开关型直流稳压电路图

开关电源工作原理及电路图本文开关电源工作原理是电子开关电源工程师全力整理的原理分析，以丰富的开关电源案例分析，介绍单端正激式开关电源，自激式开关电源，推挽式开关电源、降压式开关电源、升压式开关电源和反转式开关电源。

随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。

传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有40% －50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。

为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，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。

正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。

一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。

因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。

直流平均电压Ｕ。

可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。

从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。

这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

概述：LM2596系列开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。

固定输出版本有3.3V、5V、12V，还有一个输出可调版本。

添加少量的外部元件就可以使用该电压调节器。

该器件内部集成有频率补偿和固定频率发生器。

开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。

其封装形式包括标准的5脚TO-220封装和5脚TO-263表贴封装。

由于该器件可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。

该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）。

特征：※ 3.3V、5V、12V的固定电压输出和可调电压输出※可调输出电压范围1.2V～37V，±4%※封装形式：TO-220（T）和TO-263（S）※保证输出负载电流3A※输入电压可高达40V※仅需4个外接元件※很好的线性和负载调节特性※150KHz固定频率的内部振荡器※TTL关断能力※低功耗待机模式，I Q的典型值为80μA※高转换效率※使用容易购买的标准电感※具有过热保护和限流保护功能应用：※简易高效率降压调节器※在卡上的开关电压调节器※正到负电压转换器专利号：5382918典型电路（固定输出电压版本）：封装和型号：※弯曲交叉的引脚，通孔封装，5脚TO-220 (T)订货型号：LM2596T-3.3, LM2596T-5.0,LM2596T-12 or LM2596T-ADJ ※表面贴封装，5脚TO-263 (S)订货型号：LM2596S-3.3, LM2596S-5.0, LM2596S-12 or LM2596S-ADJ极限条件：最大供电电压45VON /OFF 管脚输入电压-0.3≤V≤+25V反馈脚电压-0.3≤V≤+25V输出电压到地（稳态）-1V功率消耗内部限定储存温度-65°C 到+150°CESD易感性（人体模式）2KV焊接温度T封装(锡焊, 10秒) +260°C最大结温+150°C运行条件：温度范围－40°C≤T J≤+125°C供电电压 4.5V 到40VLM2596-3.3电参数说明：标准字体对应的项目适合于TJ=25℃时，粗体字对应的项目适合于全温度范围符号意义测试条件典型值(注3)极限值(注4)单位(极限)系统参数(注5) 测试电路图 1V OUT输出电压 4.75V ≤ V IN≤ 40V,0.2A ≤ I LOAD≤ 3A 3.33.168/3.1353.432/3.465VV(min)V(max)η效率V IN = 12V,I LOAD = 3A73 %LM2596-5.0电参数说明：标准字体对应的项目适合于TJ=25℃时，粗体字对应的项目适合于全温度范围符号意义测试条件典型值(注3)极限值(注4)单位(极限)系统参数(注5) 测试电路图 1V OUT输出电压7V ≤ V IN ≤ 40V,0.2A ≤ I LOAD≤ 3A 5.04.800/4.7505.200/5.250VV(min)V(max)η效率V IN = 12V,I LOAD = 3A80 %LM2596-12电参数说明：标准字体对应的项目适合于TJ=25℃时，粗体字对应的项目适合于全温度范围符号意义测试条件典型值(注3)极限值(注4)单位(极限)系统参数(注5) 测试电路图 1V OUT输出电压15V ≤ V IN≤ 40V,0.2A ≤ I LOAD≤ 3A 12.011.52/11.4012.48/12.60VV(min)V(max)η效率V IN = 25V,I LOAD = 3A90 %LM2596-ADJ电参数说明：标准字体对应的项目适合于TJ=25℃时，粗体字对应的项目适合于全温度范围符号意义测试条件典型值(注3)极限值(注4)单位(极限)系统参数(注5) 测试电路图 1V FB反馈电压 4.5V ≤ V IN≤ 40V,0.2A ≤ I LOAD≤ 3AV OUT设计为3V，电路图 1 1.2301.193/1.1801.267/1.280VV(min)V(max)η效率V IN = 12V, V OUT =3V, I LOAD = 3A73 %所有输出电压版本电参数说明：标准字体对应的项目适合于TJ=25℃时，带下划线的粗斜体字对应的项目适合于整个温度范围。

开关直流降压电源(BUCK)设计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、生活的关系日益密切。

近年来，随着功率电子器件(如IGBT、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。

本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源，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，降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误！未定义书签。

1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误！未定义书签。

1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误！未定义书签。

2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误！未定义书签。

3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误！未定义书签。

3.1 TL494控制芯片................................................ 错误！未定义书签。

常见几种开关电源工作原理及电路图图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。

这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。

控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。

２．单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。

电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。

所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。

当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。

唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。

单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。

３．单端正激式开关电源单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。

这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。

当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。

在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。

为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于５０％。

由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200 Ｗ的功率。

一、水声设备电源电源分为交流电源和直流电源，就水声设备而言，主要应用为直流稳压电源。

直流电源可分为线性稳压电源和开关稳压电源。

线性稳压电源就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。

与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源，它的电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。

它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹，功率管工作在饱或及截止区即开关状态。

线性电源和开关电源的区别：1、工作方式不同（1）线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低（不高于50%），需要加体积庞大的散热片，而且还需要同样也是大体积的工频变压器，当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。

（2）开关电源的调整管工作在饱和和截至状态，因而发热量小，效率高（75％以上）而且省掉了大体积的变压器。

但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波，另外开关管工作时会产生很大的尖峰脉冲干扰，也需要在电路中串连磁珠加以改善。

2、内部结构不同（1）开关电源利用变占空比或变频的方法实现不同的电压，实现较为复杂，最大的优点是高效率，缺点是纹波和开关噪声较大，适用于对纹波和噪声要求不高的场合。

（2）线性电源没有开关动作，属于连续模拟控制，内部结构相对简单，芯片面积也较小，成本较低，优点是成本低，纹波噪声小，最大的缺点是效率低。

它们各有有缺点在应用上互补共存。

3、适用要求不一样效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳，对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方多选用线性电源。

稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。

二、直流电源主要参数1、源电压效应输入电压的变化引起输出量变化的效应，改变量是源电压，被测量是输出电压的稳态值。

%100max ⨯∆=oNU U U S其中 S U — 源电压效应系数（电压调整率），这个值越小越好，是衡量稳压电源性能的一个重要指标。

直流开关稳压电源设计一、设计背景及意义随着电子技术的飞速发展，各类电子设备对电源的需求日益增长。

直流开关稳压电源以其高效、稳定、体积小、重量轻等优点，在通信、计算机、家用电器等领域得到了广泛应用。

设计一款性能优越、可靠性高的直流开关稳压电源，对于提高电子设备的整体性能具有重要意义。

二、设计目标1. 输出电压范围：12V±1V；2. 输出电流：2A；3. 转换效率：≥85%；4. 工作温度范围：25℃~+85℃；5. 具有过压、过流、短路保护功能；6. 体积小，便于安装。

三、设计方案1. 电路拓扑选择本设计采用开关电源的主流拓扑——反激式变换器。

反激式变换器具有电路简单、体积小、效率高等优点，适用于中小功率电源设计。

2. 主控芯片选型选用ST公司的STM32F103系列微控制器作为主控芯片，该芯片具有高性能、低功耗、丰富的外设资源等特点，能够满足开关电源的设计需求。

3. 功率开关管选型功率开关管是开关电源的核心元件，本设计选用N沟道MOSFET作为功率开关管。

根据设计指标，选用IRF530N型号MOSFET，其导通电阻低，可降低开关损耗，提高转换效率。

4. 输出整流滤波电路设计输出整流滤波电路采用肖特基二极管和LC滤波电路。

肖特基二极管具有正向压降低、开关速度快的特点，适用于开关电源整流。

LC滤波电路能有效抑制输出电压纹波，提高输出电压稳定性。

5. 保护电路设计为实现过压、过流、短路保护功能，设计如下保护电路：（1）过压保护：在输出端设置一个电压比较器，当输出电压超过设定值时，触发保护动作，切断功率开关管的驱动信号。

（2）过流保护：在功率开关管源极串联一个取样电阻，实时监测电流值。

当电流超过设定值时，触发保护动作，切断功率开关管的驱动信号。

（3）短路保护：在输出端设置一个电流比较器，当输出电流超过设定值时，触发保护动作，切断功率开关管的驱动信号。

四、实验验证与优化1. 搭建实验平台，对设计的直流开关稳压电源进行测试，观察输出电压、电流、效率等参数是否符合设计要求。

并联型高频开关直流电源的系统设计关键字：开关电源 PWM 并联均流模块随着模块化电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性日见重要。

这里介绍了一种新型并联型高频开关电源整流模块的系统设计方案。

其中，对开关电源的驱动电路、缓冲电路、控制电路及主要磁元件进行优化、设计。

控制电路以UC3525为核心，构成电流内环、电压外环的双环控制模式，实现系统稳压和限流。

并且通过小信号模型分析，对电压电流环的PI调节器进行设计。

近几年来，各式各样的开关电源以其小巧的体积、较高的功率密度和高效率越来越得到广泛的应用。

随着电力系统自动化程度的提高，特别是其保护装置的微机化，通讯装置的程控化，对电源的体积和效率的要求不断提高。

电源中磁性元件和散热器件成了提高功率密度的巨大障碍。

开关频率的提高可以使开关变换器（特别是变压器、电感等磁性元件以及电容）的体积、重量大为减小，从而提高变换器的功率密度。

另外，提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声和改善动态响应。

但是由于开关管的通断控制与开关管上流过的电流和两端所加的电压无关，而早期的脉宽调制（PWM）开关电源工作在硬开关模式，在硬开关中功率开关管的开通或关断是在器件上的电压或电流不等于零的状态下强迫进行的，电路的开关损耗很大，开关频率越高，损耗越大，不但增加了热设计的难度而且大大降低了系统得可靠性，这使得PWM开关技术的高频化受到了许多的限制。

根据高频电力操作电源的设计要求，结合实际的经验和实验结果选择合适的开关器件，设计出稳定可靠、性能优越的控制电路、驱动电路、缓冲电路以及主要的磁性元器件。

对最大电流自动均流法的工作原理以及系统稳定性进行了较为深入的研究。

采用均流控制芯片UC3907设计了电源的均流控制电路，使模块单元具有可并联功能，可以实现多电源模块并联组成更大功率的电源系统。

1、系统原理的设计思想在设计大型的开关电源模块时，首先需要对系统有一个整体的规划，以便于设计整体结构及相应的辅助电源。

12V4a直流开关电源原理图由MC33374T／TV构成的12V／4.2A 50W开关电源的电路如图所示。

其交流输入电压u的允许变化范围为92～276V。

整流桥VD1～VD4采用4只1N5406型3A／600V的硅整流管。

初级保护电路由RC吸收电路(R2、C2)和钳位电路(VDz、VD5)构成，能有效地抑制因高频变压器存在漏感而产生的尖峰电压，保护C33374内部的功率开关管不受损坏。

VDz采用P6KE200A型瞬变电压抑制二极管(TVS)，其反向击穿电压UB=200V。

VD5选用的是MURl60型超快恢复二极管(SRD)。

C5为Vcc端的旁路电容。

S 为控制开关稳压电源通、断状态的按键。

S上串接R7后，能提高模式转换的可靠性。

VD6与C6组成反馈线圈输出端的高频整流滤波器。

次级高频整流管采用大电流、低压降的肖特基二极管，型号为MBR20100CT(20A／100V)。

此管属于共阴对管，两个负极(阴极)在内部短接，使用时需将两个正极(阳极)在外部连通，进行并联。

由C8、C11、L、C12和C13组成输出滤波电路。

鉴于滤波电感L的电感量很小，仅为5.0μH，而大容量滤波电容C8、Cl1上存在的等效电感Lo，会直接影响到实际电感量从L变成L+Lo，因此需将馈线圈N3用声φ0.55mm漆包线绕7匝，并应绕在骨架的中间位置，以减小漏感；然后也绕两层聚脂薄膜。

铁氧体磁心型号为E25。

为防止发生磁饱和现象，在两个E形磁心之间应留出0.43mm的空气隙。