高压脉冲开关电源

摘 要

本文分析了国内外高频开关电源的发展和现状，研究了高频开关电源的基本原理及软开关技术实现的条件。设计出一种实用的高压恒流大功率开关电源，该电源输入为单相220V/50HZ，输出电流恒定165mA输出电压在1500V-4000V之间可调。该系统以MOSFET作为功率开关器件，构成全桥移相开关变换器，整个电源由控制电路、DC-DC变换器、输出滤波电路、辅助电源等部分组成。系统控制电路采用了脉宽调制技术(PWM),PWM信号由集成控制器UC3875产生，系统从输出端实时采样电流反馈信号，以控制输出电流的恒定。控制电路和输出电路之间通过光电隔离，提高了系统的可靠性和安全性。

由于模块工作于高频开关状态，系统具有体积小、重量轻、可靠性高等一系列优点。同时，由于使用软开关技术，电源整体效率大于90%。

关键词: 高频开关电源；全桥DC-DC变换器；PWM；软开关技术；效率

目    录

摘  要 ⅰ

Abstract ⅱ

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景与现状 1

1.1.1 开关电源技术的研究现状 1

1.1.2 开关电源产品的技术发展动向 2

1.2 课题简介及论文的构成 3

第2章 方案设计及方案确定 5

2.1方案设计及方案确定 5

2.1整体电路分析 5

2.2.1 电路的工作原理 5

2.2.2 电路的设计步骤 6

第3章 电路的设计 7

3.1 主电路设计 7

3.1.1 分立元件和单片集成开关电源 7

3.1.2 TOPSwitch芯片的介绍 7

3.1.3 变压器的设计 13

3.1.3.1 概述 13

    3.1.3.2 电压器的设计方法 14

    3.1.3.3 变压器的设计步骤 15

3.1.4 稳压反馈电路的设计 17

3.2 输出电路设计 24

3.2.1 PWM开关电源变压器的设计 24

3.2.1.1 电路拓扑结构的选择 24

3.2.1.2 硬开关的局限和软开关技术 25

3.2.1.3 移相控制ZVS-PWM 全桥变换器的分析 27

3.2.1.4 移相控制ZVS-PWM 全桥变换器的工作原理 27

3.2.1.5 电路的特性分析 29

3.2.1.6 电路拓扑结构的改进 31

3.2.1.7 主功率管的选择 32

3.2.2 开关控制驱动电路的设计 33

3.2.2.1 PWM集成控制芯片工作原理 33

3.3 单元脉冲电路 34

结论 35

致谢 36

参考文献 37

附   录 38

附录1 系统电路原理图 38

附录2 系统电路PCB图 39

附录3 英文文献及翻译 40