毕业设计（论文）开题报告
信息工程系应用专业
题目：低功率开关直流稳压电源设计
本课题来源及研究现状：
发展史
1、国际发展状况
发展史 1955年美国的科学家罗那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后，利用这一技术的各种形式的精益求精直流变换器不断地被研制和涌现出来，从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子示换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也不能太高。 60年代，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现了，从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入，不再需要工频变压器降压了，从而极大地扩大了它的应用范围,并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。省掉了工频变压器，又使开关稳压电源的体积和重量大为减小，开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。 70年代以后，与这种技术有关的高频，高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来，使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展，并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域，从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源的佼佼者。
2、国内发展情况
我国的晶体管直流变换器及开关稳压电源研制工作开始于60年代初期，到60年代中期进入实用阶段，70年代初期开始研制无工频降压变压器开关稳压电源。1974年研制成功了工作频率为10kHz、输出电压为5V的无工频降压变压器开关稳压电源。近10多年来，我国的许多研究所、工厂及高等院校已研制出多种型号的工作频率在20kHz左右，输出功率在1000W以下的无工频降压变压器开关稳压电源，并应用于电子计算机、通信、电视等方面，取得了较好的效果。工作频率为100kHz—200kHz的高频开关稳压电源于80年代初期就已
开始试制， 90年代初期就已试制成功。目前正在走向实用阶段和再进一步提高工作频率。许多年来，虽然我国在无工频降压开关稳压电源方面作了巨大的努力，并取得了可喜的成果，但是，目前我国的开关稳压电源技术与一些先进的国家相比仍有较大的差距。此外，这些年来，我国虽然把无工频变压器开关稳压电源的工作频率从数十kHz提高到了数百kHz，把输出功率由数十瓦提高到了数百瓦甚至数千瓦，但是，由于我国半导体技术与工艺跟不上时代的发展，导致我们自己研制和生产出的无工频变压器开关电源中的开关管大部分采用的仍是进口的晶体管。所以我国的开关稳压电源事业要发展，要赶超世界先进水平，最根本的是要提高我国的半导体技术和工艺。
优缺点
1、开关稳压电源的优点:
[1].功耗小，效率高。在图1中的开关稳压电源电路中，晶体管V在激励信号的激励下，它交替地工作在导通—截止和截止—导通的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz左右，在一些技术先进的国家，可以做到几百或者近1000kHz。这使得开关晶体管V的功耗很小，电源的效率可以大幅度地提高，其效率可达到80%。 [2].体积小，重量轻。从开关稳压电源的原理框图可以清楚地看到这里没有采用笨重的工频变压器。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了较大的散热片。由于这两方面原因，所以开关稳压电源的体积小，重量轻。 [3].稳压范围宽。从开关稳压电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿，这样，在工频电网电压变化较大时，它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以开关电源的稳压范围很宽，稳压效果很好。此外，改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。这样，开关稳压电源不仅具有稳压范围宽的优点，而且实现稳压的方法也较多，设计人员可以根据实际应用的要求，灵活地选用各种类型的开关稳压电源。 [4].滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少。开关稳压电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz，是线性稳压电源的1000倍，这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加电容滤波，效率也提高了500b倍。在相同的纹波输出电压下，采用开关稳压电源时，滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/500—1/1000。 [5].电路形式灵活多样。例如，有自激式和他激式，有调宽型和调频型，有单端式和双端式等等，设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同应用场合的开关稳压电源。
2、开关稳压电源的缺点
开关稳压电源的缺点是存在较为严重的开关干扰。开关稳压电源中，功率调整开关晶体管V工作在状态，它产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机的正常工作。此外由于开关稳压电源振荡器没有工频变压器的隔离，这些干扰就会串入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到严重的干扰。目前，由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距，因而造价不能进一步降低，也影响到可靠性的进一步提高。所以在我国的电子仪器以及机电一
体化仪器中，开关稳压电源还不能得到十分广泛的普及及使用。特别是对于无工频变压器开关稳压电源中的高压电解电容器、高反压大功率开关管、开关变压器的磁芯材料等器件，在我国还处于研究、开发阶段。在一些技术先进国家，开关稳压电源虽然有了一定的发展，但在实际应用中也还存在一些问题，不能十分令人满意。这暴露出开关稳压电源的又一个缺点，那就是电路结构复杂，故障率高，维修麻烦。对此，如果设计者和制造者不予以充分重视，则它将直接影响到开关稳压电源的推广应用。当今，开关稳压电源推广应用比较困难的主要原因就是它的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高。
开关稳压电源的种类：
现在，电子技术和应用迅速地发展，对电子仪器和设备的要求是：性能上，更加安全可靠，在功能上，不断地增加。在使用上自动化程度越来越高。在体积上，要日趋小型化。这使采用具有众多优点的开关稳压电源就显得更加重要了。所以，开关稳压电源在计算机、通信、航天、彩色电视等方面都得到了越来越广泛的应用，发挥了巨大的作用，这大大促进了开关稳压电源的发展，从事这方面研究和生产的人员也在不断地增加，开关稳压电源的品种和类型也越来越多。
(1)按激励方式划分
1、他激式
电路中转设激励信号的振荡器。
2、自激式
开关管兼作振荡器中的振荡管。
(2)按调制方式划分
1、脉宽调制型
振荡频率保持不变，通过改变脉冲宽度来改变和调节输出电压的大小，有时通过取样电路、耦合电路等构成反馈闭环回路，来稳定输出电压的幅度。
2、频率调制型
占空比保持不变，通过改变振荡器的振荡频率来调节和稳定输出电压的幅度。
3、混合调制型
通过调节导通时间的振荡频率来完成调节和稳定输出电压幅度的目的。
(3)按开关管电流的工作方式划分
1、开关型
用开关晶体管把直流变成高频标准方波，电路形式类似于他激式。
2、谐振型
开关晶体管与LC谐振回路将直流变成标准正弦波，电路形式类似于自激式。
(4)按开关晶体管的类型划分
1、晶体管型
采用晶体管作为开关管。
2、可控硅型
采用可控硅作为开关管，这种电路的特点是直接输入交流电，不需要一次整流部分。
(5)按储能电感与负载的连接方式划分
1、串联型
储能电感串联在输入与输出电压之间。
2、并联型
储能电感并联在输入与输出电压之间。
(6)按晶体管的连接的连接方式划分
1、单端式
仅使用一个晶体管作为电路中的开关管，这种电路的特点是价格低，电路结构简单，但输出功率不能提高。
2、推挽式
使用两个晶体管，将其连接成推挽功率放大器形式。这种电路的特点是开关变压器必须具有中心抽头。
3、半桥式
使用两个晶体管，将其连接成半桥形式。它的特点是适应于输入电压较高的场合。
4、全桥式
使用四个开关晶体管，将其连接成全桥形式。它的特点是输出的功率比较大。
(7)按输入与输出的电压大小划分
1、升压式
输出电压比输入电压高，实际就是并联型开关稳压电源。
2、降压式
输出电压比输入电压低，实际就是串联型开关稳压电源。
(8)按工作方式划分
1、可控整流型
所谓可控整流型开关稳压电源，是指采用可控硅整流元件作为调整开关管，可由交流市电电网直接供电，也可用变压器变压后供电。(这种供电方式在开关稳压电源刚兴起的初期常常采用，目前基本上不太采用。)在可工作的半波内，截去正弦曲线的前一部分，这一部分所占角度称为截止角，导通的正弦曲线的后一部分称为导通角。依靠调节导通角的大小，可达到调整输出电压和稳定电压的目的。
2、斩波型
斩波型开关稳压电源是指直流供电，输入直流电压加到开关电路上，在开关电路的输出端得到单向的脉动直流，经过滤波得到与输入电压不同的稳定的直流电压，电路还从输出电压取样，经过比较、放大、控制脉冲发生电路产生的脉冲信号，用以控制调整开关的导通时间和截止时间的长短或开关的工作频率，最后达到稳定输出电压的目的。电路的过压保护电路也是依据这一部分提供的取样信号来进行工作的。
3、隔离型
这种形式的开关电源是在输入回路与逆变电路之间，经过高频变压器(也可称为开关变压器)，利用磁场的变化实现能量的传递，没有电流间的直接流通，隔离型开关稳压电源采用直流供电，经过开关电路，将直流电变成频率很高的交流电，再经变压器隔离、变压(升压或降压)，然后经整流器整流，最后就可以得到新的、极性和数值各不相同的多组直流输出电压。电路从输出端取样，经放大后反馈至开关控制端，控制驱动电路的工作，最后达到稳
定输出电压的目的。这种形式的开关稳压电源在实际稳压电源中应用最为广泛。
(9)按电路结构划分
1、散件式
整个开关稳压电源电路都是采用分立元器件组成的，它的电路结构较为复杂，可靠性较差。
2、集成电路式
整个开关稳压电源电路或电路的一部分是由集成电路组成的，这种集成电路通常为厚膜电路。有的厚膜集成电路中包括开关晶体管，有的则不包括开关晶体管。这种电源的特点是电路结构简单、调试方便、可靠性高。彩色电视机中常采用这种开关电源。
以上五花八门的开关稳压电源的品种都是站在不同的角度，以开关稳压电源不同的特点命名的。尽管各种电路的激励方法、输出直流电压的调节手段、储能电感的连接方式、开关管器件种类以及串并联结构等各不相同，但是它们最后总可以归结为串联型开关稳压电源和并联型开关稳压电源这两大类。这两大类也正是作者对开关稳压电源的划分方法。
目前正在克服的困难
随着半导体技术和微电子技术的高速发展，集成度高、功能强大的大规模集成电路的不出现，使得电子设备的体积在不断地缩小，重量在不断地减轻，所以从事这方面研究和生产的人们对开关稳压电源中的开关变压器还感到不是十分理想，他们正致力于研制出效率更高、体积更小、重量更轻的开关变压器或者通过别的途经取代开关变压器，使之能够满足电子仪器和设备微小型化的需要，这是从事开关稳压电源研制的科技人员目前正在克服的一个困难。
开关稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的，并且开关稳压电源中由于采用了开关变压器以后，才能使之由一组输入得到极性、大小各不相同的多组输出。要进一步提高开关稳压电源的效率，就必须提高电源的工作频率。但是，当频率提高以后，对整个电路中的元器件又有了新的要求。
例如，高频电容、开关管、开关变压器、储能电感等都会出现新的问题。进一步研制适应高频率工作的有关电路元器件，是从事开关稳压电源研制科技人员要解决的第二个问题。
工作在线性状态的线性稳压电源，具有稳压和滤波的双重作用，因而串联线性稳压电源不产生开关干扰，且波纹电压输出较小。但是在开关稳压电源中的开关管工作在开关状态，其交变电压和电流会通过电路中的元件产生较强的尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰就会污染市电电网，影响邻近的电子仪器及设备的正常工作。随着开关稳压电源电路和抑制干扰措施的不断改进，开关稳压电源的这一缺点得到了一定的克服，可以达到不妨碍一般的电子仪器、家用电器的正常工作的程度。但是在一些精密电子仪器中，由于开关稳
压电源的这一缺点，却使它得不到使用。所以，克服开关稳压电源的这一缺点，进一步提高它的使用范围，是从事开关稳压电源研制科技人员要解决的第三个问题
设计（论文）提纲及进度安排：
1、2011年3月28日-4月3日查找资料，攥写开题报告；
2、2011年4月4日-4月10日方案设计及可行性分析；
3、2011年4月11日-4月17日系统软硬件设计阶段；
4、2011年4月18日-4月24日系统调试阶段、攥写毕业论文。
主要参考文献和书目：1 高曾辉,于相旭.单端反激式开关电源的稳定性分析.重庆大学学报.2001.01
2 丁道宏.电力电子技术. 航空工业出版社.1992
3 Ferdinand C.Geerlings. SMPS Power Inductor Design and Transformer Design,Part 2. Powerconversion International. January/February.1980
4 沙占友,庞志锋.新型特种集成电源及应用.北京人民邮电出版社.1998
5 叶慧贞.开关稳压电源.北京国防工业出版社.1990
6 朱小龙,滕国仁.脉宽集成控制器UC3842在开关电源中的应用.华北矿业高等专科学校学报. 2001.06
7 何希才.新型开关电源设计与应用［M］.北京：科学出版社，2001
8 沙占友.新型开关电源的设计与应用［M］.北京：电子工业出版社，2001
9 张乃国，李厚福：小功率电源变压器，7lI昌霄电出版让
10 叶慧贞：开关稳压电源，国防工业出版社。
11 李成章：电源，电子丁业出版社。
12 牛田佳宁云鹤集成开关电源的设计制作调试与维修人民邮电出版社出版发行指导教师审核意见：
教研室主任签字：年月日注：本表可自主延伸
附件1：毕业论文封面格式如下：
1绪论 随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而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 直流稳压电源的发展 直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的转换方法设计制作的电源，其效率低，损耗大，温升高。加上多路电压输出，而各个电压的等级、质量要求又不相同时，使之传统的串联稳压式电源越来越难于得到解决。如图1-1所示的串联式线性稳压电源，就属此类。 图1-1 晶体管串联式线性稳压电源 当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压大电流，高效率，重量轻、体积小的方向发展。在这种要求面前首先得到发展的是晶体管串联式开关稳压电源，如图1-2所示。 图1-2 晶体管串联式开关稳压电源
随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、快恢复二极管及其它元器件的电压得到很大的提高，这为取消稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。由于它不需要工频变压器，故称无工频变压器开关式直流稳压电源。开关电源是利用现代电力电子技术，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）控制IC和MOSFET构成。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。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了一步。图1-3是无工频变压器的开关电源的方框图。 图1-3 无工频变压器的开关电源原理框图 无工频变压器开关稳压电源，有如下的优点： 1.效率高。一般在80～90%以上。 2.体积小、重量轻，随着频率的提高，收效更显著。 3.稳压范围广，一般交流输入80～265V，负载作大幅度变化时，性能很好。 4.噪声低，声频在20kHz以上时，已是人耳听不到的超声波，而开关电源的工作频率一般都大于此频率； 5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电流、高压小电流；一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、反号等输出； 6.电压维持时间长，为了适应交流停电时，计算机、现代自动化控制设备电源转换的需要，开关电源可在几十毫秒内保证仍有电压输出； 7.可靠性大，当开关损坏时，也不会有危及负载的高电压出现。 无工频变压器开关稳压电源的不足之处： 1.输出纹波较大，约有10～100mV的峰峰值；
1 绪论 1 绪论 1.1 前言 电力电子学是综合应用电工理论、电子技术及控制理论等，利用电力电子(功率半导体)器件控制或变换电能，以达到合理而高效率地使用能源。它是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。 电力电子技术是近年来最活跃的研究领域之一。作为联系弱电与强电的纽带，电力电子技术提供了控制电功率流动与改变电能形态的有力手段，在小至数瓦，大至数千千瓦乃至数十兆瓦的范围内都得到了广泛应用。随着功率半导体制造技术、微电子技术、计算机技术，以及控制理论的不断进步，电力电子技术向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。 1.2国内外电源技术发展概况 电力电子技术与装置的市场需求与日俱增，其中电源是电力电子技术的主要应用领域之一。随着微电子制造技术的进步，计算机、通信设备、家用电器得到飞速发展，这些设备内部往往需要采用直流稳压电源供电。很多关键的设备还需要不间断电源，以确保市电停电时设备仍能工作。 近年来，随着电力电子技术的迅猛发展，新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件不断的出现并应用到开关电源，使开关电源达到了频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高。因此，许多领域，例如邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多的应用开关电源，并取得了显著效益。 随着芯片集成度的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求设备内部电源的体积和重量不断减小。提高开关频率是减小开关电源体积和重量的基本措施，因为变压器和电感电容等滤波元件的体积和重量随频率的提高而减小。高频化、小型化、模块化和智能化是直流开关电源的发展方向。高频化是小型化和模块化的基础，目前开关频率为数百kHZ至数MHz的开关电源已有使用。功率重量比或功率体积比是表征电源小型化的重要指标，50w/in的开关电源早已上市，目前己向120W/in 发展。模块化与小型化分不开，同时模块化可提高电源的可靠性，简化生产与使用。模块电源的并联串联和级联既便于用户使用，也便于生产。智能化是便于使用和维修的基础，无人值守的电源机房、航空和航天器电源系统等都要求高度智能化，以实现正常、故障应急和危急情况下对电源的自动管理。 现代越来越复杂的电子设备对电源提出了各种各样的负载需求。一个特定用途的电源装置，应当具有符合负载要求的性能参数和外特性，这是基本的要求。安全可靠
毕业论文（设计） 题目开关电源设计 英文题目switch source design
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内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学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
高压开关电源的设计与研究 赵延波 （龙矿集团热电有限公司，山东龙口265700） 摘要该文分析了高压开关电源的特点和电路原理，设计了一种新型高压开关电源，尤其是对重要的设计要点进行了深入描述，并给出了设计方案。实验结果表明该电源结构简单，效率和可靠性高。 关键词高压开关电源 中图分类号TM91文献标识码A 高压充电电源广泛应用于等离子体物理、高功率激光、大功率微波、粒子速武器等等精密电子系统领域。要求电源系统具有重量轻、响应速度快、稳定性好、可靠性高等特点。传统充电电源采用的工频高压电源和LC谐振充电方式，虽然电路简单，但其体积和重量大，低频工作状态以及纹波、稳定性均不能令人满意。为了满足精密电子系统的要求，设计制作了一种新型高压开关电源。 1高压开关电源的特点 与通常的低压开关电源比较，高压开关电源有如下特点： （1）无输出电感。一般输出电感的选择应保证在规定的最小负载下其电流也连续，在几千伏高压以上输出情况下，输出电感的体积和价格都是很难承受的，并且在工作中电感两端会承受与输出电压相等的电压，会导致点晕和飞弧，所以在较高的电压运用中通常不考虑输出电感。 （2）变压器副边存在较大的分布电容。变压器副边匝数多，绕组之间存在较大的分布电容，影响开关电源的工作状态。要么采用分布电容的电路形式，要么尽量减小分布电容。 （3）负载变化范围宽。在雷达等设备的应用中，由于工作状态多，要求高压电源有很宽的负载变化范围，即要选择适用宽范围运行的电路形式。 从上述特点来看，高压开关电源的软开关电路应采用以无输出电感的电路拓扑，对于极高电压大功率应用建议采用全桥的方式。 2电路原理 系统原理框架图如图1所示。 如图1所示。高压电源的输入信号来自220V的 *收稿日期：2012－04－16 作者简介：赵延波（1976－），男，大专，毕业于华北电力大学城市供用电专业，现任职于龙矿集团热电有限公司，助理工程师 。 图1系统原理图 交流市电，经整流滤波后与P W M脉冲调制器的输出信号一起驱动高频变压器，通过高频变压器得到的高压电源再经整流滤波后，输出直流高压。输出反馈信号经光电隔离后反馈给脉冲调制器，通过与脉冲调制器中误差放大器的基准电压比较，控制脉冲调制器的输出占空比，以调节输出电压。 3电路设计 电路拓扑结构和主要工作波形如图2、图3 。 图2电路拓扑结构图 与普通移相全桥电路相比，增加了一个谐振电感和4个二极管。变压器原副边电流是不连续的，在电流截止期间ZVS开通是通过二极管D5、D6、D7、D8分别给L1、C1、C3和L2、C2、C4提供了充放回路来实现的；在主功率传输期间工作状态和普通移相全桥电路一样。修改电路结果简单，在目前运用较广泛的移相全桥变化电路稍加改进就可以实现；所有开关管均为零电压开通和零电压关断；二极管D5、D6、D7、D8还对变压器原边电压起钳位作用，减小电感L1、L2和变压器副边绕组分布电容产生的震荡；与负载无关，电感L1、L2上的电流一直保持半个周期，（下转第170页） 86 12012年第3期
高压开关电源概念及分类 一、概念 高压开关电源是利用现代电力电子技术，控制高压开关管开通和关断的时间比率，维持不乱输出电压的一种电源，高压开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。高压开关电源和线性电源比拟，二者的本钱都跟着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源本钱在某一输出功率点上，反而高于高压开关电源，这一点称为本钱反转点。跟着电力电子技术的发展和立异，使得高压开关电源技术也在不断地立异，这一本钱反转点日益向低输出电力端移动，这为高压开关电源提供了广阔的发展空间。 高压开关电源高频化是其发展的方向，高频化使高压开关电源小型化，并使高压开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外高压开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。高压开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。SCR在高压开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动难题，高压开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET 取代。 二、3个前提 1、高压开关：电力电子器件工作在高压开关状态而不是线性状态 2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频 3、直流：高压开关电源输出的是直流而不是交流 三、高压开关电源的分类： 人们在高压开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发高压开关变频技术，两者相互促进推动着高压开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。高压开关电源可分为AC/DC 和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及出产工艺在海内外均已成熟和尺度化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，碰到较为复杂的技术和工艺制造题目。以下分别对两类高压开关电源的结构和特性作以阐述。 四、接地 高压开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，高压开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此高压开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列高压开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能知足上述电磁兼容的要求。 五、保护电路 高压开关电源在设计中必需具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的高压开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或高压开关电源。
烟台工程职业技术学院机电工程系电子专业 11 级 毕业论文 题目:一个开关电源 姓名:奚文龙学号:2011100015 指导老师(签名): 蒋家响 二〇一三年六月十二号
摘要：本系统以Buck-Boost复合型降压电路为核心，采用主从设置法并联两个DC/DC模块，其中一个为主模块提供稳定电压，作为电压源。另一个模块作为从模块提供可变电压以改变电流比。以DSP为主控制器，输出两路占空比可变的PWM信号。通过电压采样，根据反馈信号对主模块PWM信号做出调整，进而实现对主模块的电压外环控制。通过电流采样，根据反馈信号对从模块PWM信号做出调整，进而实现对从模块的电流内环控制。使整个模块实现输出直流电压稳定在8V，根据题目要求自动分配电流。同时系统具有输出过流保护和输入欠压保护功能，且可以实现对输出电压和输出电流的测量和检测。 关键词：Buck-Boost复合降压电路主从模式 DSP IR2110 Abstract：This system is based on the Buck circuit ，Master-slave method set two parallel DC / DC modules,One of the main module as to provide a stable voltage, as a voltage source. Another module provides a constant current from the module as a current source. The system is based on DSP controller, The DSP to output PWM signal. By sampling the voltage,according to the feedback signal to the PWM signal to adjust the main module. Through the current sampling, according to the feedback signal to adjust the PWM signal from the module, Conduct ing reliable closed-loop control, thus achieving control from the module. So that the whole module output DC voltage from 8V.Based questions requirement that the current automatic distribution.At the same time the system has output current protection and input undervoltage protection, and can achieve the output voltage and output current measurement and testing. 目录
AC-DC4810/05系列高频开关电源模块 技术手册
目录 第一章概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 第二章产品性能命名方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第三章主要特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第四章操作规程及一般维护。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 第五章注意事项。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第六章主要技术参数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4
AC-DC4810/05高频开关电源使用说明 一、概述 小型通讯设备广泛采用通讯标准48V/24V 电压等级，一般电流较小，但供电设备 亦要求管理功能完备，方便使用，具有后备供电功能。 AC-DC4810/05系列一体化电源模块及电源柜即是针对此产品设计而成，其中一体化电源内部设有如下部分，交流/直流整流器电源，充电管理电路，放电保护电路，3-5个分路负载管理单元，电池接口，总输出接口，分路负载接口，系统原理图如下： -OUT 5A -OUT1 3A -OUT2 2A -OUT3 1A -OUT4 1A 系统工作原理如下：当有市电工作时，整流器电源利用市电交流220V ，变换成直 流电源输出，一方面向负载提供供电电流，另一方面由充电管理单元向电池提供充电，电池容量可选12AH ，24AH ，38AH ，50AH ，其中充电管理单元设有降压限流充电管理电路，恒压浮充管理电路，保证电池能够快速可靠地完成充电功能。 当市电停电后，系统会由电池通过放电保护单元不间断的向负载连续提供供电，供电时间由选取电池容量及设备此时工作电流决定。 负载用电池容量 12AH 24AH 38AH 设备用电：3A 3小时 6小时 10小时 设备用电：5A 2.4小时 3.6小时 6小时 在电池放电时间较长时，电池继续放电可能导致过放电，故电源内设有电池过放 电保护电路，当发生过放电时，切断电池与输出之间的连线通路，不再向外输出，等待市电来电。 电源直流输出一般采用通讯负电源标示方法，即GND ，-OUT 。并且为方便用户使用，设有一个主输出，4个分路输出。各输出分路并设有负载分配管理单元，当负载大于额定电流2倍以上时，负载分配管理单元会停止向此负载输出其他分路功能正常工作，当负载恢复到正常额定值内时，该分路会继续提供输出。 市电 整流器电源 供电 充电管理单元 电池 放电保护单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元 分路负载管理单元
第23卷第3期强激光与粒子束Vol.23,No.3 2011年3月H IGH POWE R LASE R AND PARTICLE BEAMS M ar.,2011 文章编号: 1001-4322(2011)03-0761-04 200kV高压开关电源研制＊ 周长庚, 李 彦, 娄本超, 伍春雷, 胡永宏 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900) 摘 要: 采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法,研制成一台200kV高压发生器,介绍了其工作原理 和结构。高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。其主要技术指标为:高压200 kV,输出电流10mA,工作频率20kH z,电压稳定度1%,纹波系数2%,连续工作时间为8h。测试结果表明, 该高压开关电源的性能指标达了设计要求。 关键词: 功率变换; 倍压; 高压; 中频; 连续工作时间 中图分类号: T L503.5 文献标志码: A doi:10.3788/HP LP B20112303.0761 200kV以上的高压电源是氘离子加速器的关键设备之一。与线形高压电源相比,高压开关电源(也称高压发生器)[1-3],采用中频逆变技术,具有体积小、重量轻、稳定度高等特点。但目前国内许多科研单位研制生产的高压开关电源主要应用于医疗设备、高压材料和设备的绝缘性能检测等领域,工作连续时间一般不超过1 h,由于工作频率只有7kH z左右,整体体积偏大,满负载运行时噪音较大[4-6],不适合在专用氘离子加速器方面的应用和发展。为此,我们采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法,研制成一台200kV高压发生器,采用空气绝缘,其高压部分不必放置在绝缘油内,维修方便。 1 高压开关电源的原理和结构 如图1所示,高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。高压开关电源工作过程为:AC/DC电路把交流220V电压转换成直流电压,功率变换器中的桥式开关电路将直流电压变换成幅值约为220V的中频脉冲电压信号,中频变压器把脉冲电压转换成正弦波,并将正弦波峰值升至9kV,经过中频高压整流、中频滤波和12级倍压,形成大于200kV直流高压,当加满负载时,保证输出电压为200kV。 Fig.1 Principle block diagram of200kV high voltage switch pow er supply 图1 200kV高压开关电源原理方框图 2 功率变换器 功率变换器是高压开关电源关键部件。如图2所示,功率变换器是由整流器、滤波器、过流保护电路、全桥开关、取样电路、电源控制器和驱动器等组成。其工作原理是:交流220V电压经整流、滤波后形成+220V和-220V的直流电压,通过过流保护电路加到全桥开关。电源控制器产生的脉冲调制信号通过驱动器控制全桥开关的导通和截止,从而输出幅度约为220V的中频脉冲功率信号。图3为全桥开关电路原理图。电源控制器采用UC3875开关电源移相PWM控制集成电路。对IGBT开关管S1～S4组成的全桥开关电路进行移相控制,S1,S3为超前臂,S2,S4为滞后臂。借助开关管的输出电容C1～C4充放电,在输出电容放电结束(电压为0V)的状态下完成开关管零电压导通,功率损耗最小,这就是软开关过程。软开关过程使整个高压开关电 ＊收稿日期:2010-06-21; 修订日期:2010-11-11 基金项目:中国工程物理研究院预研基金项目 作者简介:周长庚(1956—),男,博士,研究员,从事核技术及应用研究;zh ou changg@https://www.doczj.com/doc/4f7668819.html,。
目录 引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1)
开关稳压电源 摘要：本设计应用隔离型回扫式DC-DC电源变换技术完成开关稳压电源的设计及制作。系统主要由整流滤波电路，DC-DC变换电路，单片机显示与控制电路三部分组成。开关电源的集成控制由脉宽调制控制芯片UC3843及相关电路完成，利用单片机进行D/A转换，完成对输出电压的键盘设定和步进调整，同时由单片机A/D采集数据利用数码管显示出输出电压和电流。系统具有输出电压可调范围宽、噪声纹波电压低和DC-DC变换效率高等特点。此外，该系统还具有过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态。 关键字：DC- DC，整流滤波，脉宽调制，A/D采集，D/A转换 Abstract：The stabilized voltage switching supply is designed and manufactured by DC-DC power transfer with isolation and feedback. The supply includes rectification and filtering circuit, DC-DC transfer unit, controller controlling circuit and liquid crystal display module. The swiching supply is controlled by pulse width modulation IC UC3843. The output voltage can be regulated step by step by a microcontroller, a key and a D/A converter. The output voltage and current of the switching supply are collected by a A/D converter and displayed in Nixie tubes. The switching supply have some advantage such as wide output voltage, low noise ripple, high transfer efficiency. In addition, the swiching supply can realize current foldback. Keyword：DC-DC transfer, rectification and filtering, , microcontroller, A/D collecting dat a，D/A converting 一、方案论证 图1为开关电源系统的结构图，从图中可以看出，系统分为三个部分：电路电源、控制回路和显示设定部分。 图1 开关电源系统结构图
目录 1 前言 (2) 2．总体方案设计 (3) 2.1 方案一 (3) 2.2 方案二 (4) 2.3方案选择 (4) 3．单元模块设计 (5) 3.1单元模块功能介绍 (5) 3.1.1辅助电源部分设计 (5) 3.1.2主要电源部分设计 (6) 3.1.3保护电路部分设计 (7) 3.1.4继电器驱动部分设计 (8) 3.1.5输出电压比较部分设计 (8) 3.1.6编码译码部分设计 (9) 3.2电路设计及参数计算 (10) 3.3特殊器件介绍： (11) 3.4各单元模块连接 (16) 4．系统调试及结果分析 (17) 5．设计总结 (17) 【参考文献】 (18) 6 系统原理图 (19)
1、前言 可以说，有电器的地方就有电源。所有的电子设备都离不开可靠的电源为其供电。现代电子设备中的电路使用了大量的半导体器件，这些半导体需要几伏到几十伏的直流供电，以便得到正常工作所必需的能源。这些直流电源有的属于化学电源，如采用干电池和蓄电池，但这些不能持久性的供电。大多数电子设备的直流供电方法都是将交流电源经过变压、整流、滤波、稳压等变换为所需的直流电压。完成这种变换任务的电源成为直流稳压电源。 现代电子设备中使用的直流稳压电源有两大类：线性稳压电源和开关性稳压电源。所谓线性稳压电源就是其调整管工作在线性放大区，这种稳压电源的最主要的缺点是变换效率低，一般只有35%~60%左右。开关稳压电源的开关管工作在开关状态，其主要的优越性就是变换效率高，可高达70%~95%。目前，计算机、通信设备、雷达、电视及家用电器等现代电子设备中的稳压电源已基本采用了开关稳压电源，因此，下面将介绍开关稳压电源的设计。
华南理工大学广州学院 本科生毕业设计（论文）开题报告 反激开关电源的设计 学院电气工程学院 专业班级10电力工程及其自动化5班 姓名吴宏达 学生学号201039488139 指导教师张冬梅 填表日期2014-1-10
说明 1．开题报告是保证毕业设计（论文）质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。 2．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。 3．此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。 4．选题需经基层教学单位（专业教研室）讨论审核、二级学院主管院长批准、报教务处备案, 方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。
标等特点，现己成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高效反激式开关电源以其电路抗干扰、高效、稳定性好、成本低廉等许多优点，特别适合小功率的电源以及各种电源适配器，具有较高的实用性。随着电力电子技术的发展，工作在高频的开关电源己经广泛应用于电气和电子设备的各个领域。开关电源设计的目的是通过能量处理将输入能量变化为所需要的能量输出，通常的形式是产生一个符合要求的输出电压，这个输出电压的值不能受输入电压或者负载电流的影响。 本设计开关电源是为满足一款实验用嵌入式开发板的供电需要，基于当前流行的单片集成开关电源芯片设计了一款反激开关电源。 二、研究目标、内容（论文提纲）及拟解决关键问题 通过学习和研究，收集和整理所设计开关电源的各项电气性能指标，计算和选取具体参数和器件，自主设计一个反激开关电源，论文提纲如下： 第一章绪论 1.1 开关电源及发展现状 1.2 课题背景和研究意义 1.3 本文主要工作和内容安排 第二章反激式开关电源简介 2.1 开关电源的分类 2.2 反激式开关电源的原理 第三章单端反激式开关电源系统级分析 3.1 电源设计指标 3.2 主电路拓扑 3.2.1 工作过程分析 3.2.2 工作方式选取 第四章单端反激式开关电源电路级设计 4.1 输入整流滤波器设计 4.1.1整流滤波器分析 4.1.2输入整流滤波器各个元器件选择和参数设置 4.2 钳位保护电路设计 4.2.1 钳位二级管的选择 4.3 反激变压器设计 4.2.1 反激变压器分析 4.2.2 反激变压器参数设置 4.4输出整流滤波电路设计
深圳市普顿电力设备有限公司 48V直流通信电源 （直流变换器-通信电源-高频开关电源）（通信机房基站移动通信专用） 使 用 手 册
一：普顿整流模块简介 (一) 整流模块的工作原理 整流模块的原理框图如图5-1所示，EMI 电路有两个功能： 1）防止市电电网由于负载的开关及闪电造成的尖峰对整流模块造成的危害； 2）阻止整流模块内高频开关产生的干扰电压及电流反灌给电网。 EMI 交流输入 全桥整流 DC/DC 变换电路 输出整流滤波电路 PWM 控制电路 电压、电流检测 监控接口 直流输出 图5-1 普顿-4830-2U 整流模块工作原理框图 整流模块变换电路为双正激拓扑结构，开关管同时导通，不存在桥式拓扑中桥臂直通的危险；变压器也不存在因偏磁而造成饱和的危险；从拓扑结构上保证了模块的可靠性。双路互补倍频的双正激拓扑，使整流模块工作频率高达160kHz 。 本模块的设计采用了高频脉宽调制技术，低差自主均流技术，以及高可靠快速保护技术。低差自主均流控制单元确保模块并联运行时实现模块间自动均流，从轻载（5％负载）到额定负载，模块间最大电流误差<2A 。高可靠快速保护以及专门设计的短路回收特性，确保模块长期短路也不会损坏，完善的保护功能保证了系统与模块安全可靠运行。 该模块具有150V AC ～300V AC 的电压输入范围。为确保模块安全可靠地工作，设计了二级限流功能，当电网电压在176V AC ±5V 以下时，电源模块自动进入限流工作区间，最大输出电流为15A ；当电网电压在176V AC ±5V 到300V AC 之间时，模块额定工作电流为30A 。
整流模块采用了输入、输出滤波电路及屏蔽结构，使模块具有电磁兼容性，各项杂音指标均优于部颁标准。模块结构以及内部元器件布局，考虑了各种安全规范，使模块具有较高的安全性。 二：普顿整流模块外形结构 图5-2 输出显示DISPLAY CD 电流显示 电压显示 VD POWER 电源开关 运行 RUN 均充微调 EC ADJ FC 浮充 均充 EC 浮充微调 FC ADJ MANUAL手动 自动AUTO 故障 ALM DC+DC-E N L 并机接口 A型机箱机械尺寸图 图5-3
毕业设计（论文）开题报告 信息工程系应用专业 题目：低功率开关直流稳压电源设计 本课题来源及研究现状： 发展史 1、国际发展状况 发展史 1955年美国的科学家罗那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后，利用这一技术的各种形式的精益求精直流变换器不断地被研制和涌现出来，从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子示换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也不能太高。 60年代，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现了，从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入，不再需要工频变压器降压了，从而极大地扩大了它的应用范围,并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。省掉了工频变压器，又使开关稳压电源的体积和重量大为减小，开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。 70年代以后，与这种技术有关的高频，高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来，使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展，并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域，从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源的佼佼者。 2、国内发展情况 我国的晶体管直流变换器及开关稳压电源研制工作开始于60年代初期，到60年代中期进入实用阶段，70年代初期开始研制无工频降压变压器开关稳压电源。1974年研制成功了工作频率为10kHz、输出电压为5V的无工频降压变压器开关稳压电源。近10多年来，我国的许多研究所、工厂及高等院校已研制出多种型号的工作频率在20kHz左右，输出功率在1000W以下的无工频降压变压器开关稳压电源，并应用于电子计算机、通信、电视等方面，取得了较好的效果。工作频率为100kHz—200kHz的高频开关稳压电源于80年代初期就已
收稿日期:2010 08 30 基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(2008BB2314) 作者简介:王斌(1974 ),男,江苏淮安人,副教授,博士,主要从事电力电子系统的数字控制的研究。 文章编号:1004 2474(2011)01 0064 04基于MCU 控制的高压开关电源 王 斌1,芶志平2,毛海燕2 (1.重庆大学自动化学院,重庆400030;2.中国电子科技集团公司第26研究所,重庆400060) 摘 要:针对压电陶瓷驱动电源的应用设计了一种基于单片机(M CU )控制的高压开关电源,实现了低压(9~ 18V )输入下的高压(150V)输出。电路主回路采用准谐振反激变换拓扑结构,M CU 芯片控制脉宽调制(PW M )电源管理芯片完成变换器升压,并驱动H 桥逆变电路输出频率可调的方波电压。数字控制的高压开关电源工作波形稳定,尖峰噪声小,输出电压精度高。实验结果验证了高压开关电源的性能。 关键词:压电陶瓷;开关电源;单片机(M CU )控制;准谐振中图分类号:T N86 文献标识码:A A High Voltage Switching Power Supply Based on MCU C ontrol WANG Bin 1 ,GOU Zhiping 2 ,MAO Haiyan 2 (1.College of Au tomation,Chongqing University,Ch ong qin g 400030China; 2.26th In stitu te of China E lectron ics T ech nology Group Corporation,C hongqing 400060,Ch ina ) Abstract:A high v oltag e switching po wer supply based on the micr o pro gr am contro l unit (M CU )fo r piezoe lect ric ceramic actuator has been designed.T he 150V high voltag e output has been r ealized at the condition of 9V to 18V low vo ltag e input.A quasi r eso nant fly back conversion t opolo gy was used for the circuit main lo op.T he boos ted vo ltag e of the co nv erter w as r ealized by M CU chip contro lled pulse w idth mo dulation (PW M )regulator.T he M CU co nt rols the sw itching fr equency of the H br idge inver ter to output the squar e w ave voltage.T he dig itally con tr olled swit ching po wer supply has the char act eristics of stable w avefo rm,low peak noise and high precisio n o f out put vo ltag e.T he perfor mance of t he hig h voltag e sw itching pow er supply has been ver ified ex perimentally. Key words:piezoelect ric ceramic;switching po wer supply;M CU contro l;quasi resonant 0 引言 压电陶瓷作为一种微位移器件,在精密工程应用领域里有着广泛的应用前景。压电陶瓷材料的工作特性很大程度上取决于驱动电源的性能,驱动电源必须输出稳定性好的高幅值电压,并具有较好的动态性能,可适应外界条件的突变[1 2] 。传统的高压驱动电源通常以模拟脉宽调制芯片为核心控制开关电路、整流电路等完成稳定电压输出。随着数字控制技术的发展,单片机、数字信号处理器等数字芯片也逐渐参与到开关电源的设计,带来了可编程性、高集成度、高扩展性等优点[3 4]。作者提出了一种基于MC68H C908JK3芯片的高压开关电源,在低压(9~18V )输入下能输出高精度频率可调输出电压,可满足压电陶瓷驱动电源的应用需求。 1 高压开关电源的设计 高压电源输入9~18V,输出150V 方波电压,频率可控。电路结构采用单片机控制开关电源的方 式,原理框图如图1所示。主功率回路采用准谐振反激式开关电源拓扑结构,控制芯片为M C33060,直流电压经H 桥逆变电路转换后得到150V 方波电压。负载电压和电流采样信号经A/D 转换后,输入单片机(M CU )控制芯片M C68H C908JK3,单片机根据软件算法完成恒流或恒压控制,同时输出频率可调的驱动信号到H 桥逆变电路,实现直流电压到方波信号的转换。电路以M CU 芯片为控制核心,不仅能完成高精度精确的受控电压和电流输出,还能实现过压保护、过流保护、上位机通讯等一些重要的辅助功能。 图1 高压开关电源原理框图 反激式开关变换电路如图2所示。M C33060是低功耗固定频率的脉宽调制(PWM )控制芯片,内 第33卷第1期压 电 与 声 光 V ol.33N o.12011年2月 P IEZOEL ECT RICS &A COU ST O OP T ICS F eb.2010