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网络高等教育
本科生毕业论文（设计）
题目：开关电源的设计
学习中心：陕西新城奥鹏学习中心
层次：专科起点本科
专业：电气工程及其自动化
年级：秋季
学号：  ************
学生：王建军
指导教师：**
完成日期：  2014年 1月 20日
内容摘要
开关电源因其高效节能引起社会各方面的重视，现已成为通用开关电源、专用开关电源及特种开关电源优选集成电路。多年来对开关电源的核心单元—控制电路实现集成化是开关电源的发展方向，因此开关电源研究有很大的研究价值。
本文通过节能型恒流开关电源的工作原理，根据方案设计技术参数，给出了整体电路设计的理论依据；然后根据设计要求提出了整体电路的实现架构，并且阐述了整体电路工作原理和子电路的性能要求。介绍了输入整流与滤波、变压器、功率开关管、控制器、保护电路、电流电压反馈网络、输出整流续流与滤波、稳压恒流输出模块。最后，应用Multisim仿真软件对子电路模块和整体电路进行功能仿真验证，仿真结果满足要求，进一步验证理论分析和设计的正确性，也是设计理论与实践相结合的一次有价值的尝试。
关键词：开关电源；整流；仿真
目录
内容摘要 ................................................................................................................................ I 1 绪论 (1)
1.1 课题的背景及意义 (1)
1.2 国内外电源技术发展概况 (1)
1.3 本课题要求及主要研究内容 (2)
2 系统的整体方案分析选择 (4)
2.1 组合式开关电源的结构 (4)
2.2 组合式开关电源的原理分析 (5)
2.2.1 斩波器电路 (5)
2.2.2 推挽式变换器电路 (6)
3电源主电路设计 (7)
模块化电源3.1 buck变换器 (7)
3.1.1 buck工作原理 (7)
3.1.2 buck变换器的参数计算 (8)
3.2 推挽式变换器 (10)
3.2.1 主从输出推挽拓扑的原理 (10)
3.2.2 推挽式变换器存在的问题及解决方法 (11)
3.2.3 功率变压器主要参数设计 (14)
3.3输出整流滤波电路设计 (15)
4 控制电路和保护电路的设计 (18)
4.1控制电路方案比较选择 (18)
4.2 控制电路设计 (22)
4.2.1 buck控制电路设计 (22)
4.2.2 推挽式控制电路设计 (26)
4.2驱动电路设计 (29)
4.3保护电路设计 (29)
4.4缓冲电路设计 (31)
4.5 自举电路设计 (32)
5.系统的建模与仿真 (35)
5.1 MATLAB简介 (35)
5.2系统的建模 (35)
5.3系统的仿真及结果分析 (37)
结论 (44)
参考文献 (45)
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
电源设备广泛应用于科学研究、经济建设、国防设施及日常生活等各个方面，是电子设备和机电设备的基础。本部分同学可以结合开关电源技术的特点、分类、工程应用，简要介绍论文选题的内容及研究意义，说明该研究论题具有良好的应用价值和现实意义。
电力电子学是综合应用电工理论、电子技术及控制理论等，利用电力电子(功率半导体)器件控制或变换电能，以达到合理而高效率地使用能源。它是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。
开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源，通过控制开关的占空比来调整输出电压。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源形式。主要作为高功率脉冲电源的初级电源和大型军用设备的电源系统，也可以应用于大电流快速充放电系统和电子、通信、航天、医疗等各个领域，其中，几十～几百千瓦的大、高功率开关电源主要应用于现代化工业、国防事业和大型科研项目中，具有非常广泛的应用前景。
中国科学院电工所最近研制成功的“50kW/40kHz高压稳压电源”代表着国内高频大功率开关电源的先进技术水平。“200kW开关电源”的研究，标志着我国的高功率脉冲电源技术翻开了历史性的一页。目前，国外的高功率开关电源研制技术较为成熟，并主要应用于工业和军事上。在粒子加速器、电磁发射、电磁推进、微波武器等脉冲功率技术应用的领域中，电源设备的平均功率通常在几百千瓦甚至几兆瓦以上，体积和重量只有国内的几十分之一，而且自动化程度非常高。近年来，国内的小功率开关电源技术已日趋成熟，基本能够满足工业生产和军事发展的需要。新型的高功率开关电源（平均功率200kW）具有体积小、重量轻、效率高、稳压范围宽等优势，而且具有先进的自动控制技术。
近年来，在高压大功率的应用场合，开关电源作为一种高效好型、高性能的电源己广泛用于家用电器、电子计算机、变频器等电子设备中。采用开关电源后，可以使相关装置体积小、重量轻、功耗低、稳压范围宽，大大地改善了装置的控制可靠性及保护性能。
1.2 国内外电源技术发展概况
电力电子技术与装置的市场需求与日俱增，其中电源是电力电子技术的主要应用领域之一。随着微电子制造技术的进步，计算机、通信设备、家用电器得到飞速发展，这些设备内部往往需要采用直流稳压电源供电。很多关键的设备还需要不间断电源，以确保市电停电时设备仍能工作。
随着芯片集成度的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求设备内部电源的体积和重
量不断减小。提高开关频率是减小开关电源体积和重量的基本措施，因为变压器和电感电容等滤波元件的体积和重量随频率的提高而减小。高频化、小型化、模块化和智能化是直流开关电