对负载的干扰，后输出直流电压。

控制电路的工作原理

电源接上负载后，通过取样电路获得其输出电压，将此电压与基准电压作比较后，将其误差值放大，用于控制驱动电路，控制变换器中功率开关管的占空比，使输出电压升高（或降低），以获得稳定的输出电压。

变换电路作用

变换电路起着主要的调节稳压作用，这是通过调节功率开关管的占空比来实现的。控制方式多用PWM控制方式。

开关电源的优缺点

1、优点

（1）功耗小、效率高。电源的效率可以大幅度提高，可达90％～95％。

（2）体测小、重量轻。

（3）稳压范围宽。

（4）电路形式灵活多样。

2、缺点

主要是存在开关噪声干扰

3、设计步骤

（1）首先从明确设计性能指标开始，然后根据常规的设计要求选择一种开关电源的拓扑结构、开关工作频率确定设计的难点，依据输出功率的要求选择半导体器件的型号；

（2）变压器和电感线圈的参数计算，磁性材料设计是一个优质的开关电源设计的关键，合理的设计对开关电源的性能指标以及工作可靠性影响极大；

（3）设计选择输出整流器和滤波电容；

（4）选择功率开关的驱动控制方式，最好选用能实现PWM控制的集成电路芯片可利用单片机实现PWM控制；

（5）设计反馈调节电路；

（6）根据设计要求设计过电压、过电流和紧急保护电路；

（7）根据热分析设计散热器；

（8）设计实验电路的阳板和电源的结构，组装、调试，测试所有的性能指标；

（9）根据调试结果进一步优化设计；

（10）再调试，直到满足要求为止。

总之，设计的每一步都必须根据设计的性能指标要求进行，只有这样才能顺利达到预期的设计目标。另外，在设计中选用成功的典型经验或电路，可以使设计周期大大缩短。

大功率开关稳压电源适用与直流操作电源的电力系统的电路。