降压型PWM_AC-DC开关电源设计

1.输出直流电压：24V

2.输出功率：约200W

设计基本要求:

1.设计主电路;

2.设计控制电路和保护电路;

3.计算主电路电力电子器件参数;

4.绘制主电路、控制电路和保护电路电路图;

5.绘制完整电路图。

3.电路总体方案的设计及相关原理

电源有一种输入，即单相220V交流电压，设计输入电压变动范围为 20%。有一种输出：24V直流电压，输出功率约为200W。交流220V经过一个滤波整流电路后得到直流电压，送入DC-DC降压斩波电路，控制电路提供控制信号控制IGBT的关断，调节直流电压的占空比，最后经过LC滤波电路的到所需电压。通过对输出电压的取样，比较和放大，调节控制脉冲的宽度，以达到稳压输出的目的。开关电源原理框图如下：

整流部分是利用具有单向导通性的二极管构成桥式电路来实现的;滤波部分是利用电容电感器件的储能效应，构成LC电路来实现的;降压部分是利用降压斩波电路来实现，控制方式为脉宽调制控制(PWM)，即在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。本次设计的开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期(T=ton+toff)，再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton，最终控制输出电压(或电流)的稳定。

4.主电路设计及参数计算

4.1 主电路的设计

主电路主要完成对交流的整流滤波，对直流电压降压和滤波三个工作。

整流电路图设计如下：

工作时的波形图如下：

将整流后的得到的直流电压送入降压斩波电路，通过脉宽调制控制调节输出电压平均值，在经过LC滤波电路是电压稳定。降压斩波电路设计如下图：

脉宽调制控制型号有IGBT驱动电路发出;RCD保护电路用以缓冲IGBT在高频工作环境下关断时因为正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。

工作时的波形图如下：

4.2 主电路的参数确定

设计输入电流为频率50Hz的单相220V交流电，其脉冲周期为：

经过整流后得到的是只有正半部分的正弦波幅值与输入电压一样，但周期为输入电压一般，即

设计输出电压为直流24V稳压，电流为8A直流。占空比α通常取0.4~0.45，该电路取α=0.42，考虑IGBT和二极管的导通压降取0.8V，电感压降取0.2V。于是可以得到：

设计输出功率为200W，所以可以确定：

又由于Uin2=Uo1，确定电阻R1=100Ω，一次侧与二次侧线圈匝数比N1/N2=2，可以确定整流滤波电路中的回路电流及分压电阻R0为：

对于整流滤波电路中的四个二极管VD1、VD2、VD3、VD4，它们承受的反向最大峰值电压为输入电压Uin最大值的一半，约为77.8V;流过的最大平均电流约为0.5952A。所以我们可以选择正向平均电流I(AV)大于0.62A，反向重复峰值电压Urrm大于156V的电力二极管用来构成全桥。