基于PWM小功率多路输出开关电源的设计
摘要：
本文提出了一种基于PWM（脉宽调制）技术的小功率多路输出开
关电源设计，该电源利用数字控制器实时监测电路的输出状态，并根
据需要动态调节输出电压和电流，以保持稳定的输出。该电源采用高
效的设计和控制，能够有效地实现高效能、高可靠性、高精度和高可
控性的多路输出。
关键词：PWM；开关电源；多路输出；数字控制器；高效能
引言：
随着电子技术的不断发展和应用的广泛推广，电源技术也越来越
受到了关注。在现代电子设备中，开关电源已经成为了广泛应用的电
源类型，其具有稳定性好、效率高、尺寸小等优点，已经广泛应用于
很多领域。特别是在通信、计算机、工业自动化、电子设备等领域，
开关电源更是不可或缺的关键部件。而对于多路输出的开关电源来说，其准确、稳定的输出已经成为了当今电子设备设计的核心要求。
本文通过分析现有开关电源的技术和设计方案，提出了一种基于PWM技术的小功率多路输出开关电源设计，并采用数字控制器实时监测电路的输出状态，以保证电源输出的稳定性、精度和可控性。接下来，将详细介绍该电源的设计原理、实现方法、实验结果和评价等内容。
设计原理：
基于PWM技术的电源，是将电源的输出信号通过PWM脉冲进行控制，以实现动态调节输出电压和电流的目的。该电源主要由输入滤波器、整流电路、输出滤波器、PWM控制电路、开关管驱动电路、多路输出电路等模块组成。其中，输入滤波器用于滤除输入端的高频噪声，
整流电路用于将交流电源转换为直流电源，输出滤波器用于去除输出
端的高频噪声。PWM控制电路采用数字控制器实时监测输出状态，并根据需要动态调节PWM脉冲的宽度和频率，使输出电压和电流保持稳定。开关管驱动电路则控制开关管的导通和断开，以实现输出的多路并联
或串联。
实现方法：
为了实现该电源的设计方案，需要采用高度集成的数字控制器，如STM32等单片机。该单片机具有高速、低功耗、高性价比等优点，可以实时监测电源输出状态，并控制PWM脉冲的宽度和频率。同时，还需要选用高可靠性的开关管和高性能的电容器、电感器等元器件，以保证电源的长期稳定运行。
电源的多路输出可以采用并联或串联的方式，输出电压和电流均可以动态调节，以满足不同领域、不同应用的需求。具体实现时，需要通过调节PWM脉冲和开关管的导通时间，控制输出电压和电流，以实现稳定的输出。
实验结果：
为了验证该电源设计方案的有效性和可靠性，进行了实验验证。实验结果表明，该电源具有高效能、高可靠性、高精度和高可控性的特点，能够满足多路输出的需求。
评价：
本文提出的基于PWM技术的小功率多路输出开关电源设计，采用数字控制器实时监测输出状态，动态调节输出电压和电流，以保持稳定、精确的输出。该电源具有高效能、高可靠性、高精度和高可控性的特点，能够满足多路输出的需求。值得进一步深入研究和推广。
多路输出开关电源设计 安森美半导体公司的NCP1252是一款电流模式PWM控制器，它使用内部固定的定时器，可以不依赖于辅助电压来检测输出过载。文章介绍了基于NCP1252芯片的多路输出开关电源设计，分析了开关电源的工作原理，给出了设计步骤。该开关电源可提供软起动、短路保护、过流保护等功能，并将该电源成功用于某型雷达收发机，验证了分析、设计的有效性。 标签：NCP1252芯片；多路输出；开关电源 Abstract：The ON Semiconductor’s NCP1252 is a current-mode PWM controller that uses internally fixed timers to detect output overload without relying on auxiliary voltages. This paper introduces the design of multi-output switching power supply based on NCP1252 chip，analyzes the working principle of switch power supply，and gives the design steps. The switching power supply can provide soft start，short circuit protection，over-current protection and so on. The power supply has been successfully used in a certain type of radar transceiver，which verifies the effectiveness of the analysis and design. Keywords：NCP1252 chip；multiplex output；switching power supply 引言 电源如同人的心脏，为各种电子设备提供电能，性能优劣直接影响到整个电子系统的稳定性。目前常用的直流稳压电源根据调整管的工作状态分为线性电源和开关电源两大类，线性电源应用较早，电路简单，元器件少，但随着输出功率的增加，工频变压器的体积不断增大，而且，其效率低、散热难；开关电源的功率器件工作在高频开关状态，自身功耗小，转化效率高，此外开关电源还具有体积小、重量轻、稳压范围宽等优点，其不足之处就是电路复杂，对变压器要求很高。由于开关电源优越的性能，势必将得到越来越广泛的应用。 本文围绕NCP1252芯片设计了一种多路输出开关电源，并应用在某型号导航雷达的收发机内，效率高，稳定性好。 1 NCP1252内部结构与功能特点 NCP1252是一款应用于正激和反激式的电流模式PWM控制器，适合于计算机ATX电源、交流适配器及其它任何要求低待机能耗的应用。它集成固定的定时器，可在不依赖辅助电源时检测输出过载；具有跳周期模式，能够空载工作。此外还可调节开关频率，增强设计的灵活性；带有闩锁过流保护功能，能够承受暂时的过载。其它特性包括可调节软启动时长、内部斜坡补偿、自恢复输入欠压检测等。
多路输出开关电源的设计及应用原则 引言 对现代电子系统，即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲，其电源电压一般也要由＋5V，±15V或±12V等多路组成，而对较复杂的电子系统来讲，实际用到的电源电压就更多了。目前主要由下述诸多电压组合而成：＋3.3V，＋5V，±15V，±12V，－5 V，±9V，＋18V，＋24V、＋27V、±60V、＋135V、＋300V、－200V、＋600V、＋1800V、＋3000V、＋5000V（包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源）等。不同的电子系统，不仅对上述各种电压组合有严格的要求，而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求，如电压精度，电压的负载能力（输出电流），电压的纹波和噪声，起动延迟，上升时间，恢复时间，电压过冲，断电延迟时间，跨步负载响应，跨步线性响应，交叉调整率，交叉干扰等。 2多路输出电源 对于电源应用者来讲，一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的，即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值，无论系统的各路负载特性如何变化，而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲，目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。为了更进一步说明多路输出电源的特性，首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。
从图1可以看到，真正形成闭环控制的只有主电路Vp，其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。从控制理论可知，只有Vp无论输入、输出如何变动（包括电压变动，负载变动等），在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度（一般优于0.5％），也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Vaux1、Vaux2而言，其精度主要依赖以下几个方面： 1）T1主变器的匝比，这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np3 2）辅助电路的负载情况。 3）主电路的负载情况。 注：如果以上3点设定后，输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。 在以上3点中，作为一个具体的开关电源变换器，主变压器匝比已经设定，所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。在开关电源产品中，有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性，即就是交叉负载调整率。为了更好地讲述这一问题，先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。 2.1电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤 1）测试仪表及设备连接如图2所示。
农业大学 毕业论文（设计） 题目：多路输出开关电源设计 姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 年月日
毕业论文（设计）诚信声明 本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了意。论文（设计）作者签名：日期：年月日 毕业论文（设计）使用授权书 本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为农业大学。 论文（设计）作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日 目录
摘要................................................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................................................. II 1 绪论. (1) 1.1 课题背景及意义 (1) 1.2 开关电源简介 (1) 1.3 开关电源的发展历史和发展前景 (2) 2 开关电源的工作原理及分类 (5) 2.1 开关电源的工作原理 (5) 2.2 开关电源的设计指标 (6) 2.3 开关电源的调节方式 (7) 2.4 开关电源分类 (8) 3 电路主要元器件选择 (18) 3.1 单片开关电源芯片的选取 (18) 3.2 变压器 (22) 4 开关电源电路设计 (27) 4.1 EMI滤波器设计 (27) 4.2 开关电源的高频变压器设计 (28) 4.3 保护电路和输入端整流电路设计 (31) 4.4 反馈电路设计 (34) 4.5 次级输出滤波电路和稳压电路设计 (36) 4.6 输出端稳压电路设计 (38) 5 总结 (43)
1 前言 作为带动产业规模扩大的直接动力，新增投资和新建项目一直是产业发展的风向标，多年以来，中国集成电路产业的竞争格局一直呈现国有和外资企业平分天下的态势。但近几年来，随着外资和民间资本加速进入国内集成电路行业，以上产业格局正在发生根本性的改变，其总的趋势是外资企业开始占据主体地位，民营企业也开始发挥举足轻重的作用。 开关电源的设计通常选用PWM 集成芯片。近年来，将PWM 控制电路、保护电路成到一块芯片上的开关电源集成控制器，由于其外围电路简单和高可靠性等优点，受到了电路设计人员的欢迎常见的PWM控制器分为电压控制型和电流控制型两种。电压型PWM是通过反馈电压来调节输出脉宽.电流型PWM 是通过输出电感线圈的电流信号与误差放大器输出信号相比较来调节占空比，从而使电感峰值电流随误差电压变化而变化。目前电流PWM 控制器是较理想的一种PWM 控制器。 下面介绍一种采用UC3844 高性能电流PWM控制器的反激式开关电源电路，该电路具有电流反馈和电压反馈双环控制的优点，电压调整率和负载调整率高。其中光耦HI1A1和三端稳压管TL431 配合控制大大提高了电源电压的瞬态响应速度和调整率。 实验证明该电路具有良好的性能和很高的应用价值随着现代科技的高速发展，功率器件的，设计了一种多路输出的单端反激式开关电源电路。该电源性能优良，具有稳压效果好，纹波小，负载调整率高等优点．可作为电机控制的电源模块，具有很高的应用价值。由于其外围电路简单和高可靠性等优点，受到了电路设计人员的欢迎。
2系统方案设计 2．1 方案比较 方案一： 图1.1 方案一方框图 方案一中从220V交流电输入经过滤波稳压后得到一个相对稳定的电压，在经过变压器对起进行变压，然而在变压后其波中还有杂波，电压也不稳定在对起进行滤波稳压，但是当运用于输出负载是对其输出电压有冲击影响，所以使用反馈电路使其对电压进行调节来对输出稳压。通过输出端的电压反馈和输入端的电流反馈使输出电压更加稳定。下面方案二是它的改进型。 方案二： 图1.2 方案二方框图 方案二是方案一的改进型在方案一的基础上对其反馈电路使UC3844和PWM控制器为核心的使用用反馈回路通过控制器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的，变压器5 V输出通过三端可调稳压管TL431 和光耦H11A1以电压反馈的形式反馈到UC3844的2脚。当5V输出绕组的电压大于5V时加在三端可调稳压管上的参考电压升高，流过光耦器件H11A1中二极管的电流增大三极管上的电流也相应地增大，
1 引言 当今社会，时代在进步，人们的生活水平不断提高，越来越离不开电力电子产品电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，当然任何电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 1.1 什么是开关电源 电子电源是对公用电网或某种电能进行变换和控制，并向各种用电负载提供优质电能的供电设备。它可分为线性电源和开关电源两种。应用大功率半导体器件，在一个电路中运行于“开关状态”，按一定规律控制开关，对电能进行处理变换而构成的电源，被称为“开关电源”。在实际应用中同时具备三个条件的电源可称之为开关电源，这三个条件就是:开关(电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态)、高频(电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频)和直流(电源输出是 直流而不是交流)。广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一形态的主电路都叫做开关变换电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环 节的则称开关电源。 1.2 开关电源基本工作原理 开关电源以半导体开关器件的启闭为基本原理，即通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）或者脉冲频率调制方式（PFM）控制IC和外部电路构成。 开关电源有PWM调制、FWM调制和混合调制，这里选用PWM调制。PWM型开关电源的换能电路是将输入的直流电压转换成脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压输出。
开题报告 电气工程及其自动化 多路开关电源的研究和设计 一、课题研究意义及现状 随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。在近半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而取代传统技术设计制造的连续工作的线性电源，并广泛应用于电子、电气设备中。[1]开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。[4]开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线形电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。[2-3] 与线性电源相比，PWM开关电源更为效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。[8]一些电力电子组件(PEBB)的研究、功率集成技术的研究、新型原材料和元器件的研 究都希望从不同程度上提高电源的整体品质。电源相关技术的研究正处于迅速发展的阶段， 可以预计下面几个问题是开关电源发展的永恒方向。 ①开关电源的频率要高，这样动态响应才能快。配合高速微处理器工作是必需的 是减小体积的重要途径。 ②体积要减小，变压器、电感、电容都要减小体积。 ③效率要高，产生的热能会减少，散热会更加容易，易于达到高功率密度。 自20世纪90年代以来，开关电源的发展更是日新月异。许多新的领域和新的要求又对开关电源提出了更新更高的挑战。如果从一个开关电源的输入和输出端口观察，可以发现输入的要求变得更严了，不符合IEC1000-3-2标准的产品将陆续被淘汰；输出则派生了许多特殊的应用领域，研制和开发的难度变得更大了。正是这些外界的要求推动了开关电源的两个分支技术一直成为当金电力电
多路输出反激式开关电源设计 随着现代科技的高速发展，功率器件的不断更新，PWM技术的发展日趋完善，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。 本文介绍了一种基于TOPSwith系列芯片设计的小功率多路输出AC／DC开关电源的原理及设计方法。 设计要求 本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为10 W。为了减少PCB的数量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。 考虑10W的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路。单端反激电路的特点是：电路简单、体积小巧且成本低。单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。本电源设计成表面贴装的模块电源，其具体参数要求如下： 输出最大功率：10W 输入交流电压：85～265V 输出直流电压／电流：+5V，500mA；+12V，150mA；+24V，100mA 纹波电压：≤120mV 单端反激式开关电源的控制原理 所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。反激式则指当功率MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz，使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。这也是反激式电路的基本工作原理。而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的。 TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍 TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连，外部通过负载电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流检测。控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点。内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降，控制电压的典型值为5.7 V，极限电压为9 V，控制端最大允许电流为100 mA。
开关电源电路设计 电源电路是电子系统中不可或缺的重要部件，它的设计是电子系统的基础。开关电源 电路采用半导体开关，通过变压、调整输出电压，并具有输入保护，可靠性高，用途广泛。 一、开关电源电路的工作原理 开关电源电路是一种能够改变电压大小的电路，它有一个典型的变压结构，包括调节 器模块（传动芯片）、可调变压器、保险丝等，可以检测输出电压，自动调整。 开关电源电路是一类不同结构、功率元件组成的“系统”，其中，每个组件的功率必 须充分考虑考虑，考虑不同参数、情况，以免在使用时发出错误的报警，损害器件的安全 可靠性。同时，一定要考虑拓补的充分性，每个组件的容量最小建议不低于计算结果的 1.2-1.5倍。 三、开关电源电路控制策略设计 电源电路的控制策略是电源性能和可靠性的重要考量因素，常用的控制策略有PWM控制、反馈控制和关断控制。PWM控制是中央处理器控制电源输出，通过利用PWM信号调节 输出电压大小。反馈控制是根据输出电压的变化，接收控制信号控制电源的输出。而关断 控制的方式是当输出电压超过设定范围时，关闭电源，减小输出电压。 四、开关电源电路外部结构设计 由于开关电源电路以小型、低压封装为主，为了更好地实现安装方便，实用性强，同 时要考虑能够引出更多控制端口和输出端口，因此开关电源外壳可以选用金属和塑料，金 属电源外壳尤其适用于需要考虑高温，高电压使用环境的情况。因此，在开关电源电路外 壳的设计中，务必要考虑到使用的环境请求，安装的方面，以及外形的要求，才能满足客 户的需求。比如外壳的设计不再是简单的一定结构，而是要考虑产品本身的安装方式以及 搭配，才能更好的满足不同应用场景需求，才能发挥出产品本身最大的使用价值。
目录 摘要....................................................................................................................................... I Abstract..................................................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1) 1.1设计的背景及意义 (1) 1.2 设计的主要内容和技术指标 (3) 1.2.1设计的主要内容 (3) 1.2.2技术指标 (3) 第二章系统的总体结构及方案设计 (5) 2.1方案比较 (5) 2.2方案设计 (6) 2.3 主电路的结构 (7) 2.4开关电源的基本工作原理 (7) 2.5高频开关电源的结构 (8) 第三章主电路设计 (10) 3.1. 滤除干扰电路 (10) 3.1.1开关电源电磁干扰的产生机理 (10) 3.1.2滤除电磁干扰电路设计 (11) 3.1.3.电磁脉冲（EMP）电路的设计 (14) 3.1.4.电磁兼容（EMC）的设计 (14) 3.2．整流、滤波电路 (15) 3.3电路拓扑结构选择 (15) 3.3.1反激式电路 (16) 3.3.2 单激式变压器开关电源的工作原理 (16) 3.3.3 正激式变压器开关电源工作原理 (17) 3.3.4 双激式变压器开关电源 (18) 3.3.5反激式变压器开关电源工作原理 (18) 3.3.6反激式电路拓扑稳压过程 (22) 3.4输出整流滤波电路 (22) 3.4.1稳压输出 (23) 3.4.2三段集成稳压器 (23) 3.4.3稳压输出电路 (25) 3.5变压器参数的计算 (26) 第四章控制电路的设计 (30) 4.1 PWM技术简介 (30) 4.1.1 PWM控制技术概述 (30) 4.1.2 PWM控制的基本原理 (30) 4.1.3 PWM控制的基本概念 (32) 4.2 电流型PWM控制原理及优点 (33) 4.2.1 电流型PWM控制原理 (33)
小功率开关电源的设计 小功率开关电源是一种将交流电转换为直流电的装置，并常用于电子 设备、通讯设备、计算机等电子产品中。其设计主要包括输入滤波、整流、功率因数校正、能量存储、PWM调制、输出滤波以及反馈控制等多个模块。本文将从输入滤波开始详细介绍小功率开关电源的设计。 一、输入滤波 输入滤波是为了消除输入电压中的高频干扰和谐波，提供平稳的输入 电压给下一级进行进一步处理。常用的输入滤波电路包括电容式滤波、电 感式滤波和电抗式滤波。根据具体的应用需求，选择合适的滤波电路进行 设计。 二、整流 整流是将交流输入转换成半波或全波直流输出的过程。常见的整流电 路有单相半波整流电路、单相全波整流电路、三相半波整流电路和三相全 波整流电路等。根据设计要求选择适当的整流电路。 三、功率因数校正 功率因数校正是为了提高开关电源的功率因数，减小对电网的污染。 常见的功率因数校正电路有整流器前级斩波电感、前级共射共极电感等。四、能量存储 能量存储是为了提供稳定的电源电压，常用的能量存储电路有电感储 能式、电容储能式和电感电容混合储能式。 五、PWM调制
PWM调制是为了实现电源的调节，保障输出电压稳定性。其原理是通过控制开关管导通时间和关断时间以改变开关管的平均导通时间，从而改变输出电压。 六、输出滤波 输出滤波是为了消除PWM调制后输出信号中的高频噪声，提供干净的直流输出。常见的输出滤波电路有RC滤波电路、LC滤波电路和LCL滤波电路等。 七、反馈控制 反馈控制是为了保持输出电压的稳定性和准确性。常见的反馈控制电路有电压反馈控制和电流反馈控制。 以上是小功率开关电源设计中的主要模块。在实际设计过程中，还应根据具体需求和电源规格选择合适的元器件参数，并进行仿真和优化，确保设计的小功率开关电源能够满足电源的输出要求和稳定性要求。
基于DSP控制的PWM型开关电源的研 究与开发共3篇 基于DSP控制的PWM型开关电源的研究与开发1 随着现代电子技术的不断发展，各种电子设备已经成为了人们生活中必不可少的一部分。而这些电子设备的电力供应往往都离不开一种被称作开关电源的技术。在目前的众多开关电源技术中，一种基于数码信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）控制的脉宽调制（Pulse-Width Modulation，PWM）型开关电源备受关注。本文将立足于DSP控制的PWM型开关电源的研究与开发，从理论分析、电路设计以及实验测试等方面进行探讨。 一、理论分析 在开展研究之前，我们需要先了解PWM型开关电源的基本原理。PWM型开关电源是一种电源调节技术，它将输入电压转换为短 脉冲信号，并通过改变信号的占空比来实现电压的调节。在PWM型开关电源中，DSP作为核心控制器，通过对电源电路的 控制实现对电压、电流等信号的输出控制。因此，DSP控制技 术具有快速、高效、精准等特点，是PWM型开关电源的重要控制手段。 二、电路设计 在PWM型开关电源的电路设计中，首先要考虑的是所选用的数
字信号处理器（DSP）。在选择DSP时，需要考虑其性能、成本、可扩展性等因素。其次，需要在选用的DSP的控制下设计整个PWM型开关电源的电路图。其中，包括输入电源、滤波电路、开关管、功率变换电路、负载电路等部分，旨在将输入电压转化为输出大于或等于期望值的恒定电压。另外，在电路设计过程中，还需要注意各部分之间的电气特性和电路参数，以便实现电源稳定、高效、低噪音的输出要求。 三、实验测试 完成电路设计之后，需要进行实验测试以验证PWM型开关电源的控制效果和电气性能。在实验过程中，我们可以通过测定输出的电压、电流大小、占空比等参数来评估所设计的PWM型开关电源的实际性能。在实验过程中，还需要考虑到温度、负载变化等因素对PWM型开关电源的影响，以保证得到准确的实验结果。 总之，基于DSP控制的PWM型开关电源是一种电力供应技术，具有精准、高效、低成本等优点。通过理论分析、电路设计和实验测试三个部分，我们可以对其进行深入研究和开发，进一步提高电源的可靠性和稳定性，应用广泛 通过对基于DSP控制的PWM型开关电源的理论分析、电路设计和实验测试的深入研究和开发，我们可以发现其具有精准、高效、低成本等优点，在现代电力供应领域中应用广泛。通过优化电路设计和控制策略，不断提高电源的可靠性和稳定性，可以实现更加稳定和精准的输出，并可应用于各种不同领域，如
开关电源PWM控制器芯片设计 开关电源PWM控制器芯片是一种关键的电子元件，它在许多领域都有广泛应用，如通信、计算机、工业控制等。本文将介绍开关电源PWM 控制器芯片的基本概念、设计流程、仿真分析和实验验证以及案例分析，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。 开关电源PWM控制器芯片是一种用于控制开关电源输出的专用芯片。它通过调节脉冲宽度的方式，控制开关电源的输出电压和电流，从而达到稳定输出和高效节能的目的。PWM（Pulse Width Modulation）控制技术是一种数字控制技术，它具有高精度、高稳定性、高可靠性等优点。 开关电源PWM控制器芯片的设计流程和注意事项 开关电源PWM控制器芯片的设计流程包括以下几个步骤： （1）确定应用场景和性能指标，如输出电压范围、电流容量、响应时间等。 （2）进行系统架构设计，包括PWM控制器、反馈电路、保护电路等。（3）选择合适的元器件，如MOSFET、IC等。
（4）设计PWM控制算法，包括脉冲宽度调制、频率控制等。 （6）进行系统仿真和调试，验证系统功能和性能。 在开关电源PWM控制器芯片的设计过程中，需要注意以下几点：（1）应充分考虑应用场景和性能指标的要求，进行合理的设计。（2）应注重电路的安全性和可靠性，合理选择元器件和设计保护电路。 （3）应注重PWM控制算法的优化，以实现高效的开关电源控制。（4）应注重版图绘制的质量和物理验证的准确性。 （5）应注重系统仿真和调试的过程，确保系统的功能和性能达到预期目标。 开关电源PWM控制器芯片的仿真分析和实验验证 在开关电源PWM控制器芯片的设计过程中，仿真分析是不可或缺的一环。通过仿真分析，可以有效地预测系统的性能和行为，为设计优化提供依据。在仿真分析中，常用的工具包括Matlab、Simulink等。实验验证是确保开关电源PWM控制器芯片设计可行性和可靠性的重
小功率多路隔离开关电源设计 摘要 电源是确保电气设置可靠、正常稳定工作的主要构成部件。其中，开关管电源以环保节能，稳定高效，轻便简捷等特点成为现代电源研究领域的热门。本文研究小功率多路隔离开关电源的设计，开关电源主要是由以下几个电路构成的，分别为电源的输入电路、功率开关管控制电路、输出电路。输入端的交流电经过整流后转换成直流电提供输入电源，电力电子元器件将整流滤波之后的直流电源经过开关变换器转换成高精度多路隔离直流电源，采用比例积分(PI)控制器控制输出端的直流电压，并对PI参数进行调试，本文的主要研究内容包括： (1) 直流电控制系统的总图的设计； (2) IGBT驱动电路的设计； (3) 最小系统电路的设计； (4) 功率电路的设计； (5) 系统的调试和测试。 最后通过调制占空比来控制IBGT的开通与关断，实现脉宽调制，对多路输出电压的进行调压。 关键词：开关电源，IGBT，脉宽调制
ABSTRACT The power supply is an important part to ensure reliable the normal and stable operation of the indispensable.The switching power supply with energy saving, high efficiency, light and other advantages become the hot spot of research.A complete switching power supply system is mainly composed of a switch converter, input circuit, a transformer and a control circuit and an output circuit,Completion of the input AC power into DC power electronic equipment needed.Switching power supply is the alternating current into direct current device，The main circuit is the first electricity after filter, rectifier circuit DC is rough, and then through the DC DC converter (DC-DC) is eventually converted to dc accuracy,In this paper, we study low-power multi-channel isolation switch power supply design mainly includes: (1)The general layout design of dc control system (2)Design of IGBT drive circuit (3)The design of the minimum system circuit (4)The design of the power circuit (5)The system debugging and testing Finally, through the modulation ratio of IGBT for open air control and shutdown, so as to realize the output voltage. Key words :Switching power supply ; IGBT ; Pulse width modulation
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 毕业论文多路输出单端反激式开关电源设计 学院：电气与电子工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 2012年6月
摘要 开关电源是一种采用PWM等技术控制的开关电路构成的电能变换装置，它广泛应用于交直流或直直流电能变换中，通常称其为开关电源（Switched Mode Power Supply-SMPS）其功率从零点几瓦到数十千瓦不等，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。开关电源因其体积小、重量轻、效率高、性能稳定等优点而逐渐取代传统的线性稳压电源，被誉为高效节能电源，现己成为稳压电源的主导产品。 本课题是设计一个通用的多路输出的反激式开关电源，电源取自220V 市电。本题目设计的开关电源是采用全控型电力电子器件MOSFET作为开关，利用控制开关的导通时间来调整输出电压，主控制芯片采用UC3844实现电压电流双闭环控制，采用PC817、TL431等专用芯片以及其他的电路元件相配合作为反馈电路，使设计出的开关电源具有自动稳压功能。系统工作频率为50kHz，输出7路隔离的电压。 关键词：开关电源，反激式变换器，高频变压器，UC3844
Abstract Switching power supply using the PWM, control switch circuit of the power conversion device, it is widely used in AC to DC or DC to DC can transform, usually called the switching power supply (Switched Mode Power Supply-S MPS) power from zeroranging from a few watts to tens of kilowatts,is widely used in various fields of life, production, research, and military.The switching power supply because of its small size, light weight,high efficiency, stable performance and other advantages of gradually replacing traditional linear power supply, known as energy efficient power supply,has now become the leading product of the power supply. This project is to design a generic multi-output flyback switching power supply,power supply from the 220V mains. Switching power supply design of this topic is the use of full-controlled power electronic devices MOSFET as a switch, control switch conduction time to adjust the output voltage, the main control chip UC3844 PC817, of TL431 dedicated chipand compatible with other circuit elements as a feedback circuit,voltage and current double closed loop control,the design ofswitching power supply with automatic voltage regulation function. The systemoperating frequency 50kHZ, the output voltage of 7 road isolation. Keywords:switching power supply, flyback converter, high-frequency transformer, UC3844
多路输出开关电源的设计及应用 开关电源是一种将电能进行转换和调节的电源系统，其主要通过非线性元件（开关管、PWM调制器等）将输入电能快速开 关控制，进而获得所需的输出电能。多路输出开关电源则在此基础上实现了多个输出通道，用以满足不同电路的需求。 多路输出开关电源的设计主要包括如下几个步骤： 1. 确定输出电压和电流需求：根据待供电的电路或设备的电压和电流要求，确定每个输出通道的电压和电流参数。 2. 计算输入功率和选择变压器：根据输出电压和电流参数，计算输入功率并选择适当的变压器。变压器的主要作用是将输入电压转换为合适的中间电压，便于后续的开关和调节控制。 3. 设计开关和调节控制电路：根据每个输出通道的电压和电流要求，设计相应的开关管、PWM调制器等元件的参数和控制 电路。控制电路主要负责对开关管进行开关控制，通过调节开关频率和占空比，实现输出电压和电流的稳定调节。 4. 设计滤波电路和保护电路：设计适当的滤波电路，用以减少开关电源输出的纹波和噪声；设计相应的保护电路，用以保障开关电源和所供电路或设备的安全，如过载保护、短路保护等。 多路输出开关电源的应用非常广泛，常见于工业控制系统、通信设备、计算机设备、医疗设备等领域。多路输出能够满足不同电压和电流需求的同时，提供稳定的电能供应，保证设备的
正常运行。此外，开关电源具有高效率、小体积、轻量化等优点，可以满足现代电子设备对电源的高要求。多路输出开关电源是现代电子设备中常用的一种电源系统，它通过将输入电能进行高效率的转换和调节，为多个输出通道提供稳定可靠的电源。在电子设备设计中应用广泛，特别是在工业、通信、计算机等领域。 多路输出开关电源的设计非常重要，其关键是根据待供电设备的电压和电流需求，设计符合要求的输出通道。首先，根据电路或设备的电压和电流要求，确定每个输出通道的电压和电流参数。例如，工业控制系统中可能需要供应多个不同电压的直流电源，而通信设备可能需要同时提供5V和12V的电源。根 据需求确定输出通道数量并计算所需的功率。 在设计过程中，还需要选择合适的变压器。变压器的作用是将输入电压转换为合适的中间电压，以供后续的开关和调节控制。根据输出电压和电流参数计算输入功率，并选择适当的变压器。变压器的选择依赖于诸多因素，如输入电压范围、转换效率、功率因数等。合适的变压器能够提供稳定可靠的中间电压，为后续的开关和调节控制提供良好的基础。 接下来，设计开关和调节控制电路。每个输出通道都需要独立的开关管和PWM调制器等元件进行开关和调节控制。开关管 的作用是控制输入电能的开关状态，通过高频率的开关操作，将输入电能转换为所需的输出电能。PWM调制器则负责控制 开关管的开关频率和占空比，以实现对输出电压和电流的稳定调节。调整PWM调制器的参数，可以实现不同输出通道的电
开关电源PWM控制器芯片设计 开关电源是一种能将输入电源电压转换为所需电压的高效稳定电源。PWM（脉宽调制）控制器芯片是开关电源中的关键部件，用于控制开关管 的导通和截止时间，实现对输出电压的精确控制。 PWM控制器芯片设计主要包括以下几个方面：输入电压检测、过压保护、反馈控制、脉宽调制等。 首先，输入电压检测是保证开关电源输出稳定的关键步骤。设计中需 要加入一组电压检测电路，通过对输入电压进行采样和处理，用于后续控 制电路的判断和调整。 其次，过压保护是在开关电源输出电压超出一定范围时采取的一种保 护措施。设计中需要加入一个过压保护电路，当设定的阈值被超过时，通 过触发保护逻辑，使开关电源进入保护状态，以避免电源元件的损坏。 接着，反馈控制是保证开关电源输出电压稳定的重要环节。设计中需 要加入一个反馈电路，对输出电压进行采样，并与设定的目标值进行比较，通过调节开关管的导通和截止时间，实现对输出电压的精确控制。 最后，脉宽调制是PWM控制器芯片的核心功能。设计中需要采用一种 合适的调制方式，根据反馈电路信号来确定开关管的导通时间和截止时间，以实现对输出电压的精确控制。常见的调制方式有固定频率脉宽调制（FPWM）和电流模式脉宽调制（CPWM）。 在设计过程中还需要考虑到芯片的功耗、线性度、稳定性等参数。合 理选择元件和搭建稳定可靠的电路，通过仿真和测试验证设计方案的正确 性和有效性。
总结起来，开关电源PWM控制器芯片设计涉及多个方面，包括输入电压检测、过压保护、反馈控制、脉宽调制等。通过合理选择元件和搭建稳定可靠的电路，实现对输出电压的精确控制，从而满足不同应用场景下的需求。
《PWM开关电源设计》 学生姓名：薛磊 学号： 专业班级：工程3班 指导教师：杨帆 2013 年12月1 日
目前，开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于以电子计算机为主的各种终端设备和通信设备中，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。与之相应，在微电子技术发展的带动下DSP芯片的发展日新月异，功能日益强大，性价比不断上升，开发手段不断改进，其处理速度比CPU 倍，因此基于DSP芯片的开关电源拥有着广阔的前景，可用于先进的机载电源中，也是开关电源今后的发展趋势。同时DSP 芯片的高速处理能力和丰富的外围设备，非常适合于实时数字信号处理, 为开关电源采用全数字控制提供了可行性方案。设计了一种基于TMS320LF2407 DSP 芯片的开关电源，重点介绍TMS320LF2407 在开关电源控制电路中的功能与实现。 一、PWM型开关电源原理 PWM型开关电源结构框图如下图1所示，开关电源电路是由开关管（调整管)、变换器、取样电路、比较放大电路、基准电源和激励器组成的控制环路及保护电路组成，市电信号经过输入滤波和整流滤波后实现AC/DC转换将电网交流电直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换；再经过逆变器后实现DC/AC 转换，将整流后的直流电变为交流电，这是PWM型开关电源实现PWM控制的核心部分，其频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。最后再通过输出整流与滤波，根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 图1 PWM型开关电源的结构框图 图2 开关电源控制原理图 二、PWM控制原理 开关电源控制原理图如图2所示。图中，开关K以一定的时间间隔重复地接
小功率开关电源的设计与实现 摘要开关电源具有高频率，高功率密度，高效率等优点，被称为节能供电。开关电源是利用现代电子技术，控制开关晶体管的导通和关断的时间比率，维持电源的稳定输出电压。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。开关电源比普通的线性电源效率高，开关电源的发展与应用在節约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。基于这一理念，采用了开关晶体管，整流二极管设计一个简单的低功耗通用开关电源：输入功率220V50Hz，低功率开关电源的5V输出电源。 关键词小功率；开关电源；开关晶体管 前言 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关导通和关断的时间比率，保持电源稳定的输出电压，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET 构成。随着电力电子技术的发展和创新，使开关电源技术也在不断创新[1]。目前，开关电源具有体积小，重量轻，效率高的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备，它是电子信息产业的飞速发展不可缺少的动力模式。开关电源的工作过程是很容易理解的， 在一个线性电源的系统中，为了便于在功率晶体管中的线性模式操作时，与线性功率差，PWM开关电源是在导通状态和关断功率晶体管在这两种状态下，加在功率晶体管两端的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。 与线性电源相比，PWM开关电源更有效的工作过程是由“斩波”，即切成输入直流电压等于脉冲电压来实现的输入电压幅度的大小[2]。 开关电源控制器的脉冲占空比进行调整。一旦输入电压被切割成交流方波，其幅度可以提高或由一个变压器降低[3]。通过增加二次数量绕组变压器可以提高输出电压的值。最后的这些交流波形经过整流滤波后获得的直流输出电压。 1 小功率电源的设计及仿真 此次实验仿真部分，尝试使用Saber，Proteus，Multisim几款软件进行仿真，三款仿真软件都没有电路需要的三极管13001、13003、13007几款高压高速开关三极管，故尝试使用仿真模拟三极管元件进行仿真，但Saber与Proteus所呈现效果不尽如人意，故选用Mutisim进行仿真[4-5]。但是仿真过程中，当电路输入部分以及最后输出部分，不进行接地的情况下，多次出现傅里叶函数计算错误，或是软件直接崩溃等情况。故电路不为输出输入短接导致电路系统损毁[6]。