常州工学院毕业设计论文 1.3 开关电源的现状

今年来年中国电力电源市场呈现如下特征：

大容量电力电源产品的需求迅速提升，开关电源市场稳步增长。因为国家对能源和环保问题日益重视，电力行业结构调整势在必行；随着电力电子技术的进步，开关电源在节能降耗环保问题上的作用日益显著；高效、大容量机组渐成市场主力，有效拉动电源市场需求，所以中国电力电源市场的这种变化与我国宏观政策导向和电力行业的影响密不可分。受国家宏观政策的影响，我国电力行业结构有所调整，小火电机组相继叫停，大型、高效机组陆续投产。这种电力行业结构的转变显著拉动了大容量电源的市场需求，从而有效带动开关电源市场稳步增长。

市场集中度较低，厂商竞争相对激烈。中国电力电源厂商有近1000家，分布地域广而分散，市场规模亦较为均衡，厂商市场占有率均在10%以下。开关电源市场集中度相对较低，厂商间竞争较为激烈成为开关电源市场的主要特征之一。随着竞争的加剧，电力电源厂商在市场规模效应和技术研发能力上充分重视起来，以提高品牌影响力和市场竞争力。

技术进步驱动产品创新。电力电源产品与电子技术的进步发展密切相关。近年来，随着我国电力电子技术的快速发展，开关电源产品也朝着高频化、高功率密度、高功率因素、高效率、高可靠性和高智能化方向发展。这种由于技术进步带动的产品创新同时受到市场的认可。“绿色”电源，模块化电源的问世在节能、降耗、环保方面发挥了重要的作用，对于缓解我国的能源和环境问题大有裨益。

本章小结

开关电源是电力电子发展的必然产物，顺应了时代的发展，它的出现已经带

来了技术的革新。现在无论是国内还是国外都在发展开关电源，所以其前景是美好的，开关电源在一定程度上取代传统电源已经是必然的趋势了。

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常州工学院毕业设计论文 第二章 开关电源的几种结构

2.1 boost电路

2.1.1boost电路图

图 2-1 boost电路

2.1.2 boost电路的工作原理

Boost电路（图 2-1）即为升压斩波电路，当V1导通时，能量从输入电源流入，并储存于电感L1中，由于Q1导通期间正向饱和管压降很小，故这时二极管D1反偏，负载由滤波电容C供给能量，将C1中储存的电能（CV0*V0/2）释放给负载R。当V1截止时，电感L1中电流不能突变，它所产生的感应电势阻止电流减小，感应电势的极性为下正上负，二极管D1导通，电感中储存的能量（L1I*I/2）经二极管D1，流入电容C1，并供给负载R。

在Q1导通的Ton期间，能量储存于电感L1中，在Q1截止的Toff期间，电感L1释放的能量补充在Ton期间给电容C1上损失的能量。Q1截止时，电感L1上电压跳变的幅值时与占空比有关的，Ton愈大，L1中峰值电流大，储存的磁能愈大。所以，如果在Ton期间吃内存的能量要在Toff期间释放出来，那么，L1上的脉冲必定比较高的。假定开关管没有损耗，并联变换器电路在输入电压V1和输入电流I1，能在较低的输出电流I0下，输出较高的电压V0。 稳压电源达到稳态后，输出电压稳定在所需的恒定值V0，只要适当选择电

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常州工学院毕业设计论文 容C1，输出纹波可做得足够小，当要求纹波为ΔV0，直流输出电流为I0是，由于在管子导通期间全部负载都由C1供电，因此选择C1取决于下式： C1=I0Ton

?V0 当Q1导通时，忽略管子导通压降，电感L1上的电压为输入电压V1,并且电流按?I=V1?tL1速率线性上升，周期Ton期间V1导通时，L1中的电流增量为 ）Ton。当V1截止时，假定L1右端的电感反冲电压等于输出

ΔI（+）=（V1L1电压V0，则L1上的电压为V0-V1，L1中的电流以ΔI（-）=（V0-V1）Toff/L1，而在稳态，Ton期间L1中电流的增量应等于Toff期间电流的减量，ΔI（+）=ΔI（-），故有

V1Ton(V0-V1)Toff= L1L1Ton?Toff V0=V1

ToffT =V1

ToffT =V1

T-Ton1 =V1

1-DTon其中D=

T

由上式可知，当改变占空比D时，就能获得所需的上升的电压值。由于占空比D总是小于1，V0总是大于V1。

Boost电路能将电压升高的原因是电感L1储能之后具有使电压泵升的作用，而电容C能将输出电压保持住。 2.1.3 boost电路特点

boost电路的电路相比较其他电路来的简单，所以成本比较低，另外boost电路的输出电压高于输入电压，能够起到升压作用。

boost电路的转换效率比较低，所以电源电压的利用率比较低，输出的功率较小。由boost电路最为显著的特点可以知道，boost电路只适用于升压电路。

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常州工学院毕业设计论文 2.2 buck电路

2.2.1 buck电路图

图 2-2 buck电路

2.2.2 buck电路的工作原理

Buck电路（图 2-2）即为降压斩波电路。当控制脉冲使Q1导通之后，C开始充电，输出电压V0加到负载R两端，在C充电过程中，电感L1内的电流逐渐增加，储存的磁场能量也逐渐增加。此时续流二极管D1因反向偏置而截止。经过Ton时间以后，控制信号使Q1截止，L1中的电流减小，L1中储存的磁场能量便通过续流二极管D1传递给负载。当负载电压低于电容C两端的电压时，C便向负载放电。经过时间Toff后，控制脉冲又使Q1导通，上述过程重复发生。 当控制信号使Q1导通时，电感L1中的电流从最小值Ilmin增加到最大值Ilmax，当控制信号使V 截止时，L1中的电流又从最大值Ilmax下降到Ilmin。建设Q1具有理想的开关特性，其正向饱和管压降可以忽略，所以可以列出以下的方程：

VL=V1-V0=L由此可得出：

diL dt 8