AC/DC开关电源建模与仿真研究

2021-04-06丁国臣杨晓霞任秀芳

通信电源技术 2021年1期

丁国臣，杨晓霞，张芳，任秀芳

（海军航空大学青岛校区，山东青岛 266000）

0 引言

当今电子设备迅速发展，开关电源作为其中的关键部分，也越来越小型化、便利化。但同时，开关电源内部结构愈加复杂，以往设计阶段所采用的产品试制和实物实验，需耗费大量精力，且提高成本。相较而言，计算机仿真是一个虚拟的实验环境，设计者可自主选择元器件搭建电路，在更换元器件、测量等方面都要比实物实验快得多，并且不会造成器件的浪费，大大降低了设计成本，缩短了研发周期。

本文首先对全桥式开关电源原理电路进行分析，计算和设计电路中元器件参数，根据预期指标完成各部分电路关键元器件的选型。应用仿真软件Multisim对电路进行建模仿真[1,2]，研究改变元件参数对电路性能的影响。针对开关管“硬开关”工作模式下损耗大的问题，引入可实现“软开关”技术的移相全桥变换器，研究开关的零导通和零关断问题。

1 开关电源原理电路

本文设计的AC/DC开关电源输入电压为220 V工频交流电，输出直流电压24 V，波动范围10%，开关管的工作频率50 kHz。由输入电路、开关电源主电路、输出电路及驱动控制电路四部分组成，如图1所示。其中，输入电路采用全桥式整流滤波电路；主电路包括DC/AC变换器和高频脉冲变压器，变换器采用全桥式变换器；输出整流滤波采用全波整流滤波电路；驱动控制电路由控制芯片TL494、驱动芯片IR2110及其外围电路组成。