一种高压输入低压输出的DC-DC电源系统建模与仿真研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

能源是国民经济发展的驱动力和支柱,是社会得以繁荣发展的重要物质基础。我国目前能源仍以煤炭、石油和天然气等天然化石能源为主,能源开发与利用几乎一直处于低效率和高消耗之中,通过阅读文献,我们知道绿色电源设计趋势的出现,对设备中电源管理电路的要求也越来越高。

电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次是这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种校正功率因数的方法,为2l世纪批量生产各种绿色开关电源奠定了基础。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的拓扑电路的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大地发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的不利影响减至最小,新的电源拓扑电路和新型控制技术,可使功率开关在零电压或零电流状态下工作,从而可大大提高工作频率,提高开关电源的工作效率,设计出性能优良的开关电源。
总之,电力电子及开关电源技术随应用需求而不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着IC技术的发展,以开关电源技术为核心的电子设备用开关电源,仅国内就有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源已是大势所趋,因此,同样具有几十亿市场需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来,另外,还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

开关电源被誉为高效能电源,它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。采用了高频变压器和控制集成电路的开关电源更具有效率高、输出稳定、可靠性高等特性,是今后电源的发展趋势,因此,建立精确的仿真模型,研究一款带有轻载高效模式适用于便携电子设备的峰值电流型同步Buck转换器芯片,是十分必要的。

自20世纪50年代,美国宇航局以小型化重量轻为目标而为搭载火箭开发首个开关电源以来,在半个多世纪的发展中,开关电源逐步取代了传统技术制造的相控稳压电源,并广泛应用于电子整机设备中。随着集成电路的发展,开关电源逐渐向集成化方向发展,趋于小型化和模块化。近20年来,集成开关电源沿两个方向发展。第一个方向是对开关电源的控制电路实现集成化。1977年国外首先研制成脉宽调制(PWM)控制器集成电路,美国Motorola公司、Silicon General公司、Unitrode公司等相继推出一系列PWM芯片。近些年来,国外研制出开关频率达1MHz的高速PWM、PFM芯片。第二个方向是实现中、小功率开关电源单片集成化。

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