大功率双管正激式电源研究

摘要.................................................................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................... II 目录.................................................................................................................. I V 第一章绪论. (1)

1.1 课题研究的意义 (1)

1.2 开关电源技术概述 (1)

1.2.1 开关电源发展简介 (1)

1.2.2 开关电源工作原理 (4)

1.2.3 开关电源调制方式 (5)

1.3 DC/DC变换器 (6)

1.3.1 基本DC/DC变换器 (6)

1.3.2 带隔离变压器的DC/DC变换器 (7)

1.4 本文的主要内容 (11)

第二章双管正激式变换器分析 (12)

2.1 总体方案设计 (12)

2.2 主电路工作原理 (12)

2.3 控制驱动部分分析 (15)

2.3.1 控制芯片SG3525 (15)

2.3.2 LF353运算放大器 (18)

2.3.3 控制和驱动电路原理分析 (19)

2.4 本章小结 (20)

第三章样机电路设计 (21)

3.1 样机主电路元件参数计算与选型 (21)

3.1.1 MOS管选型 (21)

3.1.2 二极管D2，D3，D4，D5的选择 (22)

3.1.3 输出端滤波电感L1选型 (22)

3.1.4 滤波电容C9选型 (23)

3.1.5 MOS管保护电路中的元件选型 (23)

3.2 高频变压器的设计 (24)

3.2.1 高频变压器的工作原理 (24)

3.2.2 高频变压器的设计要求 (24)

3.2.3 变压器磁芯型号的选择 (25)

3.2.4 高频变压器的参数计算 (25)

3.2.5 高频变压器绕制 (27)

3.3 直流辅助电源设计 (28)

3.3.1 恒流模块 (29)

3.3.2 稳压模块 (30)

3.4 控制电路设计 (30)

3.5 驱动电路设计 (31)

3.5.1 推挽驱动电路 (31)

3.5.2 驱动变压器 (32)

3.6 实验电路原理图 (33)

3.7 本章小结 (33)

第四章双管正激式变换器的仿真 (34)

4.1 仿真环境简介 (34)

4.1.1 Matlab软件 (34)

4.1.2 Multisim软件 (35)

4.1.3 Saber软件 (35)

4.2 主电路拓扑结构仿真分析 (36)

4.3 直流辅助电源仿真分析 (37)

4.4 PWM控制模块仿真分析 (38)

4.5 整体电路的闭环仿真分析 (39)

4.6 本章小结 (40)

第五章实验测试结果及其分析 (41)

5.1 PCB设计 (41)

5.1.1 PCB元件布局 (41)

5.1.2 电源样机PCB图 (41)

5.2电源样机实物图 (42)

5.3 额定工况下测试电源样机波形及其分析 (42)

5.3.1 SG3525输出波形 (43)

5.3.2 驱动变压器波形 (43)

5.3.3 高频隔离变压器原边绕组与副边绕组波形 (44)

5.3.4 样机输出波形 (45)

5.4 样机输入调整分析 (46)

5.5 样机负载调整测试 (47)

5.6 本章小结 (48)

第六章总结与展望 (49)

6.1 总结 (49)

6.2 展望 (49)

参考文献 (50)

攻读学位期间主要的研究成果 (53)

致谢 (54)

硕士学位论文

第一章绪论

1.1 课题研究的意义

随着现代运输发展及铁路的电气化，电力机车应用越来越广泛。由于电力机车具有污染小，能量转换效率高，运行安静平稳等优点，正逐步取代传统的内燃机。为了保证电力机车可靠稳定的运行，需要定期对电力机车进行维护检修，车头从受电弓断电后，仅靠内部蓄电池供电来驱动车头入库。由于机车内部蓄电池的输出直流电压为110V，需要变换电压至600V。本课题主要是做一个验证性的电源样机，通过制作电源样机来验证这种设计方案的可行性，以后还可以推广到更大功率的电源中，因此本课题的研究具有实际意义。

1.2 开关电源技术概述

1.2.1 开关电源发展简介

21世纪是信息爆炸的时代，信息化的生活方式让人们对电子产品、电子设备的依赖性越来越大，电子产业的迅速发展推动了社会的进步和经济的增长，同时对电源这重要而又基础的产业有了更加严格的要求，若缺少高质量的电源，将会对整个电子设备运行的稳定性产生严重的影响。电子产品、电子设备的正常使用都离不开电源[1]。电源在电子设备中的地位体现在以下几个方面：（1）不管对于哪种电子设备，若没有合适可靠的电源供电，都不能实现其具备的功能，对于一些精密仪器，对供电电源的可靠性有更高的要求，否则会损坏用电设备。因此，必须根据电子设备的不同类型，提供和其匹配的可靠电源。

（2）在高能物理、原子能的研究等一些特殊领域，不仅对供电电源的性能提出更高的要求，而且还必须优先于电子仪器来研发其供电电源，以便进行接下来的实验。

（3）电子产业的迅速发展，特别是PC机、IT业以及精尖科学技术设备等都必须依赖于电源的发展，可见电源对电子设备的重要性[2]。

电源是所有电子产品的一个不可或缺的部分，电源在电子产品中的地位非常重要，为了保证电子设备的正常可靠工作，其电源的性能在各方面都应达到要求。所有设备正常工作的电压都有一个确定的范围，如果工作电压不在此范围内，电子产品的运行性能及寿命都会受到影响。一般家用电器依靠市电电网供电，而电