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1、2012届毕业答辩报告届毕业答辩报告 数字式开关电源的研究1双级矩阵变换器若干关键问题研究 内容提要内容提要1 课题研究意义及任务课题研究意义及任务2 研究思路及总体框架研究思路及总体框架3 硬件设计硬件设计4 软件流程软件流程5 仿真结果仿真结果6 实验结果实验结果7 结论结论数字式开关电源研究数字式开关电源研究 1 课题意义及任务课题意义及任务1.1 意义 在数字化浪潮与节能环保理念的共同推进下,数字式开关电源正在被快速产品化,其应用正在以强劲的势头向各个领域延伸,因此,本课题具有长远的现实应用意义。1.2 任务 正激电路:建模、设计、仿真、PCB2 研究思路及总体框架研究思路及总体框架2
2、.1 思路 1掌握正激电路工作原理 2建立数学模型 3应用PSIM进行电路仿真 4PCB设计 5软件设计 6系统调试 2.2 总体框架 3正激变换器建模正激变换器建模 正激变换器包含多种不同的拓扑形式,本次采用磁复位绕 组式单管正激变换器,如图3-1所示。图3-1 磁复位绕组式单管正激变换器 应用状态空间平均法求出正激变换器输出到占空比的传递函数为:设计参数设计参数:MOSFET开关频率一般在250KH以下,IGBT的开关频率较低,且实际功率为180W左右,故选择IGBT作为电路中的开关管较合适;磁芯复位时间:因 ,所以占空比D0.4)if(uk0.4)uk=0.4;uk=0.4;if(uk0
3、)if(uk0)uk=0;uk=0;CMPR=1500*uk;CMPR=1500*uk;e1=e;e1=e;uk_1=uk;uk_1=uk;图图4-6 4-6 增量式增量式PIPI调节器程序调节器程序图图4-7 PI4-7 PI调节器流程图调节器流程图数字式开关电源研究数字式开关电源研究 5 PCB制作PCBPCB制作采用制作采用Altium DesignerAltium Designer软件,先画原理图,再导入软件,先画原理图,再导入PCBPCB在此过程中,需要制作原理图库和在此过程中,需要制作原理图库和PCBPCB封装库,导入封装库,导入PCBPCB后,后,要进行布局布线,布局采用手动布局
4、,布线采用自动布线和要进行布局布线,布局采用手动布局,布线采用自动布线和手动布线相结合,布线完成后要进行规则检查,合格后,就手动布线相结合,布线完成后要进行规则检查,合格后,就可以生成印制文件,送到工厂加工。可以生成印制文件,送到工厂加工。本次制作过程中,经过多次面包板调试,两次本次制作过程中,经过多次面包板调试,两次PCBPCB修改,最终修改,最终成型作品如下,其中包括:主电路、控制电路、驱动电路、检成型作品如下,其中包括:主电路、控制电路、驱动电路、检测电路、保护、显示及通信部分。测电路、保护、显示及通信部分。数字式开关电源研究数字式开关电源研究 5.1 5.1 原原原原 理理理理 图图图
5、图数字式开关电源研究数字式开关电源研究 5.2 PCB 5.2 PCB 布布布布 线线线线 图图图图数字式开关电源研究数字式开关电源研究 5.3 5.3 制作出的制作出的制作出的制作出的PCB PCB 板板板板数字式开关电源研究数字式开关电源研究 总结:原理图要求尽量简单明了,可读性强,可以将原理图总结:原理图要求尽量简单明了,可读性强,可以将原理图 模块化,使思路更清晰,库文件要求符合规则,精致模块化,使思路更清晰,库文件要求符合规则,精致 完美,以便在原理图中容易理解,在以后使用时更方完美,以便在原理图中容易理解,在以后使用时更方 便,布局是比较关键的,合理的布局可以提高整机性便,布局是比
6、较关键的,合理的布局可以提高整机性 能,减小能,减小EMIEMI,有利散热,有利散热,PCBPCB布线是最后环节,线布线是最后环节,线 宽要能满足电流要求,一般的控制信号线宽要能满足电流要求,一般的控制信号线10mil10mil就可以就可以 主电路要根据实际要求增加线宽。实际主电路线宽为主电路要根据实际要求增加线宽。实际主电路线宽为 3mm 3mm,可以流过,可以流过5A5A左右的电流。布线应注意地线尽量左右的电流。布线应注意地线尽量 宽,不拐直角,功率元件分散放置。宽,不拐直角,功率元件分散放置。数字式开关电源研究数字式开关电源研究 6 6 实验结果实验结果实验结果实验结果数字式开关电源研究
7、数字式开关电源研究 数字式开关电源研究数字式开关电源研究 电网扰动电网扰动电网扰动电网扰动负载扰动负载扰动负载扰动负载扰动数字式开关电源研究数字式开关电源研究 总结:从方案确定到整机调试完成,我从中学到了很多总结:从方案确定到整机调试完成,我从中学到了很多 东西,但仍存在很多需要改进的地方,例如:器东西,但仍存在很多需要改进的地方,例如:器 件余量过大,成本较高,散热不理想,件余量过大,成本较高,散热不理想,EMIEMI较强较强 使使ADAD采样不精确,导致显示波动较大,开关频采样不精确,导致显示波动较大,开关频 率相对较低,使变压器及滤波器体积较大,开关率相对较低,使变压器及滤波器体积较大,开关 损耗较大,没有缓冲电路,开关管电压应力较大损耗较大,没有缓冲电路,开关管电压应力较大 输入进行不控整流,功率因数较低等不足之处,输入进行不控整流,功率因数较低等不足之处,这些方面应逐步完善。这些方面应逐步完善。数字式开关电源研究数字式开关电源研究 数字式开关电源研究数字式开关电源研究
限制150内