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免费毕业论文--LED显示屏动态显示和远程监控的实(4)

2013-06-15 01:35
导读:2)电源模块设计适当的输出电流,模块可均流。保证屏体装配工艺易实现n+1冗余。3)电源模块有下拖形状的限流特性以保证有较好的过载能力、较高的
   2)电源模块设计适当的输出电流,模块可均流。保证屏体装配工艺易实现n+1冗余。   3)电源模块有下拖形状的限流特性以保证有较好的过载能力、较高的利用率。   4)电源模块有扁平的外形,自然散热,易于在屏体上安装,并利用屏体散热。   5)电源模块带APFC,减小对电网的干扰,适应电网的波动。2电路设计   采用集中供电方案可避免分散供电的缺点,但要求电源的可靠性更高,否则电源一旦失效会造成整屏的黑屏,而不是部分黑屏。提高电源可靠性的最积极的办法为提高变换效率,减少发热量,同时选用可靠性高的线路与器件。2.1AC/DC电路设计   传统的AC/DC全波整流电路采用的是整流+电容滤波电路。这种电路是一种非线性器件和储能元件的组合,输入交流电压的波形是正弦的,但输入电流的波形发生了严重的畸变,呈脉冲状。由此产生的谐波电流对电网有危害作用,使电源输入功率因素下降。在本设计中整流电路部分采用有源功率因数校正电路(APFC),避免了上述缺点。其电路如图1所示。

   与典型PFC主电路不同的是此电路选用了无损吸收缓冲网络。该网络降低了开关管的开关损耗,提高了其稳定性,增强了其使用寿命。它利用一组无源元件,使开关管实现了零电流开通和零电压关断,提高了电源的工作效率,且相对于其它谐振软开关电路,降低了生产成本。   下面通过分析PFC主开关Q的工作过程来说明此无损吸收缓冲网络的工作原理。   1)Q导通时,因为电感 L2中电流不能突变,且C2、C1电压不能突变,Q中的的电流从零开始增加,缓慢上升。通过 D4的电流iD4渐减。Q实现零电流开通,导通的损耗较小。   2)当电流iD4减少为零时,D4进入反向恢复状态,通过电感 L2的电流iL2=iL1+irD4。D4反向电流irD4的变化率受到电感 L2的控制,反向恢复损耗降低。   3)主电感L2中电流缓慢增加,Q上的电压 uQ下降。电容C2通过D2、C1、L2、Q放电 ,C2上的电压uC2下降。   4)当uC2下降为零时,C2中的能量完全转向 C1、L2。L2中的电流饱和不变,uQ下降变为零,Q完成零电流开通过程。   5)Q保持开通状态,与普通PFC电路的开关管状态相同。   6)Q关断时,L2中的电流 iL2通过D1流向C2,C2从零开始充电,Q实现零电压关断,关断损耗较小。二极管 D2、D3使uC2最终钳位在输出电压VL。   7)L2在导通时存储的能量通过 D1、D2流向C1,L2逐渐复位。当 L2复位后,C1中的能量通过D3输出。   8)当C1两端电压变为零时, D4正向导通。Q完成零电压关断过程。   9)Q保持关断状态直到开始进入新的开关循环过程。   Q的开关波形如图2所示;Q的实测导通时间和关断时间如图3所示。(电源负载22A)

(转载自中国科教评价网http://www.nseac.com


 

   从以上分析可知此无损吸收网络具有以下几个特点。   1)Q的最大工作电压等于输出电压 VL。   2)PFC电路的输出二极管D4的耐压是 VL与电感L2的反向电压之和。   3)Q中的电流上升率,即Q的开通损耗决定于电感 L2两端电压和L2的电感量。   4)Q两端的电压上升率,即Q的关断损耗决定于流过电容 C2的电流和C2的容量。   5)由于开关动作引起的存储在 L2和C2中的能量最终都输出给了负载,保证了转换器的工作效率。2.2DC/DC主电路设计   DC/DC主电路采用单端双正激电路。单端双正激电路相对于其它拓扑电路结构,开关管承受电压低,在控制电路设计中不必担心共态导通问题,也不会因电路不对称发生高频变压器单向偏磁,即不存在变压器饱和问题,是一种可靠性较高的电路。考虑到整机的高度不超过60mm,以及变压器工艺、安装、散热的要求,DC/DC变换采用双变压器、双输出电感结构。变压器原边并联,副边各自用一个输出电感,如图4所示。   该电路的无损吸收网络不同于AC/DC部分电路所采用的无损吸收网络。它仅使开关管完成了零电压关断过程。以下以开关 Q2为例(Q1与Q2变化状态相同),简述该网络的工作原理。

   1)导通过程   Q1、Q2开通时,除一路电流通过 Q1、T1副边、Q2外,另一路电流流过 Q1、C5
L7、D10、C7、 Q2形成LC振荡回路,C5、C7被充电。当A与B点之间的电压uAB等于主电路电压VDC时,由于 D10的单向导电性,振荡结束。电感L7起限制 C7、C5中的电流变化的作用。Q1、 Q2中流过的电流为从副边折算到原边的负载电流与C5、C7充电电流之和。   2)关断过程   Q1、Q2关断时,由于B点对地电压为零,C7从零开始充电, Q2对地电压uQ2缓慢上升,Q2零电压关断。加在 Q2上的电压因二极管D15的钳位作用,最终为VDC。因此,B点电压升为VDC。 Q2实现零电压关断过程。   由于变压器励磁电感、漏感及引线寄生电感所引起的感应电势的能量通过 C7、D14返回电源,Q2上的电压维持在VDC直到变压器原边磁通复位。此时, Q1、Q2上的电压分别为VDC/2直到新的工作周期。   Q2的开通期间与关断期间的状态与普通开关管同期间的状态相同。   图5为实测Q2开关波形。图6为实测 Q2零电压关断波形。   从以上分析中,可以总结出以下特点。   1)电路中每个开关管的最大工作电压等于电源电压。   2)Q1、Q2关断的电压上升率分别决定于电容 C5、C7的容量。2.3控制电路设计   为保证电源安全可靠地工作,电路设计中采用TOP224Y制作一反激式开关电源作为辅助源,如图7所示。其两路输出分别为AC/DC部分和DC/DC部分的控制电路供电。

(科教范文网 lw.nSeAc.com编辑发布)

   AC/DC控制部分使用PFC控制芯片UC3854B。交流输入过、欠压、PFC变换直流电压(400V)过、欠压时都关闭UC3854,使PFC部分停止工作。这些故障信号通过隔离光耦传递到DC/DC控制电路,以达到在AC/DC部
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