电源仿真技术及其在CCD相机电源设计中的应用研究

发布时间：2017-04-03 06:03

  本文关键词：电源仿真技术及其在CCD相机电源设计中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机科学的飞速发展,电源仿真技术在电源的设计过程中发挥的作用越来越大。使用电源仿真技术不仅能缩短研发时间,还可以节约成本,因此越来越受到人们的重视。根据我们实验室国家基金项目(10978013)后续研究的实际情况,需要研制一个体积小、电压精度高的CCD相机电源系统。基于这一实际需求,本学位论文开展了开关电源的仿真分析、设计方面的研究工作。由于开关电源非线性的特点,单一软件对其整体仿真难度较大。本文提出了一种适用于不同类型电源电路的PSpice和Simulink联合仿真方法,并通过三种电源变换电路的仿真和实测对比分析,验证了其正确性和准确性。其后,分析了CCD相机电源的技术要求,提出了总体设计方案,设计了一款开关与线性稳压结合的CCD相机电源,其主要电路模块包括：电磁干扰滤波电路、输入保护和整流电路、高频变压器、无源钳位RCD电路、控制电路、反馈电路、输出滤波电路。最后,按照前面所提出的联合仿真方法,在PSpice和Simulink中分别构建CCD相机电源各部分模型,进行联合仿真。仿真结果满足CCD相机电源的技术指标要求,从而验证了本文提出的CCD相机电源技术方案的合理性和所设计的电路原理图设计的正确性。
【关键词】：PSpice Simulink 联合仿真 电源 CCD相机
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB852;TN86
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 论文研究背景11-12
• 1.1.1 开关电源研究背景11
• 1.1.2 电源仿真技术研究背景11-12
• 1.2 开关电源和电源仿真技术发展现状12-14
• 1.2.1 开关电源发展现状12-13
• 1.2.2 电源仿真技术发展现状13-14
• 1.2.3 科学级CCD相机电源的发展概况14
• 1.3 论文的研究意义14-15
• 1.4 本论文的主要内容和结构安排15-17
• 1.4.1 论文主要内容15
• 1.4.2 论文结构安排15-17
• 第二章 基于PSpice和Simulink的电源联合仿真方法17-31
• 2.1 PSpice和Simulink在电源仿真中的应用17-18
• 2.1.1 PSpice和Simulink在电源仿真中的应用17-18
• 2.1.2 PSpice和Simulink的电源联合仿真18
• 2.2 电源联合仿真的建模方法18-27
• 2.2.1 电源联合仿真建模原则19
• 2.2.2 恒能量脉冲编码功率变流电路的建模19-22
• 2.2.2.1 主电路的PSpice建模19-20
• 2.2.2.2 驱动电路的PSpice建模20
• 2.2.2.3 控制电路的Simulik建模20-21
• 2.2.2.4 整体联合仿真模型21-22
• 2.2.3 2KW工频整流和逆变电源电路的建模22-25
• 2.2.3.1 三相全桥整流电路的PSpice建模22-23
• 2.2.3.2 IGBT逆变主回路的PSpice建模23
• 2.2.3.3 控制电路的Simulink建模23-24
• 2.2.3.4 负载的PSpice建模24
• 2.2.3.5 整体联合仿真模型24-25
• 2.2.4 永磁中频弧焊发电机电路的建模25-27
• 2.2.4.1 三相半控桥整流电路的PSpice建模25-26
• 2.2.4.2 可控硅驱动电路的PSpice建模26
• 2.2.4.3 负载的PSpice和Simulink建模26-27
• 2.2.4.4 整体联合仿真模型27
• 2.3 电源联合仿真结果及其实测结果的对比分析27-29
• 2.3.1 恒能量脉冲编码功率变流电路的联合仿真结果及其分析28
• 2.3.2 2KW工频整流和逆变电源电路的联合仿真结果及其分析28-29
• 2.3.3 永磁中频弧焊发电机电路的联合仿真结果及其分析29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 CCD相机电源系统分析及其总体设计31-43
• 3.1 CCD相机电源设计性能指标31-32
• 3.2 开关电源常用的四种拓扑结构分析对比32-38
• 3.2.1 Buck变换器拓扑结构分析32-33
• 3.2.2 Boost变换器拓扑结构分析33-34
• 3.2.3 正激式变换器拓扑结构分析34-35
• 3.2.4 反激式变换器拓扑结构分析35-37
• 3.2.4.1 反激式变换器工作原理35-36
• 3.2.4.2 反激式变换器工作模式36-37
• 3.2.5 四种拓扑结构之间的对比分析37-38
• 3.3 开关电源控制电路分析38-40
• 3.3.1 脉冲宽度调制39
• 3.3.2 脉冲频率调制39-40
• 3.3.3 脉频脉宽混合调制40
• 3.4 CCD相机电源的总体设计40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 CCD相机电源的电路设计43-61
• 4.1 输入保护和电磁干扰滤波电路设计43-46
• 4.1.1 电磁干扰分析43-45
• 4.1.2 电磁干扰滤波电路参数的选择45
• 4.1.3 输入保护电路的选择45-46
• 4.2 输入整流和滤波电路设计46-47
• 4.2.1 整流电路和滤波电容参数的选取46-47
• 4.3 高频变压器设计47-52
• 4.3.1 输入功率与输出功率的计算47-48
• 4.3.2 输入电流、电压的最大值与最小值的确定48
• 4.3.3 脉宽调制的最大占空比和反射电压48-49
• 4.3.4 纹波电流与峰值电流的计算49
• 4.3.5 面积乘积(AP)法计算各项参数49-52
• 4.4 无源钳位RCD电路设计52-54
• 4.4.1 无源钳位RCD电路功能分析52-53
• 4.4.2 无源钳位RCD电路参数设计53-54
• 4.5 集成离线式开关芯片TOP257Y分析及其外围电路设计54-55
• 4.5.1 TOP257Y功能分析54
• 4.5.2 TOP257Y外围电路设计54-55
• 4.6 输出端滤波稳压电路设计55-56
• 4.6.1 ±5V和20V输出端滤波电路设计55-56
• 4.6.2 ±5V和20V输出端三端稳压电路设计56
• 4.7 反馈电路设计56-58
• 4.7.1 反馈电路功能分析56-57
• 4.7.2 电流反馈控制电路设计57-58
• 4.8 CCD相机电源的整体电路原理图设计58-59
• 4.9 本章小结59-61
• 第五章 CCD相机电源的联合仿真61-69
• 5.1 主电路的PSpice建模61-64
• 5.1.1 输入整流滤波电路建模61-62
• 5.1.2 RCD电路的建模62
• 5.1.3 高频变压器的建模62-63
• 5.1.4 输出整流滤波及稳压电路的建模63-64
• 5.2 控制电路的Simulink建模64-65
• 5.3 CCD相机电源整体电路的联合仿真及结果分析65-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 本论文工作总结69
• 6.2 未来工作展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-79
• 附录A 攻读硕士学位期间的成果79

【参考文献】

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本文编号：283809