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采用PWM控制器和MOSFET功率开关一体化的集成控制芯片是新一代开关电源设计的重要特点和趋势。
本文介绍了三端PWM/MOSFET二合一集成控制器件TOPSwitch 系列的工作原理及其在开关电源设计中的应用，同时也介绍了与TOPSwitch相匹配的高频功率变压器的设计。
其中， PWM控制器和变压器的设计是开关电源设计的关键。
在研究了单片开关电源的工作原理基础之上，采用TOP222Y芯片设计了输出为5V/2A 小功率单片式开关电源电路及高频变压器；并对电路中的一些元器件的参数进行了计算和选择。
该电路基本能满足设计的要求。
通过毕业设计，即巩固了所学的知识，又得到了一次实践的锻炼。
关键词：开关电源、脉宽调制、TOP222Y第一章序言 (1)1.1 开关电源的发展 (1)1.2 单片开关电源芯片及应用 (1)第二章单片开关电源工作原理 (3)2.1 开关电源的工作原理 (3)2.2 单片开关电源的工作原理 (4)第三章基于TOP222Y的单片开关电源的设计 (6)3.1 TOP222Y的工作原理 (6)3.2 基于TOP222Y芯片单端反激式开关电源的设计 (8)第四章单片开关电源电路的元件选择与参数计算 (11)4.1 整流滤波电路元件的选择 (11)4.2 PC817的内部结构及工作原理 (11)4.3 TL431的工作原理 (11)4.4 PC817光电耦合器与TL431外围器件参数计算 (12)4.5 TL431的取样电阻计算 (12)第五章高频变压器设计 (14)5.1 变压器的分类 (14)5.2 高频变压器的工作原理 (14)5.2 高频变压器设计方法 (14)5.3 高频变压器的绕制 (15)第六章总结 (17)第一章序言1.1 开关电源的发展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IC和MOSFET构成。
基于TNY280的单片开关电源设计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。
开关电源由于其体积小，宽电压输入、效率高，在用电设备中应用非常广泛。
本课题采用TNY280单片集成芯片来设计开关电源，设计功率为12W，一路输出电源模块，同时兼有后备电源功能，保证在正常供电时能提供一个稳定的直流稳压电源同时能在一些特殊场合当外加电源断电时采用后备电源继续为其供电。
关键词：开关电源，单片集成电源芯片，后备电源ABSTRACTWith the switching power supply in the computer, communications, aerospace, instruments and appliances such as extensive use of the growing demand of its people, and the efficiency of the power, volume, weight and reliability have been proposed for requirements. Switching power supply with its high efficiency, small size and light weight advantages of gradually replaced in many ways inefficient, heavy, clunky, linear power supply. Switching power supply because of its small size, wide voltage input, high efficiency, in the application of a wide range of electrical equipment. This topic used to design TNY280 monolithic chip switching power supply, design power is 12W, the way the output power supply modules, backup power function with both to ensure that when the normal power supply to provide a stable DC power supply while in special occasions when the external power supply when power supply with backup power to its.Key words：Switching Power Supply，Monolithic Power Chip，Backup power目录1.绪论 01.1选题背景及其意义 (1)2.TNY280的概述 (2)2.1 TNY280功能介绍 (2)2.2 TNY280的工作原理 (5)3 基于TNY280的开关电源设计 (10)3.1 芯片型号的选择（TNY280） (10)3.2 设计软件PI-Expert (11)3.3 后备电源充电电路图及工作原理 (17)4.主要元器件的选择 (19)4.1.整流二极管DB107 (19)4.2光电耦合器PC817 (20)4.3 TL431 (22)5.PCB板的设计及硬件（电路）调试 (25)5.1电路板设计要求和注意事项 (26)5.2调试 (29)5.3 索尼18650电池 (29)6.结论 (31)7.参考文献 (32)8.致谢 (33)基于TNY280的开关电源设计 11.绪论众所周知，在现代开关电源诞生之前，线性电源占据着主导地位。
TOP221Y单片开关稳压电源TOP221Y是TOPSwicth-II系列单片开关电源，仅有三只引脚，外围元件很少，基本无须调试的TOP系列专用开关电源电路TOP221Y，图1是TOP221Y的基本应用电路，TOP221Y在密封的的环境中使用，在85—265V的交流电压下，可输出7W左右的最大功率，而在开放的条件使用输出功率可达15W，我们这里使用的超小型的电源适配器，工作环境是完全密封的，所以选用TOP221Y是合适的，但在塑壳内也必须给TOP221Y 加上足够大面积的铝质散热器。
图2是TOP221Y是TOPSwicth-II单片，仅有三只引脚，外围元件很少，基本无须调试的TOP系列专用电路TOP221Y，图1是TOP221Y的基本应用电路，TOP221Y在密封的的环境中使用，在85—265V的交流电压下，可输出7W左右的最大，而在开放的条件使用输出功率可达W，我们这里使用的超小型的电源适配器，工作环境是完全密封的，所以选用TOP221Y是合适的，但在塑壳内也必须给TOP221Y加上足够大面积的铝质。
图2是TOP221Y的内部电路框图。
下面我们对这个电源的工作原理简述如下。
TOP221主要性能参数TOP221Y是宽电压范围的单片开关电源模块，可通过外接少量外围元件组成功率在15W以下的高效率电源。
为提高输出电压的精度，电压采样电路使用了高精度可调稳压管，并通过耦合将负反馈电压回馈至TOP221Y的控制端。
通过合理的印刷板设计，可使电路工作稳定可靠，电磁辐射降至最小，也可有效地抗外部电磁干扰，具有较好的电磁兼容性能。
输出直流电路采用了LC电路，有效消除次级电路中的高频干扰信号。
交流输入电压范围：85V-265V(47-440Hz)。
直流输出：5V/，纹波小于50mV。
该电源具有约1%的电压调整率和负载调整率，整机效率可达70%以上。
交流输入电压范围：85V-265V(47-440Hz)。
工作温度范围：0-75℃。
关稳压电源设计流程
一、初始规划
1.定义需求
2.确定输出参数
3.选择拓扑结构
二、电路设计
1.输入电路设计
（1）输入滤波电路
（2）输入保护电路
2.控制电路设计
（1）控制芯片选型
（2）反馈网络设计
3.输出电路设计
（1）输出滤波电路
（2）输出保护电路
三、PCB设计
1.布局设计
2.连接设计
3.复审与优化
四、元器件选型
1.稳压器件
2.滤波电容和电感
3.控制芯片和元件
五、原型制作与测试
1.PCB制作
2.元器件焊接
3.电路功能测试
六、调试与优化
1.输出参数调整
2.稳定性测试
3.效率优化
七、产品化与批量生产
1.设计文档整理
2.样品试制
3.批量生产前验证
八、后续维护与更新
1.用户反馈收集
2.硬件升级与改进
3.软件更新与优化。
单电源可调型稳压电源的调试要求和方法
元器件安装完毕，一定要认真检查，切忌冒然通电！
检查时，先用目测，即仔细查看有无错接、虚焊之处；再用万用电表检测，用万用表检测时，先测量变压器初级两端（即电源插头两导体间）的直流电阻；再分别测量各电压输出端与“地”之间的直流电阻。
如电阻为0表明电路有故障，不能通电！
通电后，注意观察有无异常现象发生，如冒烟、有烧焦气味、元器件发热烫手等。
如发现异常现象，立即拉断电源，然后查找故障。
若无异常现象，就可用万用表按下列步骤测量电压：
（1）测量变压器的次级交流电压2U 。
（2）测量正负输出对“地”的直流电压。
2、单电源可调型稳压电源电路各关键点参数的测量
（1）稳压电源输出电压的调节 保持交流电源电压为16V 不变，调节R P1的阻值分别为最大和最小，测量输出电压U L 的调节范围，将数据记入下表。
输出电压也可根据
⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛+≈1125.1R R U P L 进行估算。
表 输出电压测试记录
的电压为U L =12V 。
调整自耦变压器，使电源电压变化±10%（198V ～242V ）时，测出相应的输出电压'
L U ，将测量结果填入下表。
计算输出电压的变化量及电压调整率。
表 输入电压对输出电压的影响情况记录
4）、负载对稳压电源的影响接通天关S，将稳压电源接入负载，调节R P2，使负载电流I L分别为20mA、40、60、80，测量对应的输出电压U L，并将测量结果填入表。
并根据测量数据计算输出电阻r o。
表负载对输出电压的影响情况记录。
应用技术0 引言随着社会的发展和科技的进步，我国的电子设备市场在不断扩大，电子电路的研发和设计也在不断更新，好的产品不仅设计精巧，功能明确，更加注重的是安全性、实用性和稳定性。
如何设计出能用于生产实际的电子电路，这需要经过严格的检测，使得理论能够联系实际，这就是电子电路的调试步骤。
1 电子电路设计的基本原则和步骤了解电子电路设计的基本原则是进行调试的前提，同时，对于一个成功的电子电路元件，进行调试也是一个验证的过程。
因此，在对其调试方法和步骤研讨之前，有必要对其设计的原则和步骤进行介绍。
■1.1 基本原则电子电路设计的思路应该满足从整体到具体的思维框架，即从宏观角度了解设计元件所要达到的目标或功能，再对所能实现其功能的组成部分逐个分析达到的条件和组装依据，从而完成其设计方案。
在这一系列过程中需要满足一些通用的原则。
第一，需要满足功能性原则。
不论如何复杂的电子电路设备，具备的所有功能其实是每一个单独元件的功能集合，也即将复杂的整体电路单独拆分后，每一个元件都要满足各自独立的功能，因此，在对电子电路分析的过程中，首先要认识和发现每一个组成元件的功能，确认功能完善，才能进行下一步的整体连接形成系统。
第二，满足整体性原则。
上文已述，一个电子电路要实现某种功能，必然是单独电子元器件的功能集合，但每一个电子元器件所实现的功能有限，因此，将所有电子元器件系统的连接在一起，实现某种功能的拓展和集合，才是一个完整的电子电路。
第三，满足可靠性原则。
电子电路是一台设备的核心部件，其作用关系到整台机器的正常运行。
因此，设计出的电子电路必须是具备一定的可靠性，即在一个寿命周期内在正常运行的条件下故障率要达标。
因此，在设计电子电路时，不仅要实现目标功能，还要满足诸如材料要求、工艺要求、型号匹配程度、保护设置等，另外，还要考虑软件运行的可靠性，最终，实现电子电路可靠性的原则。
第四，满足最优化原则。
越是可靠性高的电子电路，其构成很可能十分紧凑和协调，甚至其构成可能十分简单，这与设计人员的设计思维紧密相关。
开关电源电路设计与实现目录1 绪论 (3)1.1 课题研究的背景 (3)1.2 研究的目的及意义 (5)1.2.1课题研究的目的 (5)1.2.2课题研究的意义 (5)1.3 高频开关电源的发展情况 (5)1.3.1开关电源的发展情况 (5)1.3.2高频开关电源的主要新技术标志 (6)1.4 隔离式高频开关电源简介 (8)2 高频开关电源的总体设计 (9)2.1 主电路的选择 (9)2.2 控制电路的选择 (10)2.2.1单片机控制电路分析 (10)2.2.2芯片控制电路分析 (10)2.3 电流工作模式的方案选择 (11)2.3.1电流连续模式分析 (11)2.3.2电流断续模式分析 (11)2.4 综合结构电路图 (12)3 开关电源输入电路设计 (13)3.1 电压倍压整流技术 (13)3.1.1 交流输入整流滤波电路原理 (13)3.1.2倍压整流技术 (14)3.2 输入保护器件保护 (15)3.2.1浪涌电流的抑制 (15)3.2.2热敏电阻技术分析 (16)4 开关电源主电路设计 (17)4.1 单端反激式变换器电路的工作原理 (17)4.2 开关晶体管的设计 (19)4.3 变压器绕组的设计 (21)4.4 输入整流器的选择 (23)整流器的额定电压应该为最高输入电压的效值的3倍以上，其原因是电网中存在瞬态过电压，通常输入电压220*（1±20%）V或是85——265V应该选择600V 以上电压的整流器和二极管， (24)5 开关电源控制电路设计 (24)5.1 芯片简介 (24)5.1.1芯片原理 (24)5.1.2 UC3842 内部工作原理简介 (24)5.2 工作描述 (26)5.3 UC3842常用的电压反馈电路 (29)6 结论 (32)6.1 成果与结论 (32)6.1.1开关变换器的设计 (32)6.1.2 PWM集成控制器的设计 (33)6.1.3电压电流反馈闭环电路的设计 (33)6.2 进一步工作设想 (33)1 绪论1.1 课题研究的背景随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。
绪论电源技术是一门实践性很强的技术，服务于各行各业之中。
当今电源技术融合了电器、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多科学领域。
随着计算机和通信技术发展而带来现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源技术提出了更高的要求！电源可分为交流电源和直流电源。
前者在此不做介绍。
而直流电源又可分为两类：一类是能直接提供给直流电流或电压的，如电池、太阳能电池、硅光电池等。
另一类就是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压的。
这就是我们本次实习所需要的设计。
当今的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。
而最常用的就是能将交流电网电压转换为稳定直流电压的直流电源，可见集成直流稳压电源在电子设备中起到的重要作用。
集成稳压器在近十多年发展很快，目前国内外已发展到几百个品种。
按电路的工作方式分，有线性集成稳压器和开关式集成稳压器。
按电路的结构形式分，有单片式集成稳压器和组合式集成稳压器。
按管脚的连接方式分，有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器。
按制造工艺分，有半导体集成稳压器、薄膜混合集成稳压器和厚膜混合集成稳压器。
集成稳压器的稳压电源电路一般由四部分组成，他们分别是电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
总体设计一、设计目的认识要求1）认识变压器、二极管、电阻、电容等基本元件；2）理解桥式整流，滤波，稳压的作用；3）明确桥式稳压电源的设计方法，能根据稳压电源的输出要求，选择适当的电源变压器，二极管。
功能要求1）设计：集成稳压器的稳压电源电路2）功能：能将输入的交流电压运用本身稳压功能输出+5V直流电压二、性能指标1、使用集成稳压器的直流稳压电源电路指标要求：(1)输入电压为：220V，频率50Hz(2)输出电压为：+5V(3)稳压部分：采用三端集成稳压器(4)电路采用全波桥式整流滤波电路(5)负载：一个1K电阻。
2、关技术的历史与现状从七十年代开始，我国集成稳压器的研制和发展得到了飞速的发展，现已能生产上百个品种，初步形成了完整系列的产品。
