带PFC功能某型号设备专用电源设计

摘要

电源是各种电子设备的核心，电源系统质量的优劣和可靠性高低直接决定着整个电子设备的质量。
　　本文的研究背景是某型号安全接入控制设备供电的实现。该设备要求电源额定输出功率170W，输入是交流220V和直流24V两种配电方式，使用环境为水面舰船。该使用环境下的设备必须通过GJB151A-97中的CE101项测试。电源设计时如果不增加功率因数校正电路，功率因数的典型值在0.6左右，会向电网反馈大量谐波而无法满足要求。现有成熟市场中，1000W以下成品模块一般都没有集成PFC校正电路，因此只能自行进行设计。二次电源的转换可以通过成品模块实现。
　　AC/DC电源转换电路最基本的拓扑结构有三种：Buck、Boost和Buck-Boost，其他电路都是通过这三种基本电路变换而来。本文首先对DC/DC开关电源的工作原理进行了系统的阐述，并对不同拓扑结构的转换电路的应用特点进行了对比。
　　PFC功率因数校正电路根据电路形式可以分为无源PFC电路和有源PFC电路（也称为APFC电路），现代电源中所使用的主要是有源PFC校正电路。本文对有源功率因数校正电路的工作原理进行了系统的阐述，并对不同控制方式的有源功率因数校正电路进行了分析和应用特点进行了分析。
　　变频控制（PWM）技术因其集成控制电路集成度高、外围器件少、体积小、重量轻的特点在小功率开关电源中得到了广泛应用。论文的第四章以英飞凌第二代连续导通模式(CCM)PFC控制器ICE2PCS02为例，对连续电流开关升压式PFC电路进行了详细的分析。
　　双通道、交错式降压脉宽调制控制器属于高灵活的控制器，该种控制器可以工作在两种配置下。论文的第五章以美国国家半导体公司（National Semiconductor Corporation，NS）的一款控制芯片LM5032为例，对类似电路进行了详细的分析。
　　最后以某型号安全接入控制设备供电需求为设计原型，完成了200W带 PFC电路AC/DC电源模块的设计和设备供电的实现，并分别对电源模块和设备整体电源进行了电性能测试和电磁兼容测试，测试结果表明电源满足设备使用需求。

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2开关电源的技术现状和发展趋势

1.3选题背景

第二章 DC/DC开关电源的原理

2.1 AC/DC电压变换电路的原理框图

2.2电路的拓扑结构介绍及选择

2.3降压斩波（Buck）电路

2.4升压斩波（Boost）电路

2.5 升-降斩波（Buck-Boost）压电路

2.6 Buck、Boost和Buck-Boost变换器的比较

2.7 Cuk斩波电路

2.8全桥隔离的Buck变换电路

2.9变换器的评价

2.10连续电流开关控制方式升压式PFC电路分析

第三章 PFC技术的基本原理

3.1开关电源输入整流电路形式与谐波电流

3.2功率因数和THD的关系

3.3 PFC技术的发展

3.4 PFC技术分类

3.5 无功功率因数校正技术

3.6 APFC主电路拓扑形式

3.7 APFC的控制方式

3.8双通道交错式降压脉宽调制控制器分析

第四章 某型号安全接入控制设备供电系统的实现

4.1 设备的供电需求

4.2设备供电的实现方案

4.3 模块功能特点及组成

4.3 200W带PFC电源模块的设计

4.4 二次电源的实现

4.5供电选择及切换电路

4.6电源盒的设计

第五章 电源的参数测试

5.1 200W带PFC控制电路AC/DC模块测试结果

5.2二次电源测试

5.2整体电源测试

5.3设备的CE101测试结果

5.4测试结论

5.4工作总结

结语

致谢

参考文献