1000W大功率开关电源设计(6)

洛阳理工学院毕业设计（论文）

S2?24?0.07548?1.812mm2 （3-35）

单个绕组电阻R2为：

R2??l2?0.0168?15?0.01?79/1.812?0.11? （3-36） S2常温下，铜的电阻率为0.0168?.mm2/m。 其副边绕组的功率损耗为：

2Pr2?I2R2?5.252?0.11?3.03W （3-37）

设原边绕组的平均匝长约为12㎝，所以原边绕组的截面积S1为：

S1?20?0.07548?1.51mm2

其中，电阻R1为：

R1??l1?0.0168?12?0.01?66/1.51?0.09? （3-38） S1原边绕组功耗为：

Pr1?I12R1?4.462?0.668?0.09?1.19W （3-39）

变压器绕组总功耗PB为：

PB?Pr1?Pr2?1.19?3.03?4.22W （3-40）

3.4.4 高压开关管的选择

（1）耐压

当系统输入电压取最大值时，加在整流电路两端的输出电压Em为：

Em?2Uinmax?380?(1?20%)?2?644.88V （3-41）

'?644.88?(1?50%)?967.32V。 取50%的裕量为Em（2）开关电流

通过计算，我们得知了最大占空比Dmax为0.668，最小占空比Dmin为0.254。

流入整流滤波电路的输出电流的最大值为：

Iinmax?PM1375??3.35A （3-42） Emin380?(1?20%)?1.35此时Dmax?0.668；

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则输出电流的峰值为3.35/0.668?5.01A。 流入整流滤波电路的输出电流的最小值为：

Iinmin?PM1375??2.23A （3-43） Emin380?(1?20%)?1.35此时Dmin?0.254；

输出电流的峰值为2.23/0.254?8.78A。 所以，流过开关管的最大电流值为8.78A。

通过对计算结果的分析，我们选取耐压为1200V，电流容许值为60A的IGBT单管CM60HSA24作为高压开光管。

3.4.5 隔直电容Cb的选择

在第二章中，我们分析了电路的工作原理，计算了相关参数，得出了初级电流的下降时间：

?T?4LLCbDT （3-44）

其中，LL为变压器漏感；D为占空比。

在变压器的学习中，我们知道漏感与线圈的绕制方法以及磁芯材料等因素有关。在前面的计算中，我们选择的工作频率为30KHz，得到的占空比的最大值Dmax为0.668，在电容充电过程中，电流逐渐变小的时间为4μs。所以，隔直电容为：

Cb?DT??T?4.77uF （3-45） 4LL

3.5 输出整流滤波电路

输出整流滤波通过滤波电感及滤波电容和快恢复整流二极管的整流将高频变压器输出的高频交变电压或电流按设计要求进行整流滤波输出。因为输出电压比较高（220V），所以为了提高安全可靠性，高频变压器副边绕组应选择桥式整流电路。

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3.5.1 输出整流二极管

因为输出二极管工作于高频状态（30KHz），所以应选用快恢复二极管。 （1）耐压

高频变器副边的输出电压峰值为：

V2max?V1max?N179?380?(1?20%)?2??771.9V （3-46） N266所以加在输出整流二极管上的最高电压为771.9V。 （2）电流

输出整流二极管的电流和输出滤波电感的电流相等，通过前面的计算我们知道流过输出滤波电感的电流为5.25A，所以输出整流二极管的电流为5.25A。

根据以上分析，同时考虑一定的裕量，选取RURU30120作为输出二极管，其耐压为120V，额定电流为30A。

3.5.2 输出滤波电感

根据相关参考文献资料[1]中的理论公式，可以知道：

L＞V1?V0ton2I0min

假设I0min为负载额定电流的5%，即I0min?5?5%?0.25A

T?1fs?130?103?33.3uS

Tonmin?DminT2?4.2uS

V2max?771.9V

此时的电感电流增量应当小于或等于2I0min，所以，

L?V2max?V0min771.9?195?T0min??4.2?10?6?4.84?10?3H （3-47）

2I0min2?0.25所以选取的滤波电感为4.84?10?3H。

3.5.3 输出滤波电容

（1）根据输出纹波电压?V0来计算时，可以得到滤波电容的计算公式：

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C?V0(1?Dmin)220?(1?0.254)?5??1.17?10F （3-48） 22?332fL0?V032?30000?4.84?10?0.1（2）根据输出电压动态幅度?V0来计算时，可以得到的滤波电容的计算公式为：

C?L0I20maxVp?V022 （3-49）

其中，I0max为最大输出电流，取5A；

Vp为电源从满载变为空载时输出电压的变化值，取221V。

因此，可得输出滤波电容为：

5.9?10?3?52C??334uF 22221?220在考虑一定裕量时，最后取值为500uF。

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第4章 控制电路的设计

4.1 PWM集成控制器的基本原理

PWM集成控制器主要包括电压型控制器和电流控制器。电压控制器只有电压反馈控制，能够满足稳压的要求；而电流型控制器还具有电流反馈控制的功能，除了稳压之外，还有以下优点：

①负载动态响应快；

②可减小输出滤波电容的容量；

③多台开关电源并联工作时，PWM开关控制器具有内在的均流能力； ④当流过开关管的电流达到预定值时，开关管自动关断。

常用的脉宽调制（PWM）型集成控制器由推挽输出电路、脉宽调制比较器等组成。基准电压和采样反馈信号通过误差放大器比较放大后，输出的差值信号与锯齿波比较从而改变输出脉宽，以实现稳压。

4.2 高速脉宽调制器UC3825

UC3825PWM集成控制芯片符合我们的设计要求，下面分析一下这个芯片的主要特点和工作原理。

4.2.1 主要特点

具有较高的频率精度并可对死区进行控制，同时振荡器放电电流也可调；

具有全周期再启动的封锁式过流比较器； 适用于电压型或电流型开关电源电路； 输出脉冲最大传输延迟时间为50ns； 带有双重抑制脉冲和全封闭逻辑； 开关频率最高可达到达1MHz； 内有宽频带误差信号放大器；

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