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当今大屏幕显示系统常用于大型能源、通讯监控调度系统,要求必须能高可靠性的进行工作。因此新款的数字投影机需要在提供足够亮度的大尺寸画面的同时,必须对使用寿命较低的光源(灯泡)进行1+1热备份。所以配套开发的开关电源输出功率要达350W,以便能同时驱动2个120W的灯泡,这已经成为一种必然趋势。在此背景下,本文以一款新型DLP数字投影机所使用的AC—DC开关电源为例,对其电路及关键元器件的设计和实验验证进行了研究。本文的主要工作包括:
1、较详尽的分析了原有电源在输出功率、保护功能及可靠性方面的局限性,指明了设计一款大功率高可靠性的开关电源,对新型数字投影机的发展推广有着十分重要的意义。
2、分析了各个功能电路的必要性和技术要点,进行总体技术方案的设计。绘制出开关电源的功能电路框图,并详细定义出开关电源的主要技术规格指标,为电源的成功研发打下基础。
3、分析了主要的功率转换电路,包括功率因数校正电路、主要输出功率转换电路、3.3V DC-DC电路及待机电压功率转换电路的拓扑进行方案论证,主要控制芯片的对比分析,运用目前先进的临界模式的功率因数校正技术,和固定频率的脉宽调制技术,提出各转换电路的详细方案。根据控制芯片的功能特点,对转换电路的储能功率电感、变压器、开关管、整流滤波器件及外围控制电路进行详细的计算,并结合成本和工程等因素进行选择。
4、根据选定的元器件参数和实际工作状态,分析电源的可靠性,包括温升、电压电流裕量等,并进行工程样品的制作和调试。
5、针对调试中出现的问题进行处理,并在调试通过后对开关电源的功能、性能及温升进行全面的测试验证,分析是否满足设计规格的要求。并对开关电源的MTBF进行详细的计算,确认电源的可靠性得到了明显的提高。
本文最后从技术和产品方面所取得的突破进行了总结,成功的采用临界模式提供了350W以上的输出功率。并总结了不足之处,对数字投影机开关电源的进一步发展提出展望。