低功耗小功率开关电源设计毕业设 计 南华大学船山学院毕业设计 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。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。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所示：交流输入桥式整流滤波LC 组成滤波器DC/DC变换器转换输出整流滤波占空比控制电路DC直流输出放大电路控制电路图开关电源基本组成结构框图上图中可知：开关电源主要整流滤波、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。第1页，共29页南华大学船山学院毕业设计交直流输入电压经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所示：图占空比示意图上图中可知：占空比D=Toff/(TOff+Ton)，周期T= Ton+Toff，频率f=1/T。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，而低功耗的要求待机功耗至少要小于，甚至有些要小于。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。绿色开关电源的发展方向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
基于VIPER26LD的隔离反激AC/DC电源参考设计 ST公司的VIPER26LD是一款离线转换器。该器件是一种离线转换器，包含一个800 V雪崩耐用性电源，一个PWM控制器，用户定义的过流限制，反馈网络断线保护，迟滞热保护，软启动和安全自动重新启动(故障情况下)。 该器件提前频率抖动降低了EMI滤波器的成本。突发模式操作和非常低电耗，有助于满足节能法规所定的标准。 方案设计的系统框图及原理图 图1 VIPER26LD内部方框图 图2 VIPER26LD方案原理图
VIPER26LD主要特性 800V雪崩耐用电源 PWM操作，频率抖动，用于低EMI 工作频率 60kHz的L型 115kHz H型 待机功耗《50mW在265VAC 限制电流设定点可调 板载软启动 故障状态后安全自动重启 迟滞热关断 VIPER26LD的应用 电能计量 LED驱动器
SMPS机顶盒，DVD播放机和录像机 VIPER26LD方案总述 STEVAL-ISA081V1是一个隔离式的SMPS，能够在很宽的输入电压范围内，提供12W输出。它是专为电源而设计的，是低成本的和节省空间的解决方案。
STEVAL-ISA081V1 SMPS采用初级调节，产生12V额定输出电压。此板基于VIPER 26LD单片转换器在一个封装中，集成了高电压MOSFET和PWM控制器。 文件包含一个基本的技术说明演示板(原理图，PCB细节和材料清单)，以及基本的测量(负载调节，效率，待机行为，EMI和热性能数据)。文件的最后部分包含了如何设置不同的输出电压(10V~18V)，以及如何提高工作效率(最高86%)的建议。
2019年反激式开关电源设计大全
前言 对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它 的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消 副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负 载运行时，该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水 泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整 个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电 流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分 量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝 数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很 小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步：第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来； 第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。
可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压 器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没 有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向 磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁 感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动 势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开 关管上，开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下， 首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源 变压器设计的思考二中讨论。 反激式开关电源设计的思考二---气隙的作用 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁 芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢? 由全电流定律可知:
一个 200W 开关电源的功率级设计总结 1. 导言 新的功率在200W-500W 的交流电源设计，越来越需要功率因素校正（PFC），以在减少电源线上的能源浪费，并增加最多来自电源插座的功率。这篇文章描述了一个用於液晶电视的200W 电源的设计与构造，所以提到了很多注意事项，以达到高效率，待机功率低於1W，外形小巧尤其是高度为25mm ，无风扇的简单冷却，低成本。这些特徵对於将要应用的场合是不可或缺的。 2. 电路描述和设计 设计指标如下∶ ·交流输入电压∶85－265VRMS ·功率因素∶> 0.95 ·总输出功率∶200W ·三个直流输出∶5V/0.3A 12V/5A 24V/6A 电源分为两个单元。第一电源集成一个功率因素校正电路，内置在 FAN4800 PFC/PWM（脉宽调制）二合一控制器周围，产生一个 24V/6A 和12V/5A 的输出。这个器件包含一个平均电流模式PFC 控制器和一个能够在电压和电流模式下工作的PWM控制器。在描述的这项应用中，PWM工作在电流模式，控制一个双管正激变换器。这种变换器能产生一个稳压的24V 输出。12V输出则由一个采用MC34063A PWM控制器的Buck 变换器产生。这个附加模块改善了12V输出校正，减少交叉调节问题，这对於多重输出正激变换器总是一个问题，当负载大范围变化时。附加变换器成本不是很高，如果与一个双管输出变换器的更复杂、更大的耦合电感相比。
第二电源是一个基於飞兆半导体功率开关（FPS）的Flyback 变换器，它给FAN4800提供电源和5V 输出。这个电源工作在待机模式下，它的无负载功耗低於500mW。因此，即使对於省电模式下小负载情况，也有可能满足1W待机功耗的限制。 为了简洁，设计计算和电路图将在每个模组中单独给出。最终完成的示意图和布局，可在附录中查到。 3. 功率因素校正 本节回顾了功率因素校正电路的电源选择。用来设立乘法器的工作点和差动放大器的增益和频率补偿的低功率部件的设计在[1]中给出。图1为电路示意图 图1∶PFC级示意图，元件编号和FAN4800应用说明［1］相对应 3.1 整流器 由於主电源用来提供一个200W的输出功率，即总输入功率。假设PFC的
电源招聘专家 微功率隔离电源设计 关于两线制变送器微功率隔离电源设计，我们来先看看变送器是什么？传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。而常见的类型有功率变送器，电流电压变送器等等。 在开发低功耗的智能两线制变送器时，仪器内部的微功率电源设计十分关键。首先，一般情况下具有微处理器的智能变送器要满足微控制器、A/D、D/A及通讯电路的供电，需要比普通4~20mA变送器更大的功率，需要内部电源具有更高的供电效率。另外，对于电容传感器和热电偶，还要考虑接地或者传感器可能碰壳（接地）的情况，所设计的变送器电路必须是输入与输出相隔离的，这样才能够保证后续控制系统的正常工作和抗共模干扰能力。由于外部电路为两线制变送器系统提供的工作电流最大4mA，这些具体要求给系统电源的设计带来了很大的难度和挑战。设计的微输入功率的隔离式两线制变送器电源采用全集成电路设计，具有结构简单、性能稳定、成本低廉的特点。它以降落在两线制变送器上的12~35VDC 为输入电源，设计了简洁的恒流稳压前端输入电路，固定消耗315mA电流，提供了两组互相隔离的3V电源。与输入不隔离的一组最大具有5mA负载能力，与输入隔离的一组最大具有3mA负载能力，完全满足输入与输出隔离型的两线制变送器对电源的要求。 1.整体设计 图1为电源原理图。它由3个主要部分组成：U1、R1和Z1构成的315mA/812V恒流稳压电路；由U2为核心构成的DC/DC变换电路；由L2和U3构成的一组隔离电源。系统设计力求精简、高集成度，并且所有元器件都选择了能够工作于-40~85℃扩展工业级温度区间的产品，能够保证电源可靠应用于现场变送器。 1.1恒流稳压电路 作为给两线制变送器供电的电源，必须保证最大工作电流不超过4mA，考虑到变送器需要有一定的低零点输出指示，一般系统供电标准为315mA以下，同时，这类电源必须具有恒流特性，以保证两线制变送器的工作特性。设计恒流源的方法很多，该设计采用了三端可调稳压器LM317L来设计恒流源。 LM317L是三端可调稳压器，图2是它的典型应用。图2（a）是它作为标准稳压器时的基本应用，此时在它的输出端与调整端之间固定产生一个稳定的压差，典型值为1125V，因此，它的输出电压VO=1125（1+Ra/Rb）。利用LM317的输出端于调整端之间具有稳定压差的特性，它也经常被用来设计恒流源，图2（b）是典型应用电路，它产生的电流大小为I=1125/R.参见图1，设计中R1取值为360Ω，故可以获得约315mA的恒流。考虑到后续的DC/DC芯片的工作电压范围为4~11V，同时考虑到实际电源的输出功率大小，使用了1个812V的稳压管Z1完成并联稳压功能，同时为U2提供稳定的入口电压，条件是U2总消耗电流小于314mA，Z1必须选择在小于011mA击穿电流时即可稳定的优质稳压管（可选用Philips 公司的产品，最低静态稳定电流仅几十μA）。图 2 LM317L典型应用图 电路前端的D1为防反相二极管，一般采用1N4148即可。熔丝选择了PTC器件自恢复保险丝，指标为100mA/60V，保证电源故障时不影响外部供电电源。由于电源的最终应用场合为现场变送器，它所处的环境温度变化范围是比较大的，因此必须考虑到温度漂移的因素。电源
反激式开关电源设计的思考一 对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负载运行时，该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步： 第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来； 第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。 可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开关管上，开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下，首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源变压器设计的思考二中讨论。 关键词:开关电源反激式磁芯饱和 反激式开关电源设计的思考二 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢?由全电流定律可知:
小功率直流开关电源的设计 1.电路结构选择 图1.组成框图 输入电路 输入电路包括线性滤波电路、浪涌电流控制电路和整流电路。起作用是把输入电网的交流电转化为符合要求的开关电源直流输入电源。 变换电路 变换电路含开关电路、输出隔离电路等，是电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。这一级的开关功率管是其核心器件。 控制电路 控制电路的作用是向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。 开关稳压电源与传统的线性稳压电源相比具有体积小、重量轻、效率高等优点，已成为稳压电源的主流产品。为使电源结构简单、紧凑，工作可靠、减少成本，小功率开关稳压电源常采用单端反激型或单端正激型电路。与单端反激型相比，单端正激型开关电流小、输出纹波小、更容易适应高频化。用电流型PWM 控制芯片UC3843构成的单端正激型开关稳压电源的主电路如图2所示。
图2主电路的结构 实用的单端正激型开关稳压电源必须加磁通复位电路,以泄放励磁电路的能量。如图2所示，开关管Q导通时D1导通，副边线圈N2向负载供电，D4截止，自馈电线圈Nf电流为零；Q关断时D1截止，D4导通，Nf经电容C1滤波后向UC3843供电，同时原边线圈N1上产生的感应电动势使D3导通，并加在RC上。由于变压器中的磁场能量可通过Nf泄放，而不像一般的RCD磁通复位电路消耗在电阻上，这可减少发热，提高效率。 2.电源技术规格 输入电压：AC110/220V； 输入电压变动范围：90V～240V； 输入频率：50/60Hz； 输出电压：12V； 输出电流：2.5A； 工作频率的选择：UC3843的典型工作频率为20kHz～500kHz。开关频率的选择决定了变换器的许多特性。开关频率越高,变压器、电感器体积越小,电路的动态响应也越好。但随着频率的提高,诸如开关损耗,门极驱动损耗,输出整流管的损耗会越来越突出,而且频率越高,对磁性材料的选择和参数设计要求会越苛刻,另外,高频下线路的寄生参数对线路的影响程度难以预料,整个电路的稳定性,运行特性以及系统的调试会比较困难。本电路中,选Rt=1.8kΩ,Ct=10nF。由 UC3843A定时电阻,电容与振荡器频率的关系曲线图,可得开关频率为f=85kHz，周期T=11.8μs； 占空比：设计无工频变压器的单端正激型开关电源时，一般占空比D最大不超过0.5,这里选择Dmax=0.5。则Tonmax=T·Dmax=5.9μs。 3.电源设计 3.1变压器和输出电感的设计
——————————————概述 定压输入隔离非稳压单输出电源模块 效率高、体积小、可靠性高、耐冲击、隔离特性好，温度范围宽。国际标准引脚方式，阻燃封装（UL94-V0），自然冷却，无需外加散热片，无需外加其他元器件可直接使用，并可直接焊接于PCB 板上。适用于由开关电源或其他稳压源供电，对输出电压及纹波要求不高，小电流隔离和DC-DC 电压变换的场合，如大功率IGBT 驱动、纯数字电路、一般低频模拟电路、RS232、RS485、CAN-bus 隔离通讯系统等，电路结构为开 环系统。 ——————————————产品特性 非稳压单输出； 效率高达75%； B ：1000VD C 隔离电压； F ：3000VDC 隔离电压； 外壳及灌封材料符合UL94-V0标准； 无需外加散热器； 工作温度-40～+85℃； 封装：SIP4与国际、国内同类型产品PIN 对PIN 兼容； 不适用于输入电压波动范围大于10%或对 电压精度要求特别高的场合。 ————————————产品应用 ◆ 大功率IGBT 驱动 ◆ 纯数字电路、模拟前端隔离电路 ◆ 一般低频模拟电路 ◆ 医学、手持、便携仪表 ◆ 运算放大器电源 ◆ …… ZY_B(F)S-W25 定压输入隔离非稳压单输出系列 ————————————————————————————————原理框图 图 1 原理框图 该系列模块采用双极型推挽振荡变换器输出方波，通过隔离变压器耦合的次级线圈，然后通过后级的二极管整流和电容的滤波，输出直流电压。该系统属开环控制系统，输出电压会有一定范围内的变化，均属正常，不影响使用。 广州致远电子股份有限公司 —————————————订购信息 型号 温度范围 封装 ZY_BS-W25 -40℃—+85℃ SIP ZY_FS-W25 -40℃—+85℃ SIP
隔离与非隔离电源的特性对比 如果拿CPU比喻为电子系统的大脑，那么电源就相当于电子系统的心脏。随着对电路设计中电源要求越来越高，隔离电源模块应运而生，而对隔离电源你又了解多少？ 随着电子行业的发展，对电源的要求越来越高，体积更小，可靠性更高，电源模块作为集成器件应运而生。其具有隔离作用，抗干扰能力强，自带保护功能，便于后期系统集成等优点被越来越广泛的应用。 但是在选择合适的模块时，经常会碰到一个参数“隔离电压”，隔离电压越高，模块的价格就越贵，那么就会好奇了，什么是隔离电压，该选择什么等级的合适呢？ 电源的隔离耐压在GB-4943国标中又叫抗电强度，这个GB-4943标准就是我们常说的信息类设备的安全标准，就是为了防止人员受到物理和电气伤害的国家标准，其中包括避免人受到电击伤害、物理伤害、爆炸等伤害。如下图1为隔离电源结构图。 图1 隔离电源结构图 作为模块电源的重要指标，标准中也规定了隔离耐压相关测试方法，简单的测试时一般采用等电位连接测试，连接示意图如下： 图2 隔离耐压测试示意图 测试方法： 将耐压计的电压设为规定的耐压值，电流设为规定的漏电流值，时间设为规定的测试时间值；
●操作耐压计开始测试，开始加压，在规定的测试时间内，模块应无击穿，无飞 弧现象。 注意在测试时焊接电源模块要选取合适的温度，避免反复焊接，损坏电源模块。 那么隔离电源与非隔离电源比较有什么的优缺点呢? 表 1 隔离电源与非隔离电源优缺点 通过了解隔离与非隔离电源的优缺点可知，它们各有优势，对于一些常用的嵌入式供电选择，我们可遵循以下判断条件： ●系统前级的电源，为提高抗干扰性能，保证可靠性，一般用隔离电源； ●电路板内的IC或部分电路供电，从性价比和体积出发，优先选用非隔离的方案； ●对于远程工业通信的供电，为有效降低地电势差和导线耦合干扰的影响，一般用隔 离电源为每个通信节点单独供电； ●对于采用电池供电，对续航力要求严苛的场合，采用非隔离供电； ●对安全有要求的场合，如需接市电的AC-DC，或医疗用的电源，为保证人身的安 全，必须用隔离电源，有些场合还必须用加强隔离的电源。 一般场合使用对模块电源隔离电压要求不是很高，但是更高的隔离电压可以保证模块电源具有更小的漏电流，更高的安全性和可靠性，并且EMC特性也更好一些，因此目前业界普遍的隔离电压水平为1500VDC以上。
课程设计说明书 课程名称：电力电子课程设计 设计题目：一个 Buck－Boost变换器的设计专业：自动化 班级：自动化101 学号： 1002100246 姓名：林镇明 指导教师：陆益民 广西大学电气工程学院 二○一二年十二月
课程设计任务书 1．题目 一个Buck－Boost变换器的设计。 2．任务 设计一个Buck－Boost变换器，已知V1=48v，V2=48v，I0=1A。要求如下：1)选取电路中的各元件参数，包括 Q1、D1、L1、和C1，写出参数选取原则和计算公式； 2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电 压.支路流图仿真结果；（2）V2与I0的相图（即V2为 X坐标；I0为Y坐标）；（3）对V2与I0进行纹波分析； （4）改变R1，观察V2与I0的相图变化。 3）课程设计说明书采用A4纸打印，同时上交电子版。 4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相 同。 V1=48V V2=48V
I0=1A F=50kH Z 指导教师评语：
指导教师：陆益民 2012年12 月7 日
目录 1. Buck－Boost主电路的分析 (6) 1.1.原理分析 (6) 1.2.电路运行状态分析 (6) 2. 电路参数的选择 (9) 2.1占空比α (9) 2.2电感L (9) 2.3电容C (10) 3. 控制策略的选择 (12) 4. 仿真分析 (12) 4.1.仿真程序 (12) 4.2.PSIM仿真结果分析及参数选定 (15) 5. 结论 (20)
1. Buck －Boost 主电路的分析 1.1. 原理分析 升降压斩波电路的原理图如图1所示。由可控开关Q 、储能电感L 、二极管D 、滤波电容C 、负载电阻R L 和控制电路等组成。 V 1Q D L C R L + - V 2 I o 图 1 Buck －Boost 电路原理图 当开关管Q 受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压V 1全部加于储能电感L 的两端，感应电势的极性为上正下负，二极管D 反向偏置截止，储能电感L 将电能变换成磁能储存起来。电流从电源的正端经Q 及L 流回电源的负端。经过t on 时间以后，开关管Q 受控而截止时，储能电感L 自感电势的极性变为上负下正，二极管D 正向偏置而导通，储能电感L 所存储的磁能通过D 向负载 R L 释放，并同时向滤波电容C 充电。经过时间T off 后，控制脉冲又使Q 导通，D 截止，L 储能，已充电的 C 向负载R L 放电，从而保证了向负载的供电。此后，又重复上述过程。由上述讨论可知，这种升降压斩波电路输出直流电压V 2的极性和输入直流电压升降压斩波电路V 1的极性是相反的，故也称为反相式直流交换器。 1.2. 电路运行状态分析 假设储能电感L 足够大，其时间常数远大于开关的周期，流过储能电感的电流i L 可近似认为是线性的，并设开关管Q 及二极管都具有理想的开关特性。分析电路图可以得到： [1] Q 导通期间，D 截止，电感L 两端的电压为V 1，i L 呈线性上升。 1L L di u L V dt == 110L L V V i dt t I L L ==+?
基于U C3845的反激式开关电源设计 时间：2011-10-2821:40:13来源：作者： 引言 反激式开关电源以其结构简单、元器件少等优点在自动控制及智能仪表的电源中得到广泛的应用。开关电源的调节部分通常采用脉宽调制（PWM）技术，即在主变换器周期不变的情况下，根据输入电压或负载的变化来调节功率MOSFET管导通的占空比，从而使输出电压稳定。脉宽调制的方法很多，本文中所介绍的是一种高性能的固定频率电流型脉宽集成控制芯片UC3845。该芯片是专为离线的直流至直流变换器应用而设计的。其主要特点是具有内部振荡器、高精度误差比较器、逐周电流取样比较、启动电流小、大电流图腾柱输出等，是驱动MOSFET的理想器件。 1UC3845简介 UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。专为低压应用设计。其欠压锁定门限为8.5v（通），7.6V（断）；电流模式工作达500千赫输出开关频率；在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调；自动前馈补偿；锁存脉宽调制，用于逐周期限流；内部微调的参考源；带欠压锁定；大电流图腾柱输出；输入欠压锁定，带滞后；启动及工作电流低。 芯片管脚图及管脚功能如图1所示。 图1UC3845芯片管脚图 1脚：输出/补偿，内部误差放大器的输出端。通常此脚与脚2之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。 2脚：电压反馈输入端。此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压（2.5V）进行比较，调整脉宽。 3脚：电流取样输入端。 4脚：RT/CT振荡器的外接电容C和电阻R的公共端。通过一个电阻接Vref通过一个电阻接地。 5脚：接地。 6脚：图腾柱式PWM输出，驱动能力为土1A. 7脚：正电源脚。 8脚：Vref，5V基准电压，输出电流可达50mA. 2设计方法 如图2为基于UC3845反激式开关电源的电路图，虚线框内为UC3845内部简化方框图。 1）启动电压和电容的选择 交流电源115VAC经整流、滤波后为一个纹波非常小的直流高压Udc,该电压根据交流电源范围往往可得到一个最大Udcmax，一和最小电压Udcmin。 当直流输入电压大于144V以上时，UC3845应启动开始工作，启动电阻应由线路直流电压和启动所需电流来确定。 根据UC3845的参数分析可知，当启动电压低于8.5V时，UC3845的整个电路仅消耗lmA的电流，即UC3845的典型启动电压为8.5V,电流为1mA.加上外围电路损耗约0.5mA,即整个电路损耗约1.5mA.在输入直流电压为最小电压Ddcmmn时，启动电阻Rin的计算如下： 图2基于UC3845反激式开关电源的电路图 启动过程完成后，UC3845的消耗电流会随着MOSFET管的开通增至100mA左右。该电流由启动电容在启动时储存的电荷量来提供。此时，启动电容上的电压会发生跌落到7.6V以上，要使UC3845fj~
基于TOPSwitch-GX系列TOP247Y芯片的低功率开关电源设计发布: 2011-9-7 | 作者: —— | 来源:jiasonghu| 查看: 454次| 用户关注：本文介绍了一种基于TOP247Y的多路开关稳压电源，其结构简单、成本低廉、制作调试方便，基本上能达到所要求的条件。TOPSwitch-GX系列芯片工作原理图1给出了TOP247Y芯片内部结构图，共有6个引出端，它们分别是控制端C、线路检测端L、极限电流设定端X、源极S、开关频率选择端F和漏极D。利用线路检测端(L)可实现4种功能：过压(OV)保护;欠压(UV)保护;电压前馈(当电网电压过低时用来降低最大占空比);远程通/断(ON/OFF)和同步。而利用极限 本文介绍了一种基于TOP247Y的多路开关稳压电源，其结构简单、成本低廉、制作调试方便，基本上能达到所要求的条件。 TOPSwitch-GX系列芯片工作原理 图1给出了TOP247Y芯片内部结构图，共有6个引出端，它们分别是控制端C、线路检测端L、极限电流设定端X、源极S、开关频率选择端F和漏极D。利用线路检测端(L)可实现4种功能：过压(OV)保护;欠压(UV)保护;电压前馈(当电网电压过低时用来降低最大占空比);远程通/断(ON/OFF)和同步。而利用极限电流设定端，可从外部设定芯片的极限电流。在每个开关周期内都要检测功率MOSFET漏源极导通电阻Ros(on)上的漏极峰值电流ID(PK)，当ID(PK)>ILIMIT时，过电流比较器就输出高电平，依次经过触发器、主控门和驱动级，将MOSFET关断，起到过电流保护作用。 电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电，在RE两端产生压降，经RC滤波后，输入到PWM比较器的同相端，与振荡器产生的锯齿波电压相比较，产生脉宽调制信号并驱动MOSFET管，因而可通过控制极外接的电容充电过程来实现电路的软启动。当控制极电压Uc达到5.8V时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向Uc供电。在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反馈控制环，调节输出级MOSFET的
收稿日期:2006-06-14 收修改稿日期:2006-11-15 两线制变送器微功率隔离电源设计 梁 伟 (绍兴文理学院机电系,浙江绍兴 312000) 摘要:介绍了一种用于两线制变送器的微功率隔离式电源,核心采用高转换效率的DC/DC 芯片M AX 639。它以降落在两线制变送器上的12～35V DC 为输入电压,固定消耗315mA 电流,提供了两组互相隔离的3V 电源。与输入不隔离的一组最大具有5mA 负载能力,与输入隔离的一组最大具有3mA 负载能力。关键词:微功率;隔离电源;两线制变送器;温度补偿 中图分类号:T N302;TP303 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2007)02-0042-03 Design of Micro 2pow er Isolated Pow er Supply of Tw o 2wire Transmitter LI ANG Wei (Dep artment of Mech anical and E lectronic E ngineering ,Sh aoxing College of Arts and Sciences ,Sh aoxing 312000,China)Abstract :Introduced a micro 2power is olated power supply of tw o 2wire transmitter ,which adopts high conversion efficients DC/DC chip M AX 639that offers high 2per formance of the power supply for tw o 2wire intelligent transmitter.This power supply made use of the 12～35V DC as the input v oltage ,dissipated the 315mA current rating ,and provided tw o 2group mutually is olated 3V power supplies.The one group ,which is not is olated from the input ,has the maximum 5mA loading capacity.The other ,is olated from the input ,has the maxiumum 3mA loading capacity.Additionally ,als o presented the scheme by the s oftware tem perature com pensation ,which could offer high 2accuracy com pensation to the input current tem perature drift caused by the tem perature change.K ey w ords :micro 2power ;is olated power supply ;tw o 2wire transmitter ;tem perature com pensation 0 引言 在开发低功耗的智能两线制变送器时,仪器内部的微功率电源设计十分关键。首先,一般情况下具有微处理器的智能变送器要满足微控制器、A/D 、D/A 及通讯电路的供电,需要比普通4～20mA 变送器更大的功率,需要内部电源具有更高的供电效率[1]。另外,对于电容传感器和热电偶,还要考虑接地或者传感器可能碰壳(接地)的情况,所设计的变送器电路必须是输入与输出相隔离的,这样才能够保证后续控制系统的正常工作和抗共模干扰能力。由于外部电路为两线制变送器系统提供的工作电流最大4mA ,这些具体要求给系统电源的设计带来了很大的难度和挑战。设计的微输入功率的隔离式两线制变送器电源采用全集成电路设计,具有结构简单、性能稳定、成本低廉的特点。它以降落在两线制变送器上的12～35V DC 为输入电源,设计了简洁的恒流稳压前端输入电路,固定消耗315 mA 电流,提供了两组互相隔离的3V 电源。与输入不隔离的 一组最大具有5mA 负载能力,与输入隔离的一组最大具有 3mA 负载能力,完全满足输入与输出隔离型的两线制变送器对 电源的要求。 1 整体设计 图1为电源原理图。它由3个主要部分组成:U1、R 1和Z 1 构成的315mA/812V 恒流稳压电路;由U2为核心构成的DC/ DC 变换电路;由L 2和U3构成的一组隔离电源。系统设计力 求精简、高集成度,并且所有元器件都选择了能够工作于-40～85℃扩展工业级温度区间的产品,能够保证电源可靠应用于 现场变送器 。 图1 电源原理图 111 恒流稳压电路 作为给两线制变送器供电的电源,必须保证最大工作电流不超过4mA ,考虑到变送器需要有一定的低零点输出指示,一般系统供电标准为315mA 以下,同时,这类电源必须具有恒流特性,以保证两线制变送器的工作特性。设计恒流源的方法很多,该设计采用了三端可调稳压器LM317L 来设计恒流源[2]。 LM317L 是三端可调稳压器,图2是它的典型应用。图2(a ) 是它作为标准稳压器时的基本应用,此时在它的输出端与调整端之间固定产生一个稳定的压差,典型值为1125V ,因此,它的输出电压V O =1125(1+R a /R b )。利用LM317的输出端于调整 2007年 第2期 仪表技术与传感器 Instrument T echnique and Sens or 2007 N o 12
三种常用LED驱动电源详解 时间：2014-5-30 LED电源有很多种类，各类电源的质量、价格差异非常大，这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。LED驱动电源通常可以分为三大类，一是开关恒流源，二是线性IC电源，三是阻容降压电源。 1、开关恒流源 采用变压器将高压变为低压，并进行整流滤波，以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源，隔离是指输出高低电压隔离，安全性非常高，所以对外壳绝缘性要求不高。非隔离安全性稍差，但成本也相对低，传统节能灯就是采用非隔离电源，采用绝缘塑料外壳防护。开关电源的安全性相对较高（一般是输出低压），性能稳定，缺点是电路复杂、价格较高。开关电源技术成熟，性能稳定，是目前LED照明的主流电源。 图1：开关恒流隔离式日光灯管电源
图2：开关恒流隔离式电源原理图 图3：开关恒流非隔离式球泡灯电源 图4：开关恒流非隔离式电源原理图 2、线性IC电源 采用一个IC或多个IC来分配电压，电子元器件种类少，功率因数、电源效率非常高，不需要电解电容，寿命长，成本低。缺点是输出高压非隔离，有频闪，要求外壳做好防触电隔离保护。市面上宣称无（去）电解电容，超长寿命的，均是采用线性IC电源。IC驱电源具有高可靠性，高效率低成本优势，是未来理想的LED驱动电源。
图5：线性IC电源 图6：线性IC电源原理图 3、阻容降压电源 采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流，电路简单，成本低，但性能差，稳定性差，在电网电压波动时及容易烧坏LED，同时输出高压非隔离，要求绝缘防护外壳。功率因数低，寿命短，一般只适于经济型小功率产品（5W以内）。功率高的产品，输出电流大，电容不能提供大电流，否则容易烧坏，另外国家对高功率灯具的功率因数有要求，即7W以上的功率因数要求大于0.7，但是阻容降压电源远远达不到（一般在0.2-0.3之间），所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。市场上，要求不高的低端型的产品，几乎全部是采用阻容降压电源，另外，一些高功率的便宜的低端产品，也是采用阻容降压电源。 图7：阻容降压电源
反激式开关电源设计资料 前言 反激式开关电源的控制芯片种类非常丰富，芯片厂商都有自己的专用芯片，例如UC3842、UC3845、OB2262、OB2269、TOPSWITCH 等等。虽然控制芯片略有不同，但是反激式开关电源的拓扑结构和电路原理基本上是一样的，本资料以UC3842为控制芯片设计了一款反激式开关电源。 单端反激式开关稳压电源的基本工作原理如下： D1 T R L 图1 反激式开关电源原理图 当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时，直流输入电压V IN加载原边绕组N P两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流管D1反向偏置而截止；当驱动脉冲为低电平使Q1截止时，原边绕组N P两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流管被正向偏置而导通，此后存储在变压器中的磁能向负载传递释放。因单端反激式电源只是在原边开关管到同期间存储能
量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关工作过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。因此又称单端反激式变换器是一种“电感储能式变换器”。 学习了反激式开关电源的工作原理之后，我们可以自行设计一款电源进行调试。开关电源是一门实验科学，理论知识的学习是必不可少的，但是光掌握了理论知识是远远不够的，还要多做实验，测试不同环境不同参数下的电源工作情况，这样才能对电源有更深的认识。除此之外，掌握大量的实验数据可以对以后设计电源和电源的优化提供很大帮助，可以更快速更合理的设计出一款新电源或者排除一些电源故障。通过阅读下面的章节，可以使你对电源从原理理解到设计能力有一个快速的提升。
第一章 电源参数的计算 第一步，确定系统的参数。我们设计一个电源首先要确定电源工作在一个什么样的环境，比如说输入电压的范围、频率、网侧电压是否纯净，接下来是电源的输出能力包括输出电压、电流和纹波大小等等。先要确定这些相关因素，才能更好的设计出符合标准的电源。我们在第二章会详细介绍如何利用这些参数设计电源。 输入电压范围（V line min 和V line max ）； 输入电压频率（f L ）； 输出电压（V O ）； 输出电流（I O ）； 最大输出功率 （P 0）。 效率估计（E ff ）：需要估计功率转换效率以计算最大输入功率。如果没有参考数据可供使用，则对于低电压输出应用和高电压输出应用，应分别将E ff 设定为0.8~0.85。 利用估计效率，可由式（1-1）求出最大输入功率。 O IN ff P P E = （1-1） 第二步：确定输入整流滤波电容（C DC ）和DC 电压范围。 最大DC 电压纹波计算： max DC V ?= （1-2） 式（1-2）中，D ch 为规定的输入整流滤波电容的充电占空比。其 典型值为0.2。对于通用型输入（85~265Vrms ），一般将max V DC ?设定为
网络教育学院《电源技术》课程设计 题目：小功率开关电源的设计 学习中心：东港奥鹏 层次：高中起点专科 专业：电气工程及其自动化 年级：09 年春季 学号： 学生： 辅导教师：刘鹏 完成日期：2011年2月25日
1.电路结构选择 图1.组成框图 输入电路 输入电路包括线性滤波电路、浪涌电流控制电路和整流电路。起作用是把输入电网的交流电转化为符合要求的开关电源直流输入电源。 变换电路 变换电路含开关电路、输出隔离电路等，是电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。这一级的开关功率管是其核心器件。 控制电路 控制电路的作用是向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。 开关稳压电源与传统的线性稳压电源相比具有体积小、重量轻、效率高等优点，已成为稳压电源的主流产品。为使电源结构简单、紧凑，工作可靠、减少成本，小功率开关稳压电源常采用单端反激型或单端正激型电路。与单端反激型相比，单端正激型开关电流小、输出纹波小、更容易适应高频化。用电流型PWM 控制芯片UC3843构成的单端正激型开关稳压电源的主电路如图2所示。 图2主电路的结构
实用的单端正激型开关稳压电源必须加磁通复位电路,以泄放励磁电路的能量。如图2所示，开关管Q导通时D1导通，副边线圈N2向负载供电，D4截止，自馈电线圈Nf电流为零；Q关断时D1截止，D4导通，Nf经电容C1滤波后向UC3843供电，同时原边线圈N1上产生的感应电动势使D3导通，并加在RC上。由于变压器中的磁场能量可通过Nf泄放，而不像一般的RCD磁通复位电路消耗在电阻上，这可减少发热，提高效率。 2.电源技术规格 输入电压：AC110/220V； 输入电压变动范围：90V～240V； 输入频率：50/60Hz； 输出电压：12V； 输出电流：2.5A； 工作频率的选择：UC3843的典型工作频率为20kHz～500kHz。开关频率的选择决定了变换器的许多特性。开关频率越高,变压器、电感器体积越小,电路的动态响应也越好。但随着频率的提高,诸如开关损耗,门极驱动损耗,输出整流管的损耗会越来越突出,而且频率越高,对磁性材料的选择和参数设计要求会越苛刻,另外,高频下线路的寄生参数对线路的影响程度难以预料,整个电路的稳定性,运行特性以及系统的调试会比较困难。本电路中,选Rt=1.8kΩ,Ct=10nF。由 UC3843A定时电阻,电容与振荡器频率的关系曲线图,可得开关频率为f=85kHz，周期T=11.8μs； 占空比：设计无工频变压器的单端正激型开关电源时，一般占空比D最大不超过0.5,这里选择Dmax=0.5。则Tonmax=T·Dmax=5.9μs。 3.电源设计 3.1变压器和输出电感的设计 根据电源规格、输出功率、开关频率,选择PQ26/25磁芯，磁芯截面积 Se=1.13cm2，磁路有效长度le=6.4cm,磁芯材料为MXO2000,饱和磁通密度 Bs=0.4T。取变压器最大工作磁感应强度Bmax=Bs/3=0.133T，则电感系数AL值为： AL=(0.4πμrSe/le)10－6=4.44(μH/N2) 变压器原边线圈匝数为： N1=UImin×Tonmax/Bmax×Se式中UImin为最小直流输入电压。考虑到交流输