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3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于10篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1篇外文资料;
对于重要的参考文献应附原件复印件,作为附件装订在开题报告的最后。
4.统一用A4纸,并装订单独成册,随《毕业设计(论文)说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计(论文)开题报告
1.文献综述:
结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2500字以上的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。
摘要:
本文主要介绍开关电源的概述,开关电源的类型,开关电源的发展方向及类型,单片开关电源的原理及应用。
本设计主要进行小功率的开关稳压电源的设计与制作,主要是用开关电源芯片的脉宽调制技术控制开关管,来调制输出电压,以达到稳定输出的目的,最终设计的电路,主要有输入整流滤波、脉宽调制、高频变压器、电压反馈整流滤波、输出整流滤波五部分组成。
关键词:
开关电源/脉宽调制技术
一、引言
随着电子设备的高速发展,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切.任何电子设备都离不开可靠的电源,他们对电源的要求也越来越高.电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向.20世纪80年代,计算机全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代.20世纪90年代,开关电源在电子、电器设备、家电领域得到了广泛应用,开关电源技术进入快速发展时期。
开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。
它于90年代中、后期相继问世后,便显示出强大的生命力,目前它成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。
由它构成的开关电源,在成本上与同等功率的线性稳压电源相当,而电源效率显著提高,体积和重量则大为减小。
这就为新型开关电源的推广与普及,创造了良好条件。
开关电源技术属于电力电子技术,它运用功率变换器进行电能变换,经过变换电能,可以满足各种用电要求。
由于其高效节能可带来巨大经济效益,因而引起社会各方面的重视而得到迅速推广。
随着PWM技术的不断发展和完善,开关电源得到了广泛的应用,以往开关电源的设计通常采用控制电路与功率管相分离的拓扑结构,但这种方案存在成本高、系统可靠性低等问题。
美国功率集成公司。
PowerIntegrationInc开发的TOPSwitch系列新型智能高频开关电源集成芯片解决了这些问题,该系列芯片将自启动电路、功率开关管、PWM控制电路及保护电路等集成在一起,从而提高了电源的效率,简化了开关电源的设计和新产品的开发,使开关电源发展到一个新的时代。
文中介绍了一种用TOPSwitch的第三代产品TOP249Y开发变频器用多路输出开关电源的设计方法。
二、开关稳压电源的概况
开关电源问世后,在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。
早期出现的是串联型开关电源,其主电路拓扑与线性电源相仿,但功率晶体管工作于开关状态。
随着脉宽调制(PWM)技术的发展,PWM开关电源问世,它的特点是用20kHz的载波进行脉冲宽度调制,电源的效率可达65%~70%,而线性电源的效率只有30%~40%。
因此,用开关电源替代线性电源,可大幅度节约能源,从而引起了人们的广泛关注,在电源技术发展史上被誉为20kHz革命。
随着超大规模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺寸的不断减小,电源的尺寸与微处理器相比要大得多;
而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备(如手提计算机、移动电话等)更需要小型化、轻量化的电源。
因此,对开关电源提出了小型轻量要求,包括磁性元件和电容的体积重量也要小。
此外,还要求开关电源效率要更高,性能更好,可靠性更高等。
这一切高新要求便促进了开关电源的不断发展和进步。
40多年来,开关电源经历了三个重要发展阶段。
第一个阶段是功率半导体器件从双极型器件(BPT、SCR、GT0)发展为MOS型器件(功率MOS-FET、IGBT、IGCT等),使电力电子系统有可能实现高频化,并大幅度降低导通损耗,电路也更为简单。
第二个阶段自20世纪80年代开始,高频化和软开关技术的研究开发,使功率变换器性能更好、重量更轻、尺寸更小。
高频化和软开关技术是过去20年国际电力电子界研究的热点之一。
第三个阶段从20世纪90年代中期开始,集成电力电子系统和集成电力电子模块技术开始发展,它是当今国际电力电子界亟待解决的新问题之一。
[2]
我国的晶体管直流变换器及开关稳压电源研制工作开始于60年代初期,到60年代中期进入实用阶段,70年代初期开始研制无工频降压变压器开关稳压电源。
1974年研制成功了工作频率为10kHz、输出电压为5V的无工频降压变压器开关稳压电源。
近10多年来,我国的许多研究所、工厂及高等院校已研制出多种型号的工作频率在20kHz左右,输出功率在1000W以下的无工频降压变压器开关稳压电源,并应用于电子计算机、通信、电视等方面,取得了较好的效果。
工作频率为100kHz—200kHz的高频开关稳压电源于80年代初期就已开始试制,90年代初期就已试制成功。
目前正在走向实用阶段和再进一步提高工作频率。
许多年来,虽然我国在无工频降压开关稳压电源方面作了巨大的努力,并取得了可喜的成果,但是,目前我国的开关稳压电源技术与一些先进的国家相比仍有较大的差距。
此外,这些年来,我国虽然把无工频变压器开关稳压电源的工作频率从数十kHz提高到了数百kHz,把输出功率由数十瓦提高到了数百瓦甚至数千瓦,但是,由于我国半导体技术与工艺跟不上时代的发展,导致我们自己研制和生产出的无工频变压器开关电源中的开关管大部分采用的仍是进口的晶体管。
所以我国的开关稳压电源事业要发展,要赶超世界先进水平,最根本的是要提高我国的半导体技术和工艺。
三、开关电源的功率和效率问题
为了使开关电源轻,小,薄,高频化(开关电源频率达兆赫级)是必然发展趋势。
而高频化有必然使传统的PWM开关功耗加大,效率降低,噪声也提高了,达不到高频高效的预期效益,因此实现零电压导通,零电流关断软开关技术成为开关电源的主流。
采用软开关技术可使效率达到85%~88%。
开关电源是电源的发展方向,但是开关电源功率因数很低,它的输入电流波形严重畸变,所含谐波对电网有干扰,股提高功率因数
抑制谐波,减小对电网的干扰是重要的课题。
通常抑制谐波,改善功因数的三种常用方法是串联谐振滤波器,并联谐振滤波器,升压式变换器。
其中有源式升压式变换器是提高功率因数的最好的方法。
高可靠性
开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍,因此降低了可靠性。
从寿命角度出发,电解电容器,光耦合器及排风扇等的寿命决定着电源的寿命。
追求寿命的延长要从设计方面着手,而不是依赖于用方。
大部分通过降低结温,减少器件的电应力,降低运行电流等措施使其DC/DC开关电源系列产品的可靠性大大提高,产品平均无故障工作时间高达1000000h以上。
四、文献综述结论
开关电源的未来发展特别光明,开关电源正接近成为理想电源,现在新格式的数码音源和数字放大器发展很快,必将成为未来的主流。
而数字功放的核心就是开关放大电路,自然而然就只有开关电源能与之门当户对了。
从特征和潜力来看门开关电源是有可能成为我们心目中的理想电源的。
它具有高能,高效,低失真,低内阻,高精度,高稳定度,等优点,必将成为未来电源的流。
参考文献
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[14]FlybackDesignMethodlogyApplicationNoteAN-16,PowerIntegration,INC.
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2.开题报告:
一、课题的目的与意义;
二、课题发展现状和前景展望;
三、课题主要内容和要求;
四、研究方法、步骤和措施
开题报告
一、课题的目的与意义
现代社会,随着技术的发展,越来越多的电子产品进入我们的生活。
方便了我们的生活,同时也改变了我们的生活。
电子产品的动力来源是电源。
电源对于电子产品就像心脏对于我们人来说一样的重要。
随着电子产品的广泛的应用,电源的作用也日益重要。
而稳压电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在信息时代,农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展,对电源产业提出个更多、更高的要求,如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。
这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种相关技术,做出最好的电源产品,以满足各行各业的要求。
开关电源是一种新型的电源设备,较之于传统的线性电源,其技术含量高、耗能低、使用方便,并取得了较好的经济效益。
开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。
信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求,从而促进了开关电源技术的发展。
电力电子技术的不断创新,使开关电源产业有着广阔的发展前景。
要加快我国开关电源产业的发展速度,就必须走技术创新之路,走出中国特色的科技发展之路,为我国国民经济的飞速发展做出了重大贡献。
二、课题发展现状和前景展望
电源是各种电子设备不可或缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标级能否安全可靠的工作。
目前常用的直流稳压电源和开关电源两大类。
由于开关电源本身消耗的能量低,电源效率比普通线性稳压电源提高一倍,被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业开关电源(SwitchModePowerSupply,即SMPS)被誉为高效节能型电源,它代表着文雅电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
半个世纪以来,开关电源大致经历了四个发展阶段。
早期的开关电源全部由分立元件构成,不仅开关频率低、效率不高,而且电路复杂,不易调试。
在20世纪70年代研制出的脉宽调制器集成电路,仅对开关电源种的控制电路实现了集成化。
20世纪80年代问世的单片开关稳压器,从本质上讲仍属于AC/DC电源变换器。
随着各类型单片开关电源集成电路的问世。
AC/DC电源变换器的集成化变为现实。
随着全球对能源问题的重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。
传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠,但它存在着效率低、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小的缺点。
开关电源的前景可以概括为以下四个方面:
1)小型化、薄型化、轻量化、高频化。
2)高可靠性。
3)低噪声。
4)采用计算机辅助设计和控制.
5)低输出电压技术.
三、课题主要内容和要求
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源由隔离变压器、整流滤波、和DC-DC变换器,它包含了开关电源的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器等所有功能器件和控制模块,而模块的设计是以DC-DC为核心,一般DC-DC变换的控制模块使用PWM调制的专用芯片,芯片内部集成了振荡器,误差比较器,PWM调制器,有的甚至有保护电路和驱动电路。
同时用A/D采样,经过单片机处理显示当前输出的的电压,还扩展了键盘来实现电压的步进和预置,设置蜂鸣器实现过流报警。
设计分为三个模块进行,分别为辅助电源模块、PWM控制模块、升压电路部分,其中PWM控制电路为电源设计的核心。
确定电路设计方案后,使用Multisim对电路进行仿真,并对电路的参数进行配比,尽量使电路的参数达到最佳,使输出电压趋于稳定,从而达到设计的要求能低、使输出趋于稳定,从而达到设计要求。
1.研究方法如下:
(1)首先了解开关稳压电源的研究现状和选题意义,对现今降低系统成本、降低电磁干扰、提高开关稳压电源的效率方向查阅相关资料。
(2)设计各个状态间的转换,对整个电路形成整体的宏观把握和认识。
(3)根据各状态设计各个模块。
(4)根据各个模块的连接设计进行程序编写,调试程序。
对电路部分用Multisim等软件进行仿真,调试,然后进行实物焊接调试,结合仿真不断修改,直至完成设电子技术中备受人们关注的领域。
2.步骤:
第一章绪论:
主要概括开关稳压电源的发展背景以及基本工作原理,并概括论文的主要研究内容
第二章
概括论文的主要设计思想和方案论证。
电路的硬件设计与分析:
PWM开关电源、隔离与驱动电路、整流与滤波电路、DC-DC变换器等电路的设计与实现。
第四章
电路的整体分析,性能指标的测试以及制作与调试。
第五章
电源的测试及仿真:
仿真软件Multisim
10
的概述,开关稳压电源的Multisim实现与验证,并得出相应的波形图。
第六章
总结与展望:
总结本论文的主要内容、设计过程遇到的问题和解决方法以及对所研究问题的展望。
3.措施:
开关电源产生电磁干扰最根本的原因,就是其在工作过程中产生的高di/dt和高dv/dt,它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。
工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。
开关电源中的电压电流波形大多为接近矩形的周期波,比如开关管的驱动波形、MOSFET漏源波形等。
对于矩形波,周期的倒数决定了波形的基波频率;
两倍脉冲边缘上升时间或下降时间的倒数决定了这些边缘引起的频率分量的频率值,典型的值在MHz范围,而它的谐波频率就更高了。
这些高频信号都对开关电源基本信号,尤其是控制电路的信号造成干扰。
开关电源的电磁噪声从噪声源来说可以分为两大类。
一类是外部噪声,例如,通过电网传输过来的共模和差模噪声、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等。
另一类是开关电源自身产生的电磁噪声,如开关管和整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。
开关电源产生电磁干扰的原因主要有电源线引入的电磁噪声、输入电流畸变造成的噪声、开关管及变压器产生的干扰、输出整流二极管产生的干扰、分布及寄生参数引起的开关电源噪声。
电磁兼容的三要素是干扰源、耦合通路和敏感体,抑制以上任何一项都可以减少电磁干扰问题。
开关电源工作在高电压大电流的高频开关状态时,其引起的电磁兼容性问题是比较复杂的。
但是,仍符合基本的电磁干扰模型,可以从三要素入手寻求抑制电磁干扰的方法。
解决电磁干扰的方法有抑制开关电源中各类电磁干扰源、切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计、使用屏蔽降低电磁敏感设备的敏感性。
指导教师意见:
1.对“文献综述”的评语:
2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:
指导教师:
年月日
所在专业审查意见:
负责人:
年月日
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