开关电源设计与调试

第一章 开关电源设计的一般考虑

在设计开关电源之前，应当仔细研究要设计的电源技术要求。现以一个通信电源模块的例子来说明设计要考虑的问题。该模块的技术规范如下： 1 电气性能 除非另外说明,所有参数是在输入电压为220V,交流50Hz以及环境温度25℃下测试和规定的. 表1.1 额定电压 输出电流 限流范围 过压范围 调压范围1 调压范围2 效 率 I(max) 54.9V 28A 110％ 58.8- 52.55- 45.7 ＞87％ Imax 61.2V 52.75V 45.9V 1.1 输入 电压：单相交流额定电压有效值220V±20% 频率：频率范围 45-65Hz 电流：在满载运行时,输入220V,小于8A。在264V时,冲击电流不大于18A 效率：负载由50％－100％为表2.1值 功率因数：大于0.90,负载在50％以上,大于0.95 谐波失真：符合IEC 555-2要求 启动延迟：在接通电源3秒内输出达到它的额定电平 保持时间：输入176V有效值,满载,大于10mS 1.2 输出 电压：在满载时,输出电压设定在表1值的±0.2％ 电流：负载电流从零到最大值(参看表1)，过流保护开始是恒流,当电压降低到一定值得时,电流截止. 稳压特性：负载变化由零变到100％, 输入电压由176V变到264V最坏情况下输出电压变化不超过200mV. 瞬态响应： 在没有电池连接到输出端时,负载由10％变化到100％,或由满载变化的10％,恢复时间应当在2mS之内.最大输出电压偏摆应当小于1V. 静态漏电流：当模块关断时,最大反向泄漏电流小于5mA. 温度系数：模块在整个工作温度范围内≤±0.015％. 温升漂移：在起初30秒内,±0.1％ 输出噪音：输出噪音满足通信电源标准,衡重杂音＜2mV. 1.3 保护 输入：输入端保护保险丝定额为13A. 输出过压：按表1.1设置过压跳闸电压,输出电压超过这个电平时,将使模块锁定在跳闸状态.通过断开交流输入电源使模块复位. 输出过流：过流特性按表1.1的给定值示于图1.过流时,恒流到60％电压,然后电流电压转折下降.(最后将残留与短路相同的状态) 输出反接：在输入反接时,在外电路设置了一个保险丝烧断(＜32A/ 55V) 过热：内部检测器禁止模块在过热下工作，一旦温度减少到正常值以下,自动复位. 1.4 显示和指示功能 输入监视：输入电网正常显示. 输出监视：输出电压正常显示.(过压情况关断). 限流指示：限流工作状态显示. 负载指示： 负载大于低限电流显示. 继电器：输入和输出和输入正常同时正常显示。 输出电流监视：负载从10％到100％,指示精度为±5％. 遥控降低：提供遥控调节窗口. 1.5 系统功能 电压微调：为适应电池温度特性,可对模块的输出电压采取温度补偿. 负载降落：为适应并联均流要求，应能够调节外特性。典型电压降落0.5％,使得负载从零到增加100％,输出电压下降250mV. 遥控关机：可实现遥控关机。 1.6 电气绝缘 下列试验对完成的产品100％试验。 1.在L(网)和N(中线)之间及其它端子试验直流电压为6kV. 2.在所有输出端和L,N及地之间试验直流2.5kV.这检查输出和地之间的绝缘. 3.下列各点分别到所有其它端子试验直流100V： 电压降低(11和12脚) 继电器接点(14,15和16脚) 状态选择-输入,输出和电流限制(3,4,5和6脚)

开关电源设计技巧

一：开关电源的基本工作原理

1-1．几种基本类型的开关电源

顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流

管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开

关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出

电压可调和自动稳压。

开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度

可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，

或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外，开关电源输出

电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电

压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后

两种工作方式多用于开关稳压电源。

根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分

为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中，变

压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成：推挽式、半桥

式、全桥式等多种；根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、

反激式、单激式和双激式等多种；如果从用途上来分，还可以分成更多种类。

下面我们先对串联式、并联式、变压器式等三种最基本的开关电源工作原理进行

简单介绍，其它种类的开关电源也将逐步进行详细分析。

1-2．串联式开关电源

1-2-1．串联式开关电源的工作原理

图1-1-a是串联式开关电源的最简单工作原理图，图1-1-a中Ui是开关电源的

工作电压，即：直流输入电压；K是控制开关，R是负载。当控制开关K接通的

时候，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton，幅度为Ui的脉冲电压Up；

当控制开关K关断的时候，又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为

Toff，幅度为0的脉冲电压。这样，控制开关K不停地“接通”和“关断”，在

负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压uo。

有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈（共五则范文）

第一篇：有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈

借鉴下NXP的这个TEA1832图纸做个说明。分析里面的电路参数设计与优化并做到认证至量产。在所有的元器件中尽量选择公司仓库里面的元件，和量大的元件，方便后续降成本拿价格。贴片电阻采用0603的5%，0805的5%，1%，贴片电容容值越大价格越高，设计时需考虑。

1、输入端，FUSE选择需要考虑到I2T参数。保险丝的分类，快断，慢断，电流，电压值，保险丝的认证是否齐全。保险丝前的安规距离2.5mm以上。设计时尽量放到3mm以上。需考虑打雷击时，保险丝I2T是否有余量，会不会打挂掉。

2、这个图中可以增加个压敏电阻，一般采用14D471,也有采用561的，直径越大抗浪涌电流越大，也有增强版的10S471,14S471等，一般14D471打1KV,2KV雷击够用了，增加雷击电压就要换成MOV+GDT了。有必要时，压敏电阻外面包个热缩套管。

3、NTC，这个图中可以增加个NTC,有的客户有限制冷启动浪涌电流不超过60A,30A，NTC的另一个目的还可以在雷击时扛部分电压，减下MOSFET的压力。选型时注意NTC的电压，电流，温度等参数。

4、共模电感，传导与辐射很重要的一个滤波元件，共模电感有环形的高导材料5K,7K,0K,12K,15K，常用绕法有分槽绕，并绕，蝶形绕法等，还有UU型，分4个槽的ET型。这个如果能共用老机种的最好，成本考虑，传导辐射测试完成后才能定型。

5、X电容的选择，这个需要与共模电感配合测试传导与辐射才能定容值，一般情况为功率越大X电容越大。

6、如果做认证时有输入L,N的放电时间要求，需要在X电容下放2并2串的电阻给电容放电。

7、桥堆的选择一般需要考虑桥堆能过得浪涌电流，耐压和散热，防止雷击时挂掉。

8、VCC的启动电阻，注意启动电阻的功耗，主要是耐压值，1206的一般耐压200V,0805一般耐压150V，能多留余量比较好。

一种大功率可调开关电源的设计方案

设计方案：大功率可调开关电源

一、方案描述

本设计方案旨在实现大功率可调开关电源的设计。开关电源是一种稳定的直流电源，通过调节开关器件的导通和截断来实现输出电压的调节。本方案将采用开关电源的基本原理，并添加一些改进措施，以提高其功率和可调性。

二、关键技术和参数选择

1.输入电压范围：220VAC

2.输出电压范围：可调0-60VDC（以60V为例）

3.输出电流范围：可调0-20A（以20A为例）

4.输出功率：最大功率为1200W

5.开关频率：采用高频开关，例如50kHz

6.转换效率：高效转换，目标设定在90%以上

三、设计流程

1.输入电路设计：

a.采用220VAC输入，通过整流电路将输入电压转变为整流波形。

b.通过滤波电路对输入电压进行滤波，去除高频杂波和纹波。

2.控制电路设计： a.采用微控制器或专用的开关电源控制IC来实现对开关管的控制和保护功能。

b.设计反馈电路，实时监测输出电压和电流，并通过控制电路对其进行调节。

3.开关电路设计：

a.选择适当的功率开关管、二极管和电容，以满足最大输出功率和高效转换的要求。

b.设计恰当的开关电路拓扑结构，如半桥、全桥等，以提高功率密度和性能。

4.输出电路设计：

a.通过输出变压器降低输出电压并提高输出电流。

b.根据输出电流的需求选择合适的电感和电容进行滤波和稳压。

5.保护电路设计：

a.设置过载保护，当输出电流超过设定值时，自动切断开关管的导通。

b.设置过温保护，当开关管温度达到设定值时，自动切断开关管的导通。

6.效率改进措施：

a.选择高效的开关器件，减小开关管的导通和截断过程中的能量损耗。

b.优化电路结构和参数，减小电源电路的损耗和杂散产生。

7.调试和优化： a.进行原理性实验，验证电路的基本工作原理和性能。

b.对电路进行稳定性和可靠性的测试，确定电路在不同负载下的性能。

四、预期效果