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随着电子信息产业的蓬勃发展、传统工业的换代改造以及节约能源要求的不断提高,开关电源产业得到了迅速发展。目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化,要求与之配套的电源供电系统体积更小、重量更轻、效率更高。在这样的前提下,本文设计出一款高功率因数、高效率、低电磁污染、低性能一价格比的开关电源,用作大屏幕液晶电视机的稳压电源。
本文对开关电源、功率因数校正技术和同步整流技术的发展及现状作了详尽的阐述,对几种常见的APFC拓扑电路进行分析对比,从中选择了Boost型电路拓扑,对工作在连续状况下的电路进行分析,采用先进的控制芯片CM6800,减小了电感体积,同时降低了开关管的电压降,既简单又有效地实现了功率因数校正。在二次DC/DC变换中,12 V输出与24 V输出端口分别选择不同的拓扑结构,其中12V输出端口采用带有先进控制芯片FSCM0765的反激式电路,减少了外围器件,简化了电路;而24 V输出端口为减小开关管的电压降,采用了双管正激式电路,并由CM6800驱动并控制电路中开关管的通断。为了降低电磁干扰(EMI),达到电磁兼容(EMC),设计出了开关电源输入端的EMI滤波电路。
本文对整个开关电源电路建立了小信号模型,进行了系统稳态性能分析,证明了电路系统的稳定性;并对部分电路用Pspice仿真软件进行了仿真,同时利用MATLAB软件,对各个子系统的效率曲线进行了仿真预测;进行了理论分析、电路设计、电路仿真和硬件电路实验研究,结果表明:采用APFC技术、合适的二次DC/DC拓扑结构和改进型同步整流技术所设计的开关电源,实现了高功率因数(功率因数始终在0.9~0.999之间变化)、高效率(整个电源的效率87%≤η≤91%)、低电磁污染(总谐波畸变率小于5%),且控制简单,工作稳定可靠。因此,论文工作无论是从科研的角度,还是从工程实用的角度上都是很有价值的。