车载交流电源中dcdc升压装置的设计与实现(附件)【字数：17336】
摘 要摘 要随着生活节奏的加快，人们使用汽车的平均时间越来越长。然而目前市场上销售的汽车自身携带的12V直流电源严重制约了电子与电器产品在车内的使用。为了能够实现让人们在车里使用不同工作性能的电器，车载电源变压装置应运而生。中国普通居民电压标准是220V交流，因此市场又以220V升压交流变压器最具有应用前景。车载升压变换器系统包含两大基本内容。前半部分功能是将直流升压转变为高压直流电，后半部分实现将高压直流电逆变为220V交流电的功能。因为各方面的因素，本设计只做直流升压部分，实现12V直流电升压为稳定的320V高压直流电的转换。本系统是基于SG3525的隔离升压器。设计中首先对DC-DC升压系统的原理进行说明，然后对系统方案进行论证，最终确定采用推挽拓扑结构将12V直流电升压为320V直流高压。利用SG3525主控芯片完成对PWM的管制，输出电压反馈控制采用比例积分控制的方式。该设计输入与输出完全分开，采取变压器隔离手段，减少干扰，系统设计中的供电问题得到解决的同时，简单不占空间，集成度高并且方便快捷。经过对主电路的工作原理分析以及对参数计算，实现对硬件电路的设计，最后通过制作实物进行测试电路稳定性，经过测试，该升压电路能在输入11V-15V的电压范围内实现稳定的320V输出，输入功率在50W左右，达到了设计要求。关键词升压器；SG3525；推挽变换器；闭环控制
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 论文主要工作 4
1.4 本章小结 5
第二章 DCDC升压系统原理 6
2.1 车载电源原理简介 6
2.2 DCDC变换器基本原理 6
2.2.1 开关电源分类 6
2.2.2 直流变换器工作原理 7
2.3 变换器拓扑结构及其原理 7
2.3.1 推挽式变换器 7
2.3.2 正激变换器 8
2.3.3 反激变换器 9
2.3.4 半桥变换器 10
2.3.5 全桥变换器 10
2.4 DCDC变换器主要衡量指标 11
2.5 本章小结 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
第三章 硬件系统设计 13
3.1 变换器拓扑结构确定 13
3.2 系统总体结构设计 13
3.3 控制电路 14
3.3.1 SG3525芯片介绍 14
3.3.2 SG3525的控制电路设计 14
3.4 推挽电路 15
3.4.1 推挽电路原理 15
3.4.2 推挽电路设计 18
3.5 变压器 18
3.5.1 变压器简介 18
3.5.2 变压器参数计算 19
3.6 反馈电路设计 22
3.7 输出滤波电容选型 22
3.8 本章小结 23
第四章 系统调试 24
4.1 硬件制作 24
4.1.1 安装步骤 24
4.1.2 硬件成品 24
4.2 硬件调试 25
4.2.1 SG3525芯片调试 25
4.2.2 功率管的驱动波形 26
4.2.3 输入电压调节的稳压测试 26
4.2.4 电路频率测试与功率测试 28
4.3 硬件问题处理 29
4.4 本章小结 30
结论 31
致谢 32
参考文献 33
绪论
1.1 研究背景
伴随着经济的发展，越来越多的人有能力够买汽车，并且需要在汽车内花费越来越长的时间。因此各式各样的电器与电子设备能够在汽车里正常使用成了人们的日常需求。然而汽车自身所携带的12V电源远远不能满足这些需求，因此车载电源变换器就成了当下的研究热门，并在市场上具有巨大的潜力。中国居民用电的国家标准是220V的交流电，所以能够产生220V交流的车载电源变换器具有广大的应用前景。
向各种电子产品输送功率的电子器件定义为电源，电源的物理功用是将其他模式的能量转换成电能的模式。文献[1]指出将机械能量转变为电能量的设备是发电机，将化学能量转变为电能量的设备是干电池。虽然电源能具备提供电能的能力，但是其自身不带电。电源分有两极，在每一极分别带有属性为正负的电荷，电压在正电荷和负电荷之间生成。电压作用于电荷，使其定向运动，就能产生电流。导体自身天然携带电荷，利用电压作用于电荷，便能够形成电流。为了达到产生电流的目的，用导体分别连接电池的两极，便能够开释正负电荷，当电荷完全释放完毕，电流电压随即消失。在这样的情况下，类似干电池功效的器件就被人们定义为电源。伴随电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性[2]。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[3]。
根据文献[4]的分析，开关电源的运作原理是，在当代电力电子技术研究领域内，通过调整开关晶体管导通与闭合时间比例的方式，达到使输出电压稳定的指标。一般情况下，PWM脉宽调制、控制IC与开关器件三部分组成开关电源。相较于开关电源，线性电源效率较低，但是也有着其自身的优点。输出功率的增加，会同时导致开关电源和线性电源成本的增长，但就增长速率而言是不一样的。就文献[5]的比较结果而言，一般来说，某些输出功率点上面，线性电源成本比开关电源高。
开关电源钻研的核心方向就是高频化，它能够令开关电源体积愈加小型化。文献[6]中指出，开关电源能够令开关电源应用于更加丰富而普遍的行业与舞台，尤其是可以令高新技术行业得到进一步发展，对高科技产品使用轻便化、结构小型化起到了相当大的推动作用。除此以外，在能源节省、资源节约和环境保护等领域，开关电源都发挥了相当积极的作用。
开关电源的出现在电源发展历史上具有里程碑的重要意义，其源于20世纪60年代，经历了半个世纪的发展，现在已经能够广泛地运用于格式各样的军用、民用电子装置，在各行各业发挥着巨大作用。二十世纪八十年代，计算机全面实现开关电源化，率先完成计算机的开关电源换代[7]。开关电源产品的主要特点是体积小，重量轻，效率高，可靠性和稳定性较好，对供电电网电压的波动不敏感，在电网电压波动较大的情况下，仍能维持较稳定的输出[8]。
对开关电源的深入研究，不仅仅在电子领域有着巨大的推进功效，在绿色节能，资源节省，环境保护等方面也有所建树。例如在焊接行业，焊接电源中的高频开关整流因为其占用空间小，使用便捷，能源节省等方面的优良特性，基本淘汰了传统的焊接电源，得到了普遍的推广使用。开关型的焊接电源完全是传统焊接电源领域的一次技术革新。在电力操作系统中，通过开关电源实现一次电源二次电源的使用，使得电力系统可以在市电正常供电和断电的情况都可以进行正常供电，提供电能，这是传统电源所不能实现的功能，因此也一步一步地淘汰了传统的劣质电源。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 论文主要工作 4
1.4 本章小结 5
第二章 DCDC升压系统原理 6
2.1 车载电源原理简介 6
2.2 DCDC变换器基本原理 6
2.2.1 开关电源分类 6
2.2.2 直流变换器工作原理 7
2.3 变换器拓扑结构及其原理 7
2.3.1 推挽式变换器 7
2.3.2 正激变换器 8
2.3.3 反激变换器 9
2.3.4 半桥变换器 10
2.3.5 全桥变换器 10
2.4 DCDC变换器主要衡量指标 11
2.5 本章小结 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
第三章 硬件系统设计 13
3.1 变换器拓扑结构确定 13
3.2 系统总体结构设计 13
3.3 控制电路 14
3.3.1 SG3525芯片介绍 14
3.3.2 SG3525的控制电路设计 14
3.4 推挽电路 15
3.4.1 推挽电路原理 15
3.4.2 推挽电路设计 18
3.5 变压器 18
3.5.1 变压器简介 18
3.5.2 变压器参数计算 19
3.6 反馈电路设计 22
3.7 输出滤波电容选型 22
3.8 本章小结 23
第四章 系统调试 24
4.1 硬件制作 24
4.1.1 安装步骤 24
4.1.2 硬件成品 24
4.2 硬件调试 25
4.2.1 SG3525芯片调试 25
4.2.2 功率管的驱动波形 26
4.2.3 输入电压调节的稳压测试 26
4.2.4 电路频率测试与功率测试 28
4.3 硬件问题处理 29
4.4 本章小结 30
结论 31
致谢 32
参考文献 33
绪论
1.1 研究背景
伴随着经济的发展，越来越多的人有能力够买汽车，并且需要在汽车内花费越来越长的时间。因此各式各样的电器与电子设备能够在汽车里正常使用成了人们的日常需求。然而汽车自身所携带的12V电源远远不能满足这些需求，因此车载电源变换器就成了当下的研究热门，并在市场上具有巨大的潜力。中国居民用电的国家标准是220V的交流电，所以能够产生220V交流的车载电源变换器具有广大的应用前景。
向各种电子产品输送功率的电子器件定义为电源，电源的物理功用是将其他模式的能量转换成电能的模式。文献[1]指出将机械能量转变为电能量的设备是发电机，将化学能量转变为电能量的设备是干电池。虽然电源能具备提供电能的能力，但是其自身不带电。电源分有两极，在每一极分别带有属性为正负的电荷，电压在正电荷和负电荷之间生成。电压作用于电荷，使其定向运动，就能产生电流。导体自身天然携带电荷，利用电压作用于电荷，便能够形成电流。为了达到产生电流的目的，用导体分别连接电池的两极，便能够开释正负电荷，当电荷完全释放完毕，电流电压随即消失。在这样的情况下，类似干电池功效的器件就被人们定义为电源。伴随电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性[2]。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[3]。
根据文献[4]的分析，开关电源的运作原理是，在当代电力电子技术研究领域内，通过调整开关晶体管导通与闭合时间比例的方式，达到使输出电压稳定的指标。一般情况下，PWM脉宽调制、控制IC与开关器件三部分组成开关电源。相较于开关电源，线性电源效率较低，但是也有着其自身的优点。输出功率的增加，会同时导致开关电源和线性电源成本的增长，但就增长速率而言是不一样的。就文献[5]的比较结果而言，一般来说，某些输出功率点上面，线性电源成本比开关电源高。
开关电源钻研的核心方向就是高频化，它能够令开关电源体积愈加小型化。文献[6]中指出，开关电源能够令开关电源应用于更加丰富而普遍的行业与舞台，尤其是可以令高新技术行业得到进一步发展，对高科技产品使用轻便化、结构小型化起到了相当大的推动作用。除此以外，在能源节省、资源节约和环境保护等领域，开关电源都发挥了相当积极的作用。
开关电源的出现在电源发展历史上具有里程碑的重要意义，其源于20世纪60年代，经历了半个世纪的发展，现在已经能够广泛地运用于格式各样的军用、民用电子装置，在各行各业发挥着巨大作用。二十世纪八十年代，计算机全面实现开关电源化，率先完成计算机的开关电源换代[7]。开关电源产品的主要特点是体积小，重量轻，效率高，可靠性和稳定性较好，对供电电网电压的波动不敏感，在电网电压波动较大的情况下，仍能维持较稳定的输出[8]。
对开关电源的深入研究，不仅仅在电子领域有着巨大的推进功效，在绿色节能，资源节省，环境保护等方面也有所建树。例如在焊接行业，焊接电源中的高频开关整流因为其占用空间小，使用便捷，能源节省等方面的优良特性，基本淘汰了传统的焊接电源，得到了普遍的推广使用。开关型的焊接电源完全是传统焊接电源领域的一次技术革新。在电力操作系统中，通过开关电源实现一次电源二次电源的使用，使得电力系统可以在市电正常供电和断电的情况都可以进行正常供电，提供电能，这是传统电源所不能实现的功能，因此也一步一步地淘汰了传统的劣质电源。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1262.html
