《电力电子技术基础》读书笔记.docx

电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。而电力电子技术的不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，主要用于电力变换。目前所用的电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术（理论基础是半导体物理）和变流技术（理论基础是电路理论）两个分支。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础，而变流技术则是电力电子技术的核心。电力电子技术的发展史自 20 世纪50 年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。在随后的40 余年里，电力电子技术在器件、变流电路、控制技术等方面都发生了日新月异的变化，在国际上，电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为电力电子技术的诞生奠定了基础。晶闸管自诞生以来，电力电子器件已经走过了五十多 年的概念更新、性能换代的发展历程。第一代电力电子器件以电力二极管和晶闸管(SCR)为代表的第一代电力电子器件，以其体积小、功耗低等优势首先在大功率整流电路中迅速取代老式的汞弧整流器，取得了明显的节能效果，并奠定了现代电力电子技术的基础。电力二极管对改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面都具有非常重要的作用。目前，硅整流管已形成普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种主要类型。晶闸管诞生后，其结构的改进和工艺的改革，为新器件的不断出现提供了条件。由晶闸管及其派生器件构成的各种电力电子系统在工业应用中主要解决了传统的电能变换装置中所存在的能耗大和装置笨重等问题，因而大大提高电能的利用率，同时也使工业噪声得到一定程度的控制。第二代电力电子器件自20世纪70 年代中期起，电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、电力场控晶体管(功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、MOS 控制晶闸管(MCT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等通断两态双可控器件相继问世，电力电子器件日趋成熟。一般将这类具有自关断能力的器件称为第二代电力电子器件。全控型器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。第三代电力电子器件 进入20 世纪90 年代以后，为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减少，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。后来，又把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），也就是说，电力电子器件的研究和开发已进入高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新的主导方向，而硬件结构的标准模块化是电力电子器件发展的必然趋势。电力电子器件经历了工频、低频、中频到高频的发展历程，与此相对应，变流电路也经历了整流器时代、逆变器时代、变频器时代到以功率MOSFET 和IGBT 为代表的、集高频高压和大电流于一身的功率半导体复合器件的现代电力电子时代；还有电力电子电路的控制也从最初以相位控制为手段的由分立元件组成的控制电路发展到集成控制器，再到如今的旨在实现高频开关的计算机控制，并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。综上所述，电力电子技术的发展是从低频技术处理问题为主的传统电力电子技术向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。目前，电力电子技术电力电子技术作为节能、环保、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。第二章电力电子器件晶闸管类器件晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管T在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。晶闸管的工作条件：1 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。2 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。3 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用。4 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。绝缘栅双极型晶体管IGBT绝缘栅双极晶体管综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优点，具有良好的特性，应用领域很广泛；IGBT也是三端器件：栅极，集电极和发射极。IGBT是MOS结构双极器件，属于具有功率MOSFET的高速性能与双极的低电阻性能的功率器件。IGBT的应用范围一般都在耐压600V以上、电流10A以上、频率为1kHz以上的区域。多使用在工业用电机、民用小容量电机、变换器（逆变器）、照相机的频闪观测器、感应加热电饭锅等领域。根据封装的不同，IGBT大致分为两种类型，一种是模压树脂密封的三端单体封装型，从TO3P到小型表面贴装都已形成系列。另一种是把IGBT与FWD成对地（2或6组）封装起来的模块型，主要应用在工业上。模块的类型根据用途的不同，分为多种形状及封装方式，都已形成系列化。IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。MOSFET由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 高出很多。IGBT较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，与同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化 IGBT驱动器的原理图。2010年，中国科学院微电子研究所成功研制国内首款可产业化IGBT芯片，由中国科学院微电子研究所设计研发的15-43A /1200V IGBT系列产品（采用Planar NPT器件结构）在华润微电子工艺平台上流片成功，各项参数均达到设计要求，部分性能优于国外同类产品。这是我国国内首款自主研制可产业化的IGBT（绝缘栅双极晶体管）产品，标志着我国全国产化IGBT芯片产业化进程取得了重大突破，拥有了第一条专业的完整通过客户产品设计验证的IGBT工艺线。该科研成果主要面向家用电器应用领域，联合江苏矽莱克电子科技有限公司进行市场推广，目前正由国内著名的家电企业用户试用，微电子所和华润微电子将联合进一步推动国产自主IGBT产品的大批量生产。第三章交流-直流变换整流器交流-直流变换的功能是将交流电转换为直流电，谓之整流。实现整流的方法很多，直流发电机的电刷和换向器是典型的机械式整流器，现在广泛应用的整流器则是由电力电子器件组成的变换电路来实现，称为整流电路。一般整流电路由交流电源、整流器和负载三部分组成。交流电源：在电网电压合适的时候可以直接取自电网，但是更多的是通过变压器得到。通过变压器不仅可以改变变流电压，并且有与电网隔离的作用。按交流电源的相数区分，整流器有单项整流器、三相整流器，及更多相数的整流器。整流器：由电力电子器件组成的实现交流-直流变换的基本电路。按使用的电力电子器件性质区分，有不控整流器和可控整流器等。负载：整流电路的负载是各种各样的，常见的工业负载如果按性质区分，主要有电阻性R负载、电阻电感性RL负载、反电动势E负载等。其中属于电阻性负载的典型应用有白炽灯、电焊、电解电镀、电阻炉等。阻感性负载有电磁铁、直流电机和同步电机的励磁绕组等。反电动势负载主要有蓄电池和直流电动机的电枢等。整流电路1、电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种，倍压整流电路用于其它交流信号的整流，例如用于发光二极管电平指示器电路中，对音频信号进行整流。2、前三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同，半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的，因为输入交流市电的频率是50Hz，半波整流电路去掉了交流电的半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率；全波和桥式整流电路相同，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大一倍为100Hz，所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。3、在电源电路的三种整流电路中，只有全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。另外，半波整流电路中只用一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型，但要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。4、在半波整流电路中，当整流二极管截止时，交流电压峰值全部加到二极管两端。对于全波整流电路而言也是这样，当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路，要求电路的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高；对于桥式整流电路而言，两只二极管导通，另两只二极管截止，它们串联起来承受反向峰值电压，在每只二极管两端只有反向峰值电压的一半，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。5、在要求直流电压相同的情况下，对全波整流电路而言，电源变压器次级线圈抽头到上、下端交流电压相等，且等于桥式整流电路中电源变压器次级线圈的输出电压，这样在全波整流电路中的电源变压器相当于绕了两组次级线圈。6、在全波和桥式整流电路中，都将输入交流电压的负半周转到正半周或将正半周转到负半周，这一点与半波整流电路不同，在半波整流电路中，将输入交流电压一个半周切除。7、在整流电路中，输入交流电压的幅值远大于二极管导通的管压降，所以可将整流二极管的管压降忽略不计。8、对于倍压整流电路，它能够输出比输入交流电压更高的直流电压，但这种电路输出电流的能力较差，所以具有高电压，小电流的输出特性。9、分析上述整流电路时，主要用二极管的单向导电特性，整流二极管的导通电压由输入交流电压提供。按组成器件分类可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO 等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。按电路结构分类可分为零式电路和桥式电路 1）零式电路指带零点或中性点的电路，又称半波电路。它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点向直流负载供电负载的另一根线接到交流电源的零点。2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成，故又称全波电路。3、按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路1）对于小功率整流器常采用单相供电。单相整流电路分为半波整流，全波整流，桥式整流及倍压整流电路等。2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小，容易滤波。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。因为三相整流装置三相是平衡的输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，且控制滞后时间短，采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍，交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外，晶闸管的额定电压值也较低。因此，这种电路适用于大功率变流装置。 3）多相整流电路 随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机，功率达数兆瓦)，为了减轻对电网的干扰特别是减轻整流电路高次谐波对电网的影响，可采用十二相十八相二十四相，乃至三十六相的多相整流电路。采用多相整流电路能改善功率因数，提高脉动频率，使变压器初级电流的波形更接近正弦波，从而显著减少谐波的影响。理论上，随着相数的增加，可进一步削弱谐波的影响。多相整流常用在大功率整流领域，最常用的有双反星中性点带平衡电抗器接法和三相桥式接法。晶闸管整流电路的触发控制晶闸管导通需要正向电压和触发脉冲两个条件，在前面整流电路中主要分析了正向电压条件，而对触发脉冲的认为招之即来挥之即去的，需要时就能有的，实际上触发脉冲需要有相应电路产生，这就是触发电路。对触发电路的基本要求是：1）能产生晶闸管触发信号，信号有一定强度，满足晶闸管门极的驱动条件（电压、电流和宽度）。触发脉冲的形状，能使晶闸管快速导通和可靠关断。2）触发信号要能移相控制，即改变脉冲的控制角。3）触发信号在需要晶闸管导通时产生，即触发电路产生脉冲与整流主电路的需要两者间要步调一致，谓之“同步”。满足这些要求的信号都可以用于晶闸管触发，因此晶闸管的触发电路从简单的RC移相到复杂的电路都有。从历史上，晶闸管触发电路经历了分立电路，集成模块到数字化触发的发展过程，目前主要是数字化触发。为了便于说明触发电路的基本原理，以锯齿波移相电路为典型触发器。整流是各种仪器和电气设备的常需功能，也是电力电子器件的最早应用之一。1、 单相和三相整流电路的结构和组成，电路在电阻、电感负载和反电动势负载时的工作原理，控制角移相控制范围，整流器输出和输入电压、电流的波形及其计算，并能选择晶闸管的电压、电流参数。要重视在不同性质负载下电路工作状态的对比分析。2、 有源逆变是可控整流电路的重要工作状态，要掌握有源逆变的条件，逆变角最小限制和防止逆变失败的措施，了解有源逆变的应用。换流是开关变流电路的重要问题，晶闸管换流需要满足一定条件，并要了解换流重叠角的产生原因。3、 整流器-直流电动机电路是直流拖动控制系统的基础，要掌握电流连续和断续时机械特性的特点。电动机正反转运行对整流电路的要求，建立环流和控制的概念，以及电动机在四象限运行时能量传递的关系。4、 整流电路的分析主要采用了波形分析和分段化处理的方法。5、 谐波和功率因数是开关变流电路不可忽视的问题，要建立变流电路谐波和功率因数的概念。6、 触发电路是整流器的重要组成部分，要掌握同步、移相和脉冲产生、脉冲放大和输出，以及脉冲电路隔离等原理。第四章 直流-直流变换直流斩波器直流-直流变换（DC/DC）的功能是改变和调节直流电的电压和电流，也称直流调压器。在电力电子技术出现前，直流调控电压主要依靠直流发电机。在电力电子技术出现后，采用斩波和脉宽调制原理的直流-直流变换得到了迅速的发展和应用。因此直流-直流变换也称直流斩波器和直流PWM电路。实现直流-直流变换的电路很多，性能不尽相同。直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。直流降压斩波电路直流降压斩波电路（buck chopping）电路由一个开关管V、二极管D和电感L等组成。开关管V是斩波控制的主要元件，电感起储能和滤波作用，二极管起续流作用。负载可以是电阻、电感、电容或直流电动机电枢等。降压斩波电路（buck chopping）式中为V处于通态的时间；为V处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比，简称占空比或导通比。降压斩波电路的占空比小于1。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1） 保持开关周期T不变，调节开关导通时间不变，称为PWM。2） 保持开关导通时间不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。3） 和T都可调，使占空比改变，称为混合型但是普遍采用的是脉冲宽调制工作方式。因为采用频率调制工作方式，容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。此电路就是采用脉冲宽调制控制IGBT的通断。升压斩波电路（Boost Chopper）升压斩波电路假设L和C值很大。处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定，电容C向负载R供电，输出电压恒定。断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。设V通态的时间为，此阶段L上积蓄的能量为设V断态的时间为，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：=化简得 升压比；升压比的倒数记作 ，即和的关系：a+=1所以输出电压为升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)降压斩波电路V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为，同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电，这时。V断时，L的能量向负载释放，电流为。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，这时。稳态时，一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，即所以输出电压为：（为V处于通态的时间，为V处于断态的时间）Cuk斩波电路(a)电路图 (b) 等效电路Cuk斩波电路及其等效电路V通时，开关S合向B点，EV回路和RCV回路有电流，这时。V断时，开关S合向A点，ECVD回路和RVD回路有电流，这时。输出电压的极性与电源电压极性相反。电路相当于开关S在A、B两点之间交替切换。稳态时电容C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即（为V处于通态的时间， 为V处于断态的时间）由此可得：假设电容C很大使电容电压的脉动足够小。当开关S合到B点时，B点电压=0，A点电压；当S合到A点时，=0。因此，B点电压的平均值为（为电容电压的平均值），又因电感的电压平均值为零，所以。另一方面，A点的电压平均值为，且的电压平均值为零，按上图（b）中输出电压的极性，有。于是可得出输出电压与电源电压E的关系为：Sepic斩波电路Sepic斩波电路V处于通态时，EV回路和V回路同时导电，和贮能。V处于断态时，EVD负载回路及VD负载回路同时导电，此阶段E和既向负载供电，同时也向充电（贮存的能量在V处于通态时向转移）。V导通时， V关断时， 稳态时电感和的电压在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即 由以上两式解得输入输出关系为：Zeta斩波电路Zeta斩波电路V处于通态期间，电源E经开关V向电感L1贮能。V关断后，VD构成振荡回路， 的能量转移至，能量全部转移至上之后，VD关断，经向负载供电。V导通时， V关断时， 稳态时电感和的电压在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即 由以上两式解得输入输出关系为：斩波电路的驱动控制（SG3525）随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用。为此，美国硅通用半导体公司推出了SG3525，以用于驱动N沟道功率MOSFET。SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。其性能特点如下：（1）工作电压范围宽： 835V。（2）内置51 V10的基准电压源。（3）芯片内振荡器工作频率宽100Hz400 kHz。（4）具有振荡器外部同步功能。（5）死区时间可调。为了适应驱动快速场效应管的需要，末级采用推拉式工作电路，使开关速度更陕，末级输出或吸入电流最大值可达400mA。（6）内设欠压锁定电路。当输入电压小于8V时芯片内部锁定，停止工作(基准源及必要电路除外)，使消耗电流降至小于2mA。（7）有软启动电路。比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8，可外接软启动电容。该电容器内部的基准电压Uref由恒流源供电，达到25V的时间为t=(25V50A)C，占空比由小到大(50)变化。（8）内置PWM(脉宽调制)。锁存器将比较器送来的所有的跳动和振荡信号消除。只有在下一个时钟周期才能重新置位，系统的可靠性高。 SG3525的引脚及结构方框图(1)反相输入端(引脚1):误差放大器的反相输入端，该误差放大器的增益标称值为80dB，其大小由反馈或输出负载而定，输出负载可以是纯电阻，也可以是电阻性元件和电容元件的组合。该误差放大器的共模输入电压范围为1.55.2V。此端通常接到与电源输出电压相连接的电阻分压器上。负反馈控制时，将电源输出电压分压后与基准电压相比较。 (2)同相输入端(引脚2):此端通常接到基准电压引脚16的分压电阻上，取得2.5V的基准比较电压与引脚1的取样电压相比较。 (3)同步端(引脚3):为外同步用。需要多个芯片同步工作时，每个芯片有各自的振荡频率，可以分别与它们的引脚4相副脚3相连，这时所有芯片的工作频率以最快的芯片工作频率同步;也可以使单个芯片以外部时钟频率工作。 (4)同步输出端(引脚4):同步脉冲输出。作为多个芯片同步工作时使用。但几个芯片的工作频率不能相差太大，同步脉冲频率应比振荡频率低一些。如不需多个芯片同步工作时，引脚3相副脚4悬空。引脚4的输出频率为输出脉冲频率的2倍。输出锯齿波的电压范围为0.63.5V。 (5)振荡电容端(引脚5):振荡电容一端接至引脚5，另一端直接接至地端。其取值范围为0.0010.1pF。正常工作时，在研两端可以得到一个从0.63.5V变化的锯齿波。(6)振荡电阻端(引脚6):振荡电阻一端接至引脚6，另一端直接接至地端。RT的阻值决定了内部恒流值对研充电。其取值范围为215Okn。RT和研越大，充电时间越长;反之，则充电时间短。 (7)放电端(引脚7):Ct的放电由5、7两端的死区电阻决定。把充电和放电回路分开，有利于通过死区电阻来调节死区时间，使死区时间调节范围更宽，其取值范围为0500no放电电阻RD和乙越大，放电时间越长;反之，则放电时间短。 (8)软起动(引脚8):比较器的反相端，即软起动器控制端(引脚8)，引脚8可外接软起动电容。该电容由内部UREF的50pA恒流源充电。 (9)补偿端(引脚9):在误差放大器输出端引脚9与误差放大器反相输入端引脚1间接电阻与电容，构成PI调节器，补偿系统的幅频、相频响应特性。补偿端工作电压范围为1.55.2V。 (10)封锁端(引脚10):引脚10为PWM锁存器的一个输入端，一般在该端接入过流检测信号。过流检测信号维持时间长时，软起动引脚8接的电容C将被放电。电路正常工作时，该端呈高电平，其电位高于锯齿波的峰值电位(3，30V)。在电路异常时，只要引脚10的电压大于0.7V，三极管导通，反相端的电压将低于锯齿波的谷底电压(0.9V)，使得输出PWM信号关闭，起到保护作用(输人高电平关闭信号)。 (11)脉冲输出端(引脚11、引脚14):输出末级采用推挽输出电路，驱动场效应功率管时关断速度更快。引脚11相副脚14相位相差180。，拉电流和灌电流峰值达200nA。由于存在开闭滞后，使输出和吸收之间出现重叠导通。在重叠处有一个电流尖脉冲，持续时间约为100ns。可以在Uc处接一个约0.l件F的电容滤去电压尖峰。 (12)接地端(引脚12):该芯片上的所有电压都是相对于引脚12而言，既是功率地也是信号地。在实际电路中，由于接入误差放大器反相输入端的反馈电压也是相对于引脚12而言，所以主回路和控制回路的接地端应相连。 (13)推挽输出电路电压输入端屿1脚13):作为推挽输出级的电压源，提高输出级输出功率。可以和副脚15共用一个电源，也可用更高电压的电源，电压范围是1834V。 (14)芯片电源端(引脚15):直流电源从引脚15引人分为两路:一路作为内部逻辑和模拟电路的工作电压;另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生5.1V土1的内部基准电压。如果该引脚电压低于门限电压(8V)，该芯片内部电路锁定，停止工作(基准源及必要电路除外)使消耗的电流降至很小(约2mA)。另外，该引脚电压最大不能超过35V，使用中应该用电容直接旁路到地端引脚12。 (15)基准电压端(引脚16):基准电压端引脚16的电压由内部控制在5.1V土1。可以分压后作为误差放大器的参考电压。基于SG3525的高频稳压电源电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,没有它的存在，现代的各种电力设备和给我们生活带来方便的各种电器将不可能实现。有相当一部分设备和电器是使用直流电的，而接入家庭的是都是交流电，这就需要电源转换成所需的直流电。各种AC-DC电源中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到了广泛应用。 高频稳压电源要求高功率密度，外型尺寸小，高效率，高可靠性，高功率因数，以及智能化，低成本，EMI小，可制造性，分布电源结构等。现在功率MOSFET和IGBT己完全取代功率晶体管和中小电流的晶闸管，使开关电源的高频化有了可能:器件的工作频率可达400KHz(AC-DC开关变换器)和1MHz(DC-DC开关变换器)，超快恢复功率二极管和MOSFET同步整流技术的开发，也为研制高效，低电压输出(U3V)的开关电源创造了条件。电源按硬开关模式工作时开关损耗大，高频化可以缩小电源的体积重量，但开关的损耗更大了.为此研究开发出开关电压/电流波形不交叠的技术，即零电压(ZVS) /零电(ZCS)软开关技术，有效的提高了开关电源的效率例如在九十年代中期30A/48V开关整流器模块采用移相全桥ZVS-PWM技术后，仅重7kg。比用PWM技术的同类产品，重量下降40%.最近国外小功率AC-DC开关电源模块(48/12V)总效率可达到%;48/5VAC-DC开关电源模块的效率可达到92-93%，二十世纪末，国产的50-100A输出，全桥移相ZV-ZCS-PWM开关电源模块的效率超过93%. 电流型控制及多环控制已得到较普遍应用，电荷控制，一周期控制，数字信号处理器(DSP)控制等技术的开发及相应专用集成控制芯片的研制，使电子电源动态性能有很大提高，电路也有大幅度简化。 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,在现代的各种电力设备中都得到里广泛的应用。特别是在小型及各种家用电器和电子设备中大量使用了各种ACDC转化电路，其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到最为广泛的应用。本课题是设计一种基于SG3525 PWM控制芯片为核心构成的高频开关电源电路。 SG3525芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本,因而被广泛用于小功率开关电源。用其作为PWM控制芯片组成的电路具有结构简单、体积小、容易实现的特点。实验表明由该PWM控制芯片控制的开关电源的性能可同集成稳压器媲美,效率比线性稳压电源高,有很好的发展前景。 电子电源微处理器监控，电源系统内部通信，电源系统智能化技术以及电力电子系统的集成化与封装技术。总之，开发高功率密度，高效率，高性能，高可靠性以及智能化电源系统仍然是今后开关电源技术的发展方向。高频开关稳压电源是需要直流电设备中常用的AC-DC转换电源，它的作用是把公网上的220v交流电转换成适用的直流电。公网上的工频交流电先整流滤波为固定直流，通过功率变换（高频逆变）得到2050KHz的高频交流，然后再经高频整流与滤波，就得到所需的直流电。工频整流滤波由桥式电路实现，功率变换由PWM控制芯片按周期控制开关管的导通实现，高频整流与滤波由副边感应线圈、二极管和电容组成的LCD电路实现。 公网上的工频交流电可通过桥式电路整流滤波后初步转换成固定直流即图中的直流电源U 。由PWM控制芯片控制开关管Q 的导通与否。当开关管Q 导通时,忽略其饱和压降,电源电压U 加在主变原边，副边感应电压于二极管D 极性相反使二极管D 反偏截止,副边电路中无电流,直流电源U 供给的能量临时储存于主变原边电感中。当开关管Q 截止时,电感产生反压,为上负下正，同时在副边感应出电压,为上正下负与二极管D 极性相同使二极管D 导通,电容C 充电,同时给负载R 供电,主变原边储能转移到副边从而得到释放。当开关管Q 重新导通时,电容C 给负载R 供电,同时主变原边重新储能,如此反复电阻R 上就得到直流电。输出电压的大小由原副边匝比n、占空比d 和输入电压U 来决定。