智能功率模块及其控制系统专用多用辅助开关电源的研究

发布时间：2017-06-07 12:05

  本文关键词：智能功率模块及其控制系统专用多用辅助开关电源的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：辅助电源是电力电子设备中不可缺少的重要组成部分,其可靠性决定了电力电子装置系统的整体性能。开关电源以其体积小、效率高等优势得到了广泛应用。本课题以智能功率模块(IPM)及其控制系统所需的驱动电源作为研究对象,设计了具有多路输出、光耦隔离以及高功率密度等特点的辅助电源,具有很强的工程实际意义,符合开关电源小型化、高频化的发展趋势。本文基于UC3845设计了一款反激开关电源,同时采用PC817与TL431实现光耦的电气隔离,可提供10路输出电压。本文具体完成了以下工作:首先,研究了DC/DC开关电源的主要拓扑结构。结合项目的要求,重点分析了反激变换器的两种工作模式。并且给出了断续模式下的交流小信号动态模型,更加深入地了解了本课题开关电源的工作过程。其次,分析了高频变压器的工作原理,重点给出了其设计过程,并从漏感和分布电容两个方面,对其进行了简单优化。接着,重点解析了本课题开关电源的各个部分组成电路,完成了开关电源的主电路设计和元器件参数选型,包括自启动电路、电流采样电路、电压反馈电路以及RCD缓冲电路等。最后,在PSIM9.0环境下成功搭建了系统的仿真模型,完成了系统的闭环仿真,得到了相关波形。利用Altium Designer10设计了电源的PCB电路板。接着完成了电源的焊接和调试,得到了相关的实验波形。实验与仿真结果一致,验证了开关电源正常工作,动态性能良好。
【关键词】：开关电源 反激变换器 高频变压器 小信号扰动 PSIM
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 电源的发展趋势和分类8-10
• 1.1.1 开关电源及其发展趋势8-9
• 1.1.2 开关电源的分类9-10
• 1.2 课题背景及研究意义10-12
• 1.2.1 课题背景10-11
• 1.2.2 研究意义11-12
• 1.3 论文主要研究内容12
• 1.4 论文章节安排12-14
• 第二章 DC/DC开关电源分类及工作原理14-24
• 2.1 DC/DC开关电源分类14-17
• 2.1.1 单端正激式变换器15
• 2.1.2 单端反激变换器15-16
• 2.1.3 半桥变换器16
• 2.1.4 全桥变换器16-17
• 2.2 单端反激变换器的工作原理分析17-23
• 2.2.1 反激变换器的工作原理18-20
• 2.2.2 反激变换器的工作模式20-21
• 2.2.3 DCM向CCM的过渡21-22
• 2.2.4 DCM的优缺点22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 DCM模式下反激变换器的动态模型24-32
• 3.1 反激变换器小信号模型分析24-30
• 3.1.1 反激变换器主电路分析24-26
• 3.1.2 峰值电流采样分析26-29
• 3.1.3 电压反馈回路分析29-30
• 3.2 反激变换器一体化工作框图30
• 3.3 极点-零点补偿网络30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 高频变压器设计32-41
• 4.1 高频变压器工作原理32
• 4.2 高频变压器分类32-33
• 4.3 高频变压器设计33-39
• 4.3.1 反激式高频变压器特点33-34
• 4.3.2 高频变压器的设计流程34
• 4.3.3 变压器设计详细过程34-39
• 4.4 高频变压器的设计优化39-40
• 4.4.1 漏感和分布电容39
• 4.4.2 高频变压器的屏蔽防护39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第五章 开关电源主电路设计41-54
• 5.1 启动电路部分41-42
• 5.2 UC3845控制芯片外围电路部分42-46
• 5.2.1 控制芯片简介42-43
• 5.2.2 控制芯片工作原理43-44
• 5.2.3 控制芯片功能及外围电路设计44-46
• 5.3 整流输出及反馈电路部分46-50
• 5.3.1 整流输出电路设计46
• 5.3.2 电压反馈电路分析与设计46-49
• 5.3.3 反馈补偿网络分析与设计49-50
• 5.4 吸收电路部分50-52
• 5.5 开关管参数选型52-53
• 5.6 本章小结53-54
• 第六章 仿真与实验结果分析54-66
• 6.1 PSIM环境下的系统仿真54-58
• 6.1.1 PSIM仿真软件概述54
• 6.1.2 UC3845芯片的建模54-55
• 6.1.3 主电路模型搭建55-56
• 6.1.4 仿真波形及分析56-58
• 6.2 印刷电路板绘制及焊接调试58-60
• 6.2.1 印刷电路板绘制59
• 6.2.2 印刷电路板的焊接59-60
• 6.2.3 调试问题分析60
• 6.3 实验装置与结果60-65
• 6.4 本章小结65-66
• 第七章 总结与展望66-68
• 7.1 全文工作总结66
• 7.2 工作展望66-68
• 参考文献68-71
• 插图清单71-73
• 图表清单73-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

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9 刘军;开关电源的应用与发展[J];大众用电;2002年12期

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1 陈永真;;一种简洁的高效率开关电源的研制[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

2 李砚泉;;回扫式开关电源的设计[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年

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4 陈百川;陈百江;;开关电源常见故障的检修[A];第六届中国科学家论坛论文汇编[C];2007年

5 屈熹;姜书艳;刘布民;;提高开关电源效率的方法研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（二）[C];2007年

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7 钟炎平;;开关电源的噪声及其抑制[A];第二十届电工理论学术年会论文集[C];2008年

8 瞿小龙;徐自强;汪澎;;小型化开关电源的发展和趋势[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年

9 高峰;;计算机开关电源的一般维修方法[A];河南地球科学通报2008年卷（下册）[C];2008年

10 谢联f;;医疗设备的开关电源的工作原理和维修[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年

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9 广东 罗卫平;检修开关电源防止开关管炸裂方法[N];电子报;2003年

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1 周月阁;开关电源多元质量稳健优化设计技术[D];哈尔滨工业大学;2015年

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