1开关电源简介
小功率开关电源以其诸多优良的性能，在测控仪器仪表、通信设备、学习与娱乐等诸多电子产品中得到广泛的应用。随着环境和能源问题日益突出，人们对电子产品的环保要求不断提高，对电子产品的能源效率更加关注。设计无污染、低功耗、高效率的绿色模式电源已成为开关电源技术研究的热点。
本文研究一种中小功率开关电源，应用过渡模式有源功率因数校正、准谐振变频功率隔离变换控制和同步整流等多种先进的电源控制技术，以实现绿色开关电源设计的目的。
1.1开关电源的基本结构
所有事物都要遵循能量守恒定律，开关电源也不例外，实际上，开关电源也要通过以能量形式传递完成的。从能量上看，开关电源可以分为直流开关电源模式和交流开关电源模式，直流开关电源模式主要是输出为直流信号电能，而交流开关电源模式主要是输出为交流信号电能。直流开关电源模式为当前的主流模式，该开关电源模式的基本组成结构框图如下图1.1所示：
桥式整流
滤波LC组成
滤波器
DC/DC变
换器转换
输出
整流滤波
DC直流输出
控制电路
放大电路
占空比控
制电路
交流输
入
图1.1开关电源基本组成结构框图
由上图中可知：开关电源主要由整流滤波、DC/DC变换电路、开关占空比控制电路以及控制电路等模块组成。
交直流输入电压经LC滤波器，再通过桥式整流与母线电解电容平滑后变为直流电压，再经DC/DC变换器转换，再经二极管整流和电解电容的滤波至输出，为了能使电路成为一个闭环工作，在输出端引出一个控制电路再经放大电路到占空比控制电路至DC/DC变换器转换器形成一个闭环。占空比控制电路中占空比的表示方法如下图1.2所示：
图1.2占空比示意图
由上图中可知：占空比D=Toff/(TOff+Ton)，周期T=Ton+Toff，频率f=1/T。
1.2传统开关电源的缺陷
传统开关电源基本上采用的都是传统电路，传统电路大部分采用的电路芯片都为PWM控制的KA38系列芯片，这当中也要用到开关MOSFET管，还有就是也要加个启动电阻，根据P=U*U/R可知该电路上的待机功耗至少要大于0.5W，而低功耗的要求待机功耗至少要小于0.5W，甚至有些要小于0.3W。如果功耗大，对人口密集的中国来说，电能的损耗无疑是巨大的。另外传统电源存在着某些有害物质，根据我国CCC标准中的《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》，从而没能达到环保的功能。
1.3绿色开关电源的发展方向
由于传统电源存在着诸多的缺陷，为了能量的有效利用，人们从而提出了绿色开关电源，绿色开关电源产品主要向高频、高效率、低功耗、小型化、集成化、模块化、智能化、高可靠性、满足EMC标准和环保等诸多方向不断发展。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率比铁氧化体（Mn Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和交大磁通密度（Bs）下获得提高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。以下几个方面将是开关电源发展的方向：
（1）小型化、薄型化、轻量化。开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中
储能元件的体积。
（2）高频化。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能，因此高频化是开关电源的主要发展方向。
（3）高可靠性。开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍，因此降低了可靠性。从寿命角度出发，点解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度，采用模块化技术可以满足分布式电源系统的需要，提高系统的可靠性。
（4）低噪声。开关电源的缺点之一是噪声大，单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声，所以，尽可能降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。
（5）采用计算机辅助设计和控制。采用CAA和CDD技术设计最新变换拓扑和最佳参数，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机监测和控制，可构成多功能监控系统，可以实时监测、记录并自动报警等。
开关电源被誉为高效能电源，它袋包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。
2低功耗小功率开关电源电路设计
2.1设计方案的选择
在进行变换器的任何设计工作之前，首先要选择电路拓扑结构，这是一项非常重要的工作。由于电路拓扑结构在现在多达上百种，所以，开关电源电路拓扑结构可以选择为二种方案，第一种方案是采用单端正激式变换器的开关电源设计，第二种方案是采用单端反激式变换器的开关电源设计。
2.1.1单端正激式变换器
有隔离变换器的DC/DC变换器按照铁芯磁化方式，可分为双端变换器（全桥、半桥、推挽等）和单端变换器（正激式、反激式等）和双端变换器比较，单端变换器线路简单、无功率管共导通问题、也不存在高频变换器单向偏磁和瞬间饱和问题，但由于高频变换器只工作在磁滞回线一侧，利用率低。因此，它只适用于小功率输出场合。
单端正激变换器是一个隔离开挂变换器，隔离型变换器的一个根本特点是有一个用于隔离的高频变压器，所以可以用于高电压的场合。由于引入了高频变压器极大的增加了变换器的种类，丰富了变换器的功能，也有效的扩大了变换器的使用范围。单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
单端正激式开关电源由于输出电感和续流二极管的作用，输出电流式连续的。开关晶体管截止时，降在其上的最大电压Vcemax为2Vin。变换器在开关晶体管导通时经变压器向负载传输能量，输出功率范围较大，高频变压器既要起变压器隔离和传输能量的作用，又起到电感线圈储能的作用。控制电路以继承的PWM脉宽调制电路为基础组成，能十分方便实现稳压调节及过压、欠压、限流和关断电源输出等保护控制功能。
2.1.2单端反激式变换器
反激式开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈（输出直流电压隔离取样反馈外环回路和初级线圈充磁值电流取样反馈内回路）控制系统，就可以通过开关电源的PWM（脉冲宽度调制器）迅速调整脉冲电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。这种反馈控制电路的最大特点是：在输入
电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。
2.1.3设计方案
我所要做的绿色开关电源为小功率且比较小型化，这就不需要高成本且复杂的电路拓扑结构，这也是有利于市场上销售，所以对此小功率开关电源选用的电路拓扑结构为隔离反激式变换器电路拓扑。此电路拓扑结构对小功率、小体积开关电源是比较适合的，而要实现开关电源功能则需要在电路上做一系列的设计了。
2.2桥式整流滤波电路和LC组成滤波器设计
由图1.1图中可知开关电源基本上由六大部分组成的，本设计的输入电压Vin为AC165V~AC264V，输出电压Vo为DC12V，输出额定电流Io为3A，桥式整流滤波电路和LC组成滤波器如图2.1所示：
图2.1桥式整流滤波电路和LC组成滤波器
由于元器件要看它本身的耐压值，所以在输入为AC264V时，经过整流桥DF06的电压是最大的，一般整流出来的直流电压乘以（1.45~1.55）可得出经过整流桥的最大耐压值，即Vmax=264V*1.4*1.55=572.88V，所以要选用的整流桥耐压必须大于572.88V，而DF06的耐压有600V，因而满足要求。由C1与L1组成的低通滤波器，且在电路形成的阻抗有15欧姆，另电路上有一个5欧姆热敏电阻，从而形成对整流桥的冲击电流为：264伏*1.4/20欧=18.48安，而整流桥本身的
最大冲击电流为30A，所以整流桥是不易被冲坏。
另假设效率能达到82%，则输入功率为：10W/0.82=12.2W，可算出流过整流桥的平均电流为：12.2W/(88V*1.4)=0.1A，也可满足整流桥的平均电流1A。而电解电容C2主要起平滑电压作用，经整流桥后的电压成馒头波，所以需电解电容C2来平滑，在不考虑时序要求的情况下，可以根据1W需要1*2=2μ的电容来计算，故10W需要20μ的容量，而在电容规格没有20μ，最好选择是22μ/400V，因整流出的电压最大为DC370V，故选400V的电容能满足要求。
2.3PWM控制芯片的拓扑分析
PWM控制芯片组成控制电路如下图2.2所示：
图2.2PWM控制芯片组成控制电路
我所选用的芯片是MOSFET开关管集成在芯片中的，所以不用多选用一个MOSFET开关管，在一个开关电源电路里，主要的功耗在于MOSFET开关管的损耗，MOSFET开关管的损耗包括三方面的损耗：1.MOSFET开关管导通损耗。2.MOSFET 开关管导通关断间损耗。3.MOSFET开关管关断损耗。所以在芯片的MOSFET开关管的导通电阻就显得非常关键了，要使损耗变得越小，则需要的MOSFET开关管的导通电阻越小越好。选用的ICE3A0565芯片的Rd（MOSFET开关管的导通电阻）为4.7欧姆，开关管Drain电压最大为650V，频率为100KHz，在全范围电压AC85V~AC264V条件下可以出12W功率，该芯片实现的技术指标有：1.芯片有软启动电路。2.具有抗EMI功能。3.具有过温保护功能和过功率保护功能。4.
待机功耗低于0.1W。5.属于无铅产品。
对该控制电路进行分析：第1脚BL为软启动脚，对地加的电容为C6、C16，由于该产品需要能在-5℃正常工作，所以该电路中所选用的器件要低温特性好的器件，这芯片本身就是一种低功耗芯片，BL脚对地上的电容需要加到一定容量才能使软启动电路正常工作，所以需要加到2u的容量。第2脚FB比较对地也需要加一电容，该电容的大小直接将影响到动态环路的好与坏。第3脚CS为采样电流脚，而第6脚是空脚（具有散热功能），CS脚本身电流流过也比较大，所以将第6脚连起来有利于CS脚的散热，R4、R6、R7、R18称为采样电阻，因为芯片全范围电压下能出12W，而该产品的额定功率只需要10W，则需要采样电阻来控制采样限流。第4、5脚Drain为漏极脚，最高电压为650V。第7脚Vcc为辅助源脚，从电路上可看出来，该辅助源不需要加一个启动电阻，从而使该电源工作的同时可以降低功耗，一般情况下，在高压端AC264V，将近有0.8W损耗，C4、C5为辅助源电容，R2、R5电阻起到抗冲击的作用，防止辅助源二极管D4冲坏。第8脚为接地脚，要与母线电解电容C2连接起来。这PWM控制芯片组成控制电路实际上也包括了占空比控制电路了。
2.4变压器的设计和原边绕组箝位设计
DC/DC变换器组成部分中的变压器如图2.3所示：
图2.3变压器的组成
变压器的设计计算：
已知：f=1/T=100KHz，T=10us，Vmin=100V，占空比Dmax=0.45，Po=10W，设变压器转换效率η=0.85，B=200~300mT，Ton=T*Dmax=4.5us，选用磁芯为EFD20，Ae=22.7。
原边绕组Np1=Vmin*Ton/(B*Ae)=100*4.5/22.7B。
取Np1为90圈时，B则为0.26mT，符合B的要求，B越小，磁芯才不易饱和。
根据Vo1=Ns*Vmin*Dmax/Np1/(1-Dmax)其中Ns为副边绕组圈数。
Vo1=12V+0.2V=12.2V。
12.2=Ns*100*0.45/90/0.55可得出Ns为14圈。
由于芯片的最低电压为11.6V，所以辅助源的绕组的电压必须要大于11.6V，即Vcc>Vo1*Np2/Ns可求出辅助源的绕组Np2为15圈，则Vcc=13.1V。
原边的电感量可根据Lp=Vmin*Ton*(1+k)/(1-k)，其中Lp为原边电感量，
做成连续状态时对反激式小功率开关电源能提高效率，k=0~0.4；当k=0.4时，可得Lp=1.1*100*4.5*1.4/0.6=1155uH=1.16mH.具体绕制方法如图2.4、图2.5、图2.6、图2.7所示：
图2.4连接原理图
图2.5绕线说明图
图2.6测试说明图
图2.7绕制说明图
图2.3当中的CY1称为原副边电容，起到降低传导EMI和噪声的作用。同时变压器也采用了三明治夹绕的绕制方法，也可以起到降低传导EMI和噪声的作用。
由以上变压器的匝比可得Drain平台电压为:370V+(90/14)*12.2=448.43V，选取为650V的Drain当中已考虑到了变压器存在的滤感电压。
原边绕组箝位设计如图2.8所示：
图2.8原边绕组箝位组成
由于变压器在传递能量时，存在着漏感的能量，需要去磁复位来吸收这部分的能量，C14、R17和D1组成的RDC箝位能够吸收这部分能量，同样有降低传导EMI和噪声作用，如果能满足了传导EMI，且能满足可靠性要求，则D3要装的TVS管可以不装，这样也就降低了一点成本。
2.5输出RCC电路设计
RCC电路的组成实际上也就成了输出整流滤波了，所组成的电路图如图2.9所示：
图2.9输出整流滤波电路
在原边MOSFET开关管关断时，变压器就要把在导通时存的能量传递到副边
来至输出，电流经二极管D5、D6整流出来的为三角波，这需要一阶电解电容C12、C8平滑滤波，再经二阶电感L2和二阶电解电容C13滤波输出。图R10、C6和C7组成RC吸收电路，尤其对断续电路中起着非常重要的作用，能够降低纹波噪声且也有对降低传导EMI有着一定的作用。二极管D5、D6的电压值需要根据变压器的匝比来计算，即二极管最高电压：Vinmax*Ns/Np+Vo=370*14/90+12=59.56V，所以选用的二极管耐压至少要高于60V的。反激电路中，流过二极管D5、D6的峰值电流Ip=Io/Dmax=3/0.45=6.67A，所以所选的二级管电流系数必须大于6.67A，另副边选取的二极管必须是肖特基二极管或超快恢复二极管，这就有利于能量的传递且减少能量的损耗，由上可先选取二极管为两个STQ080，该二极管能流过的峰值电流为8A，耐压值80V，选用两个，保证裕量，减少散热量，且该二极管的成本不高。对经二极管D5、D6整流出来的三角波电流，主要起到平滑作用的电解电容实际上是一阶电解电容C8、C12，这就要选取低阻抗和纹波电流足够的电解电容了，这也是起到降低传导EMI和噪声的作用途径之一。低阻抗的电容厂家比较多，可以在电容厂家手册可以查到，但纹波电流Irip一般要取大于或等于额定电流的1.3倍，Irip=1.3*Io=1.3*3=3.9A，所以选取的每个电容的纹波电流最好要达到:3.9/2=1.95A。二阶电感L2和二阶电解电容C13取大或取小将会影响到电路稳定性，C8选用的特性要好，这将直接影响到低温时的输出调整率；L2取大了也会影响到纹波噪声的变小但环路会不稳，如果取小则会影响到纹波噪声的变大但环路要稳定些。一般要以C8*C12*Ls/（L2*C13）>10来计算，式中，C代表电容容量，L2为二阶电感的电感量，Ls为副边绕组的电感量。R15和R16可以不装，R14与LED1组成指示灯指示，也可成死负载。D7为TVS管P6KE15A，能起到过压保护作用。
2.6开关电源的负反馈控制
负反馈控制电路实际上包括了控制电路和放大电路两部分。负反馈控制电路如图2.10所示：
图2.10负反馈控制电路
图2.11电压采样电路
电压采样及反馈电路由光耦PC817D、TL431和阻容网络组成，如图2.11所示，图中R11和C11用于Tl431的频率补偿，不能缺少。通过调节由R12和VR1组成的分压网络后得到采样电压，该采样电压与三端可调稳压块TL431提供的2.5V基准电压进行比较，当输出电压正常时，采样电压与TL431提供的2.5V电压基准相等，则TL431的K极电位保持不变，从而流过光耦PC1二极管的电流不变，进而流过光耦CE的电流不变，ICE3A0565引脚2的反馈电位Uf保持不变，则引脚6输出驱动的占空比不变，输出电压稳定在设定值不变。当输出12V电压因为某种原因升高时，分压网络上得到的输出电压采样值随之升高，从而TL431的K极电位下降，流过光耦二极管的电流增大，进而流过CE的电流增大，从而ICE3A0565的引脚2的电位升高，由ICE3A0565内部示意图可知：误差放大器AI 的输出电压Ue减小，亦即电流检测比较器钳位电压减小，所以可知：ICE3A0565
引脚6输出驱动的占空比减小，从而使输出电压减小，这样就完成了反馈稳压的过程。
R17可装为0欧姆，ZD1可不装，因为输出电压为12V，Q1TL431的3脚电压为0~36V，考虑到如果是高电压输出，则ZD1必须要装成稳压管，而R17可不装；R9主要是给TL431提供电流的，同时和R8能影响到环路的调整，R8装大了，过冲小了点，但调整率要变差的，如果装小了，过冲会变大点，但调整率要变好点，这要根据实际情况进行调试取适中参数；Q1TL431主要利用运放基准进行对输出进行稳压的，1脚的基准电压一般都为2.5V(±1%)，2脚需要接输出信号源地，R13、R12和VR1主要起到分压的作用，有公式如下：
2.5V/Vo=(R12+VR1)/(R13+R12+VR1).................（2.1）
由公式（2.1）中可推算出各电阻的阻值，VR1为1K的电位器，计算时要考虑电位器是置中的，也就VR1为500欧姆，另计算时要考虑到VR1调动时不要电压幅度太大；R11和C11主要是环路上的调整了，直接影响到环路的快慢，可根据RHZ（右半平面零点）规则来计算出R11和C11的参数；PC1PC817D光耦主要是放大然后反馈回原边成放大电路组成了电路为一个闭环工作状态。
2.7开关电源的电磁兼容及安规标准设计
EMI指来自一个元器件或者系统的电噪声引起另外一个元器件或系统不正
常工作；电磁兼容EMC是指两个或以上的系统在存在相互的噪声情况下可以同时工作的条件。电磁兼容EMC的设计主要由以上所讲的降低传导EMI和噪声有关，另对满足电磁兼容EMC设计也有如图2.12所示：
图2.12CX电容的接入
安规标准设计主要在于PCB的设计、变压器的设计和安规器件的选取。对于
本设计的PCB板上最主要距离要求一定要符合安规距离要求，原副边距离至少要大于7mm爬电距离，保险丝前的零火线间至少要留有2.5mm爬电距离，另外在走线方面一定要把高低频线理好；变压器的设计在以上的设计图纸已体现在出来了；哪些是安规器件从原理图中的安规标志符号就能够体现出来了。
2.8低功耗小功率开关电源电路图
低功耗小功率开关电源电路图如图2.13所示：
图2.13低功耗小功率开关电源电路图
3小功率开关电源的可靠性设计
3.1功率元器件热功能设计
在本设计中，功率元器件主要有芯片、变压器和副边整流二极管，在热功能设计中，在考虑到散热方面的问题，这主要体现在画PCB板上，象这类功率元器件要尽可能的空阔，也就是周围元器件尽可能地少，才有利于散热；在选取时，在芯片IC1上要考虑到芯片本身能出多少功率，如果输出的功率都超过芯片本身的功率，那么芯片发热量将会很大，会造成热保护，没热保护功能的芯片直接会炸坏芯片，所谓热保护，就是实际温度超过芯片本身的结温；ICE3A0565的最高结温为150℃；变压器T1主要在于存取能量和传递能量，在设计时，如果B取得过大，会使变压器磁芯发热量不断增大，达到一定程序使磁芯饱和，也就形成了热保护甚至会造成层间短路直接烧坏机器；副边整流二极管D5、D6(STQ080)主要在开关管关断时导通，此时产生的热量是最大的，可根据P=UI来计算，流过D5、D6的平均电流Iav=Io*(1-Dmin)=2.4A，D在输入为最高电压端才是最小的，在变压器设计上可以计算出Dmin约为0.2，由于选用的二极管为肖特基二极管，本身的压降很低，即可为0.2V，则这两个二极管的功耗P=0.2*2.4=0.48W，对于这两个二极管总共能承受的功耗为1.5W且结温为60℃来说，这里是不需要加散热器来散热的，散热器顾名思议可理解为再并一电阻，减小总电阻值，温升也就下降了。无论是芯片，还是变压器和副边整流二极管的工作功耗都均能满足设计要求，且有足够的裕量。
3.2冲击抑制电路和抗雷击浪涌设计
前文中有讲到整流桥瞬时冲击电流值是比较关键的技术指标时，介绍到了开机时输入瞬时冲击电流的计算，是属于冲击抑制电路的设计，在这电路里面中的热敏电阻主要是采用NTC热敏电阻，能够利用起动是导通电流的发热使温度上升，电阻值也要相应降低，抑制功耗也随之变小；能够改善温度特性的原材料，不仅可抑制发热量，也具有使用工作状态中NTC电阻减至到最少限度的特点。有了这冲击电路也能减少对其它电子设备的不良影响。
抗雷击浪涌设计主要是能够保护电源产品和其它电子设备的作用，在原边输入侧经过保险丝后在零火线上并了一个470V的压敏电阻见图2.1中的YM1，当
输入电压大于470V（等效直流电压）时，压敏电阻瞬时雪崩击穿，保险丝断裂，直接没输入。
3.3电解电容使用寿命设计
电解电容的寿命的长短直接影响到产品的使用情况，在前面已经介绍了如何选取电解电容，在这要讲述下寿命的设计，电解电容的寿命的长短主要取决于电解电容中的内阻抗ESR的大小，如果选的电解电容的ESR比较大，那么发热量也就增加，内部的电解液会逐渐干涸，其容量也随之下降，直接影响到电解电容的使用周期。电解电容的实际使用时间的计算一般使用下面的公式：L=Lo*2(To-Ta)/10(3.1)
L为电解电容实际使用的时间，单位：小时(h)
Lo为电容手册中规定的额定时间，单位：小时（h）
To为电解电容手册中的最高工作温度，单位：℃
Ta为最高环境温度下电解电容的工作温度，单位：℃
Y=L/(365*24)(3.2)
Y为使用的年数，单位：年（Y）
本电源设计中C8和C12的在最高环境45℃时的温度均为75℃为例计算该电解电容的使用寿命，计算如下：
根据公式（3.1）L=Lo*2(To-Ta)/10=3000*2(105-75)/10=24000小时根据公式（3.2）Y=L/(365*24)=24000/（365*24）=2.74年
由以上可见，电解电容的寿命跟阻抗的大小和温度密切相关，在选取小阻抗电解电容的同时，也要让电解电容远离发热元器件。
3.4电源平均无故障时间设计
平均无故障时间简称为MTBF，全称为Mean Time Before Failure。就是用一批新产品在特定的环境条件下一直工作到第一个故障时间的平均值，这是一个统计值或者数学期望值。特定的环境一般是指在恶劣条件下来测试模拟推算出正常工作环境下的MTBF的。MTBF长短起到对产品质量的好与坏的判断，它是开关电源里的一个重要指标。在MTBF计算中主要是考虑到产品中每个元器件的失效率。由于每个元器件在不同的使用条件下、不同的环境下其失效率会有很大的区
别，因此在计算产品的可靠性指标时，一定要考虑这些因素。而这些因素在短时间里是不可能推算出来的，需要借助于软件如MTBFcal和其庞大的参数库和长时期实验的数据，就可以轻松地算出MTBF的值。如若在常温下推算产品MTBF的值就显得很长而难于计算。在开关电源产品中所有元器件中发生失效率最高的概率是电解电容，所以可以用计算105℃电解电容在最高环境温度下的MTBF的值来估算整机的MTBF的值。
4常规电气性能综合指标的实现与完善
4.1效率指标的实现与完善
效率一般指的就是产品的输出总功率Po除以输入的总功率Pin，用公式表示如下：
η=Po/Vin(4.1)
效率的高低直接可以反映出产品内部损耗的多少，效率低，往往意味着产品的损耗多，这根本就会缩短产品的使用寿命，所以提高效率也是工程师设计考虑的因素，如何提高，在这介绍几种常用方法：
（1）产品损耗大主要来源来MOSFET开关管，最好方法就是要降低MOSFET 开关管的频率，从而也就能减少开关损耗。ICE3A0565在轻载或空载中就实现了降频功能，这就大大降低了MOSFET开关管的损耗，从而能提高效率。
（2）对反激式小功率开关电源电流工作状态来说，一般有连续状态和不连续状态，连续状态下能提高效率，但输出噪声纹波会大点，不连续状态下，产生峰值电流也就大了，MOSFET开关管和副边二极管流过的电流也就大了，损耗也就增加了，效率也随之降低了，不过，输出噪声纹波会小点，在考虑到输出噪声纹波在满足额定输出的1%情况下，一般选取电流工作在连续状态下，在本设计中的变压器设计已是按连续状态来设计了。
（3）输出电解电容选取要取ESR小低阻抗电解电容，这不但能增长电解电容的寿命（前面3.3有详细介绍了），还能提高效率，根据P=I*I*R可以知道在电流一定的情况下，电阻阻值越大，功耗也就越大了，效率也就越低了。
4.2纹波噪声指标的实现与完善
在开关电源中，纹波一般可分为有工频纹波和开关纹波两类，工频纹波一般是指输出电压中含有50Hz或100Hz的交流分量;开关纹波一般指频率跟开关频率相同的纹波分量。纹波噪声指标一般就是不要大于输出电压的1%，也就说对本设计来说，最大的纹波噪声是120mV，一二阶电解电容在选取为低阻抗电解电容，在输入AC165V~AC264V时，输出的纹波噪声如下图4.1所示：
不间断电源设计毕业设计
摘要 随着现代工业的发展,供电网络的负载越来越复杂,特别是大型用电负载的启动和停止,大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变。另外,自然界的雷电,电网的接地不良等因素均能够影响到电网的供电质量。一套好的UPS系统可以提高运行的稳定性，随着单片机，DSP等的应用，UPS已经可以实现全数字化和智能化。同时，电力电子器件的飞速发展也为主功率部分的简化以及先进控制策略的应用提供了必要条件。目前，以电力电子器件组成的逆变器，以单片机为控制核心的UPS电源已普遍应用于我国的各行各业，而本课题就是以IGBT组成的逆变器，以单片机为控制核心的不间断电源为基础展开研究和设计的。 目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 1.绪论 (5) 1.1引言 (5) 1.2UPS发展现状 (5) 1.3不间断电源UPS的分类和结构 (6) 1.3.1动态UPS工作原理 (6) 1.3.2静止式UPS (6) 1.4本设计技术参数 (9) 2.UPS总体结构和整流、逆变主电路 (10) 2.1UPS总体结构 (10) 2.2UPS整流、逆变主电路的设计 (10) 2.2.1三相电源变压器 (10) 2.2.2三相不控整流桥 (11) 2.2.3单相倍频逆变桥 (12) 2.2.4阻容吸收装置 (13) 3.控制电路 (14) 3.1正弦脉宽调制电路 (14) 3.2驱动电路 (16)
3.3调整电路 (17) 4.转换开关 (20) 4.1转换开关的主电路 (20) 4.2触发电路 (22) 4.3控制电路 (24) 5.充电电路 (26) 5.1充电电路的主电路 (26) 5.2充电电路的控制电路 (28) 5.3充电过程 (31) 6.保护电路 (33) 6.1过压保护 (33) 致谢 (35) 参考文献 (36) 附录一:整流逆变主电路 (37) 附录二：触发电路 (37) 附录三：控制电路 (38) 附录四：充电电路 (40)
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
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
《电力电子技术》课程设计说明书 大功率电源设计 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 专业： 班级： 完成时间：2014年5月29日
摘要 主要介绍36kW 大功率高频开关电源的研制。阐述国内外开关电源的现状．分析全桥移相变换器的工作原理和软开关技术的实现。软开关能降低开关损耗，提高电路效率。给出电源系统的整体设计及主要器件的选择。试验结果表明，该装置完全满足设计要求，并成功应用于电镀生产线。 关键词：高频开关电源；全桥移相；零电压开关；软开关技术
ABSTRACT The analysis and design of 36 kW high frequency switching power supply are presented．The present state of switching power supply is explained．The operating principle of full bridge phase—shifted converter and realization of soft switching techniques are analysed．Soft switching can reduce switching loss and increase circuit s efficiency．Integer designing of power supply system and selection of main device parameters are also proposed．The experiment results demonstrate the power supply device satisfies design requirements completely．It has been applied in electric plating production line success—fully． Keywords：high frequency switching power supply；full bridge phase—shifted；zero voltage switching；soft switching tech— nlques
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)
高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+ 额定输出电流： 过电流限制： 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +*2A=(最大) 输入功率： Pout/估计效率=／= 功率开关损耗* 0．5= 续流二极管损耗：*= 输入平均电流 低输入电压时／10V= 高输入电压时：／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
毕业综合实践 课题名称： 12V/5A开关电源设计 作者：学号： 09034224系别：电气电子工程系 专业：电子工程信息技术 指导老师：专业技术职务教授
毕业综合实践开题报告 姓名：学号： 09034224 专业：电子信息工程技术 课题名称： 12V/5A开关电源设计 指导教师： 2011 年 12 月 19 日
本课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的解决方案 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、生活的关系日益紧密，任何电子设备都离不开可靠的电源，他们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。现状：电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。 本设计基于这个思想，设计、制作了一个开关稳压电源，输入交流电220V，输出12V/5A的直流稳压电源，具有过电流、过电压、短路保护。 本电路采用自激式震荡电路（RCC），它是经济开关电源、安装方便、调试简单，元器件少。这个电路的功能适用于手机充电器和一些仪表电源是很实用的一个电路。 指导教师意见： 指导教师： 年月日 专业教研室审查意见： 教研室负责人： 年月日
课题摘要 随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务，信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。本次设计采用典型的正激式开关电源结构设计形式，以(RCC)作为控制核心器件，运用脉宽调制的基本原理，并采用辅助电源供电方式为其供电，有利于增大主电源的输出功率。采用场效应管作为开关器件，其导通和截止速度很快，导通损耗小，这就为开关电源的高效性提供保障。同时，电路中辅以过压过流保护电路，为系统的安全工作提供保障，本电路注意改善负载调整率,降低了电磁串扰，达到绿色环保的目的。输出电压可调，使其可适用于不同场合。 关键词高频变压器场效应管正激式变换器脉宽调制
半桥型开关稳压电源 设计
电力电子技术课程设计（论文）题目：240W半桥型开关稳压电路设计
摘要 本次设计的是240W半桥型开关稳压电源，为负载供电。 电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业。它的效率可达85％以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。本文介绍了一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为单相170 ~ 260V，输出电压为直流24V恒定，最大电流10A。设计内容包括主电路的原理与主电路图的设计、控制电路器件的选取、保护电路方案的确定以及计算机仿真与波形分析等方面。 关键词：半桥变换器；功率MOS管；脉宽调制；稳压电源。
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章电路设计 (3) 2.1稳压电源总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1 主电路设计 (4) 2.2.2 控制电路设计 (5) 2.2.3驱动电路设计 (6) 2.2.4保护电路设计 (7) 2.2.5 整体电路设计 (8) 2.3元器件型号选择 (9) 第3章课程设计总结 (13) 参考文献 (14) 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章电路设计 (3) 2.1稳压电源总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1 主电路设计 (4) 2.2.2 控制电路设计 (5) 2.2.3驱动电路设计 (6)
课程设计（论文）课题名称直流稳压电源 系别 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 完成日期 广州科技贸易职业学院教务处制
广州科技贸易职业学院 课程设计（论文）任务 系：机电系专业：通信工程应用技术 兹发给班同学课程设计（论文）任务书，内容如下： 1、课程设计（论文）题目：直流稳压电源 2、应完成的项目：制作一个完整的直流稳压电源并写设计论文 参考资料以及说明： 4、本课程设计（论文）任务书于年月日发出，应于年月日前完成。（论文：附后） 指导教师签名：年月日系主任签名：年月日
广州科技贸易职业学院 课程设计（论文）题目：直流稳压电源 系别：班级： 学生：系主任： 指导老师：职称：
摘要 摘要：目前，我国生产和使用的本质安全型直流稳压电源大都是线性电源，其输出保护电路大多采用传统的模拟保护电路。因此，本质安全电源的容量普遍比较低。随着我国煤矿机械化、自动化程度的提高, 本质安全型电气设备在井下的监控、通讯、信号、仪表和自动化系统中应用日益广泛。由于这些设备的不断投入使用，矿用直流稳压电源的需求量稳步上升，与此同时对其容量也提出了更高的要求。从一定意义上讲，隔爆兼本质安全电源输出容量的大小取决于输出保护电路的反应时间。本课题针对矿用本安电源输出保护电路进行设计，能够适应我国煤炭行业快速发展的需要，并且具有重要的实际意义。 研究结果表明，输出保护电路的设计影响到整个电源的性能，因此，应该熟悉本质安全电源的结构、检测标准、火花试验装置等相关文件和标准。在此基础上，设计保护电路的结构、选择反应速度较快的电子元器件用于保护电路主要元件。使得保护电路的反应速度满足国家标准规定的要求。 关键词：保护电路、本质安全、本质安全电源、国家标准。
开关电源系统设计方案毕业论文 目录 摘要.......................................... 错误!未定义书签。Abstract.......................................... 错误!未定义书签。 1 绪言 1.1课题背景 (2) 1.2选题的国外研究现状及水平、研究目标及意义 (2) 1.3 本课题主要的研究容 (3) 2 系统设计方案与论证 2.1课题研究的基本要求 (4) 2.2方案论证 (4) 2.2.1 DC/DC电路模块方案 (4) 2.2.2 MOSEFT驱动电路方案 (7) 2.2.3 单片机选择方案 (7) 2.2.4检测采样方案 (8) 2.2.5系统框图 (8) 3 硬件电路设计 3.1变压整流滤波电路 (9) 3.2辅助电源的设计 (11) 3.3 Buck电路参数选择原理和计算 (12) 3.3.1参数选择原理 (12) 3.3.2 电感值的计算 (15) 3.3.3 滤波电容的计算 (15) 3.3.4开关管的选择和开关管保护电路设计 (16) 3.4驱动电路的设计 (18)
3.5采样电路设计 (19) 3.6保护电路的设计 (20) 4 软件部分设计 4.1 AVR128简介 (21) 4.2 PWM波的产生 (22) 4.3 AD采样 (26) 5系统调试及结果分析 6 总结与展望 6.1 总结 (30) 6.2 展望 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32) 附录 (34)
1 绪言 开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点，应用越来越广泛，从70年代开始，并用轻量高频变压器替代笨重的工频变压器。高效的开关电源飞速发展，逐步替代传统的的线性电源，开关电源不需要较大的散热器，开关电源自20世纪90年代问世以来，便显示出强大的生命力，并以其优良特性倍受人们的青睐。近年来，开关电源在通信、工业自动化、航空、仪表仪器等领域的应用越来越广泛。随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、模块化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。随着高频开关电源技术和应用电子技术的高速发展，直流高频开关电源依靠它的高精度、低纹波及高效率等优越性能，正在逐步取代传统的线性电源。同时，高频开关电源系统的高速响应性能、输出短路电流限制及稳压和稳流等优点也使其负载的使用寿命大大增加。评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过流、短路等保护电路。同时，在同一开关电源电路中，设计多种保护电路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视[15]。 许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合出许多毛刺尖峰，甚至出现畸变。大量的谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波“污染”，一方面电流流过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网电压也发生畸变;另一方面，会造成电路故障，使用设备损坏。因为它没有采用有源功率因数校正，功率因数较低，只达到 0.9，如果采用有效的功率因数校正，功率因数可以达到0.99以上。开关电源输入端产生功率因数下降问题，利用有源功率因数校正电路，成本只增加5%，成功解决了这个问题。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[1]。 目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOSFET 管制成的500kHz 电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。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电路拓扑的不断出现，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。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性
师高等专科学校 题目：直流稳压电源毕业设计系别：信息工程系 专业：应用电子技术 班级：应用电子技术1班 姓名： 指导教师： 师高等专科学校教务处印制
2016年 6 月15 日
目录 一、摘要 (1) 引言 (2) 二、设计目的 (2) 三、设计任务和要求 (2) 四、设计步骤 (3) 五、总体设计思路 (3) 六、实验设备及原器件 (7) 七、测试要求 (7) 八、设计报告要求 (7) 九、注意事项 (7) 十、此电路的误差分析 (8) 十一、心得体会 (9) 十二、参考文献 (10) 十三、致 (11)
一、摘要 直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在6-13V可调。 关键词：直流，稳压，变压 Abstract The direct current is steady to press the power supply general from power transformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity in https://www.doczj.com/doc/6311765328.html,mutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this design is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press, commutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs. Key words: LM317; steady press; change to press
& 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 开关电源设计 初始条件： 输入交流电源：单相220V，频率50Hz。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）? 1、输出两路直流电压：12V，5V。 2、直流最大输出电流1A。 3、完成总电路设计和参数设计。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 ） 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 ） 引言 (1) 1设计意义及要求 (2) 设计意义 (2) 开关电源的组成部分 (2) 开关电源的工作过程 (2) 开关电源的工作方式 (3) 脉宽调制器的基本原理 (3) 2方案设计 (5) ） 设计要求 (5) 方案选择 (5) 整流滤波部分 (6) 降压斩波电路 (7) 脉宽调制电路 (8) MOSFET管的驱动电路 (9) 总电路图 (11) 3主电路参数设定 (12) { 变压器、二极管、MOSFET管选择 (12) 反馈回路的设计 (13) MOSFET的驱动设计 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)
附录一 (17) ]
引言 随着电力电子技术的高速发展，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，远程控制交换机、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。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使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。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IGBT和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以学习设计开关电源有重要的意义。
稳压电源的设计与制作 学生：XX 指导教师：XX 摘要：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。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。 开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点, 被称作高效节能电源。由于开关稳压电源具有这些优点，基于这个思想设计了一个1～5V可调的低功率开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。 本文以开关电源的发展历史、发展现状以及发展趋势为线索，介绍了开关电源的一些新技术，技术指标，分类标准等。并根据这些标准设计了一种满足小型电子设备供电需要的开关稳压电源。电源设计的主要指标是：输入电压为AC220V，输入频率为50HZ，输入电压范围为AC165V～265V，输出电压为直流1～5V可调，输出最大电流为150mA，输出最大功率为2.25W。 最后在完成基本指标的基础上，本文还增加了防浪涌电流的附属功能，使电路更加满足小型电子设备的用电需要。 数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略；它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在1～5V之间连续可调，其输出电压大小以1V步进，输出电压的大小调节是通过“＋”“－”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。详细分析了电源的拓朴图及工作原理。 关键词：稳压电源单片微型机数控直流 D/A转换
毕业设计报告书设计题目：基于TL494的开关电源制作系部：电子信息系 专业：新能源应用技术 班级：能源1001
基于TL494的12V开关电源制作 摘要 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,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。近年来 ,随着功率电子器件(如GTR、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展 ,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。本论文是基于TL494的12V开关电源设计，利用MOSFET管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。 关键词：直流磁偏自激振荡TL494
目录 第1章开关电源基础技术 (1) 1.1 开关电源概述 (1) 1.1.1 开关电源的工作原理 (1) 1.1.2 开关电源的组成 (2) 1.1.3 开关电源的特点 (3) 1.2 关电源典型结构 (3) 1.2.1 串联开关电源结构 (3) 1.2.2 并联开关电源结构 (4) 第2章开关电源主控元件 (6) 2.1 功率晶体管（GTR） (6) 2.1.1 功率晶体管的结构 (6) 2.1.2 功率晶体管的工作原理 (7) 2.1.3 功率晶体管的特性与参数 (7) 2.2 电力场效应晶体管（MOSFET） (8) 2.2.1 电力场效应晶体管特点 (8) 2.2.2 MOSFET的结构和工作原理 (8) 第3章开关电源中的TL494 (10) 3.1 TL494的内部功能 (10) 3.2 TL494的特点 (10) 3.3 TL494的工作原理 (11) 3.4 TL494内部电路 (12) 第4章开关电源的原理图设计 (14) 4.1 交流滤波设计 (14) 4.2 整流桥电路设计 (14) 4.3 半桥逆变和全波整流设计 (16) 4.4 变压器电路设计 (16) 4.5 主控电路设计 (17) 4.6 滤波电路设计 (18)
大功率直流开关电源设计 前言 开关电源的发展及国外现状 随着通信用开关电源技术的广泛应用和不断深入，实际工作中人们对开关电源提出了更高的要求，提出了应用技术的高频化、硬件结构的模块化、软件控制的数字化、产品性能的绿色化、新一代电源的技术含量大大提高，使之更加可靠、稳定、高效、小型、安全。在高频化方面，为提高开关频率并克服一般的PWM和准谐振、多谐振变换器的缺点，又开发了相移脉宽调制零电压开关谐振变换器，这种电路克服了PWM方式硬开关造成的较大的开关损耗的缺点，又实现了恒频工作，克服了准谐振和多谐振变换器工作频率变化及电压、电流幅度大的缺点。采用这种工作原理，大大减小了开关管的损耗，不但提高了效率也提高了工作频率，减小了体积，更重要的是降低了变换电路对分布参数的敏感性，拓宽了开关器件的安全工作区，在一定程度上降低了对器件的要求，从而显著提高了开关电源的可靠性。 1. 开关电源主电路的设计 开关电源最重要的两部分就是主电路和控制电路。本章将根据大功率直流开关电源的要求对主电路各部分进行性能分析并计算各项参数，根据计算所得的数据结果选择各元器件，设计出各个独立模块，最后组装成开关电源的主电路。 1.1 开关电源的设计要求 在本课题研究的过程中，主要对大功率开关直流电源的工作原理、电路的拓扑结构和运行模式进行了深入研究，并结合系统的技术参数，确定系统主电路的拓扑，设计出主电路，即分别设计出滤波、整流、DC-DC变换器、软启动和保护控制等部分。下面就对电源主电路的设计进行详细说明。
1.2 主电路组成框图 根据需要设计大功率开关电源的技术要求，本文进行了方案的验证与比较，设计如图2-1所示的软开关直流开关电源的主电路框图。虚线以上是主电路，主电路主要分为输入整流滤波、逆变开关电路、逆变变压器和输出整流滤波；虚线以下为控制回路，控制回路主要包括信息检测电路、控制和保护单元、监控单元和辅助电源。 本电源采用ZVZCS- PWM 拓扑，原边加箝位二极管，三相交流输入整流后，加LC 滤波，以提高输入功率因数，主功率管选用IGBT ，控制电路采用UC3875移相控制专用集成芯片，电流电压双闭环控制。具体设计主电路如图2-2所示，包括三个部分:(1) 输入整流滤波电路；(2) 单相逆变桥；(3) 输出整流滤波电路. EMI 全桥整流滤波 高频逆变 整流滤波 辅助电源 控制和保护单元 反馈 监控单元 交流输入 集中监控单元 直流输出 图2-1 直流开关电源的主电路框图 1.2.1 输入整流滤波电路 三相交流电经电源内部EMI 滤波后，加到整流滤波模块。EMI 滤波器的作用是滤除功率管开关产生的电压电流尖峰和毛刺，减小电源内部对电网的干扰，同时又能减小其他用电设备通过电网传向电源的干扰。滤波电路采用LC 滤波，电感的作用是拓开电流导通时间，限制电流峰值，可以提高电源的输入功率因数。滤波电容采用四个电解电容，两个串联后并联使用，满足三相整流后的高压要求。电阻R1、R2是平衡串联电容上的电压，高频电容与电解电容并联使用，滤除高频谐波，弥补电解电容高频特性差的缺陷。
太原理工大学课程设计任务书 指导教师签名：日期：
前言 随着电力电子技术的发展，开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单，体积小巧等优势，广泛应用于小功率场合。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。 本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥，再与直流变压器开关管构成反激电路。通过输出反馈经UC3842控制占空比，从而使输出电压稳定。反激电路中开关管开通原边线圈储存能量，副边不导通。原边关断时，线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。输出电压反馈由TL431和光耦构成，当输出稳定时，有一个稳定的电流；当输出电压增大时，TL431分流增加，发光二极管亮度改变，使三级管电流改变，致使开关管控制导通占空比改变，从而使输出电压减小。另外，芯片UC3842引脚接一电流反馈，通过控制分压值实现截流保护，防止输出过电流。 设计中，直流变压器的设计是重点，需要计算其原边电感，原副边匝数，铁芯的选择，根据这些参数构造电路图，计算各电容电阻值及二极管承受的反压，选择合适的型号。 论文先介绍了开关电源及反激式开关电源，然后介绍器件选型，再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路，最后附表为选择时参数参考表和总电路图。
目录 前言 第一章开关电源概述 (1) 1.1开关电源综述 (1) 1.2反激式开关电源介绍 (2) 第二章总体方案的确定 (2) 2.1总体设计思路及框图 (2) 2.2仿真原理图 (3) 第三章具体电路设计 (5) 3.1EMI滤波电路 (5) 3.2整流滤波电路设计 (6) 3.3高频变压器的设计 (7) 3.4控制反馈电路的设计 (15) 3.5保护电路的设计 (17) 3.6输出侧滤波电路设计 (18) 第四章电路仿真与结果 (19) 4.1 EMI滤波电路 (19) 4.2整流电路 (21) 4.3反激型电路 (22) 4.4反馈电路 (23) 4.5总电路 (24) 心得体会 (25) 参考文献 (26)
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
移相全桥大功率软开关电源的设计 移相全桥大功率软开关电源的设计 1引言 在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。 本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好 的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。 2主电路的拓扑结构 鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。 隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高 的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。 图1主电路原理图 3零电压软开关 高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS控制方式，控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。
开关频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。 图2IGBT驱动电压和集射极电压波形图 4容性功率母排 在最初的实验样机中，滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGBT上的电压及流过IGBT的电流均发生了高频震荡，图3为满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了高频谐振。满载运行一小时后，功率母排的温升为38℃，电容C5的温升为24℃。 图3使用普通功率母排时变压器初级电压、电流波形 为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃，电容C5的温升为10℃。 图4使用容性功率母排后变压器初级电压和电流波形 5采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流为了进一步减小损耗，输出整流二极管采用多只大电流（400A）、耐高电压（80V）的肖特基二极管并联使用。而且，每个变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样，每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时，次级整流二极管配上了RC吸收网络，以抑止由变压器漏感和肖特基二极管本体电容引起 的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，有利于效率的提高。 对于大电流输出来说，一般要把输出整流二极管并联使用。但由于肖特基二极管是负温度系数的器件，并联时一般要考虑它们之间的均流。二极管的并联方