开关电源供电方式选择及元器件选用

开关电源电路设计实例分析开关电源电路是一种常用的电源供电方式，其优点包括高效能、体积小、重量轻等特点，因此在电子设备中得到广泛应用。

本文将介绍开关电源电路设计的一般流程，并以设计一个12VDC输出的开关电源电路为例进行分析。

1.确定需求和规格在设计开关电源电路之前，首先要确定需求和规格。

例如，我们要设计一个12VDC输出电源，输出电流为1A，并且需要输入电压范围为220VAC。

此外，我们还需要确定开关电源的效率、功率因数等要求。

2.选取开关电源拓扑结构根据需求和规格，选择适合的开关电源拓扑结构。

常见的开关电源拓扑包括反激式、半桥或全桥式等。

根据需求，我们选择反激式开关电源。

3.选择主要元件根据选取的拓扑结构，选择适当的主要元件，包括主变压器、开关管、输出电容和滤波电感等。

选取主变压器时需要考虑输入输出电压比例、功率等因素；选择开关管时需要考虑导通电阻、开通速度等因素。

4.电路图设计根据所选的开关电源拓扑结构和主要元件，设计电路图。

包括输入滤波电路、整流电路、开关电路和输出滤波电路。

同时，需要设计开关电源的保护电路，如过流保护、过压保护等。

5.计算关键参数根据设计的电路图，计算关键参数。

例如，计算输入电流、输出电流、开关频率等。

这些参数可以通过电路图中的公式和关系计算得出。

6.仿真和优化通过电路仿真软件，对设计的电路进行仿真和优化。

可以通过调整元件参数和拓扑结构来优化电路性能，如提高效率或降低成本。

7.PCB布局设计在完成电路图设计和仿真优化后，需要进行PCB布局设计。

将电路图转化为实际的PCB布局，并考虑元件之间的布置、走线、散热等因素。

8.元件选型和采购根据PCB布局设计，选择合适的元件，并进行采购。

需要考虑元件的性能、价格、可靠性等因素。

9.确定元件焊接方式根据元件选型和PCB布局，确定元件的焊接方式。

根据焊接方式，可以选择手工焊接或波峰焊接等。

10.制作和调试样机根据设计和选型的元件，制作和调试样机。

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。

开关电源工程化实用设计指南开关电源是一种非常重要的电力转换设备，它可以将输入的直流电压转换为输出的交流电压，从而满足各种电子设备的供电需求。

开关电源的工程化实用设计是一项涉及到多个领域的技术工作，包括电路设计、磁性元件设计、功率转换器设计、控制器设计和可靠性设计等。

下面将介绍开关电源的工程化实用设计指南。

一、电路设计开关电源的电路设计是整个设计的核心，也是最关键的一步。

在电路设计中，需要考虑以下几个方面的因素：输入和输出电压：开关电源的输入和输出电压需要根据电子设备的实际需求来确定。

在输入电压方面，需要考虑到电网电压的波动和噪声等因素，确保开关电源能够稳定工作。

在输出电压方面，需要根据电子设备的功率和负载特性来进行设计，确保输出的电压能够满足电子设备的供电需求。

功率容量：开关电源的功率容量需要根据电子设备的功率需求来确定。

在确定功率容量时，需要考虑到开关电源的最大负载和可能出现的峰值负载等因素，确保开关电源的功率容量足够且不会出现过载或损坏的情况。

电路拓扑：开关电源的电路拓扑是指其基本电路结构。

根据不同的需求，可以选择不同的电路拓扑来进行设计。

常用的电路拓扑包括BUCK型、BOOST型、BUCK-BOOST型等，需要根据实际情况来选择合适的电路拓扑。

控制方式：开关电源的控制方式是指如何控制开关管的导通和关断，以达到稳定输出电压的目的。

常用的控制方式包括脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和电流模式控制等，需要根据实际情况来选择合适的控制方式。

二、磁性元件设计开关电源中的磁性元件主要包括电感和变压器，它们在功率转换器中起到重要的作用。

在磁性元件设计中，需要考虑以下几个方面的因素：磁芯材料：磁芯材料的选择是磁性元件设计的关键。

常用的磁芯材料包括铁氧体、坡莫合金和非晶合金等，需要根据实际情况来选择合适的磁芯材料。

线圈设计：线圈设计是磁性元件设计的另一个关键因素。

在电感设计中，需要考虑到线圈的匝数、线径和绕制方式等因素，以确保电感能够满足开关电源的负载需求。

开关电源和线性电源的区别，各用在什么场合？线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低（35%左右），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。

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（50mV at 5V output typical），在输出端并接稳压二极管可以改善，另外由于开关管工作是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。

相对而言线性电源就没有以上缺陷，它的纹波可以做的很小（5mV以下）。

对于电源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（例如电容漏电检测）多选用线性电源。

另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DC－DC来做对隔离部分供电（DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源）。

还有，开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦。

开关电源介绍开关电源设计1 电子产品，特别是军用稳压电源的设计是一个系统工程，不但要考虑电源本身参数设计，还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、安全性设计、三防设计等方面。

因为任何方面那怕是最微小的疏忽，都可能导致整个电源的崩溃，所以我们应充分认识到电源产品可靠性设计的重要性。

2 开关电源电气可靠性设计2.1 供电方式的选择集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电质量，而且应用单台电源供电，当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。

分布式供电系统因供电单元靠近负载，改善了动态响应特性，供电质量好，传输损耗小，效率高，节约能源，可靠性高，容易组成N＋1冗余供电系统，扩展功率也相对比较容易。

所以采用分布式供电系统可以满足高可靠性设备的要求。

2.2 电路拓扑的选择开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑。

一个比较好的解决方案是：以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器，采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源，即我们马上就要讲到的开关电源。

开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点，目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。

开关电源按变换方式可分为以下四大类：1、AC/DC 开关电源2、DC/DC 开关电源3、DC/AC 逆变器4、AC/AC 变频器目前只将前面两类称为开关电源，将后面两类分别称为逆变器和变频器。

开关电源按应用方式可分为以下三大类：1、外置电源与设备分开放置的电源模块或电源系统，如：---通信用一次电源模块和系统---电力操作电源模块和系统---手机电池充电器---笔记本电脑的Adapter---各类手提设备、便携设备的电池充电器等等2、内置电源放在设备内部的电源模块或电源系统，如：---计算机内部的SilverBox和VRM---家电(如：普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源---工业控制设备内部的电源---仪器中使用的电源---通信设备内部的电源模块和系统---复印机、传真机、打印机等的内部电源等等3、板上电源放在设备内单板上的电源模块，如：---标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖)---非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器---VRM(V oltage regulator module电压调节模块)和VRD(V oltage regulator down)---小功率SMD电源---SIP和DIP电源等等开发一个开关电源产品所需要的基本技能：1、认识组成开关电源的所有元器件2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号3、会自己制作各种磁芯元件4、会正确装配电源中的各个部分5、了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法6、会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试，优化和折中7、会对获得的实验结果进行分析，并进行总结8、会从不同渠道不断地学习电源知识并能够和别人交流开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识：1、有源PFC的拓扑分析，控制与设计2、DC/DC功率变换器的拓扑与稳态分析3、开关电源的功率级参数设计4、开关电源的控制与动态分析5、开关电源的小信号分析与设计6、开关电源的大信号分析与设计7、开关电源的EMI分析与设计8、开关电源的热分析与设计9、开关电源的容差分析与设计10、开关电源的各种保护技术11、开关电源的同步整流技术12、开关电源的模块均流控制技术有些技术很成熟了，只要查表或者使用现成电路或专用芯片就可以做好。

开关电源设计的各种元器件介绍及作用设计并不是如想象中那么简单，特别是对刚接触开关电源研发的人来说，它的外围就很复杂，其中使用的元器件种类繁多，性能各异。

要想设计出性能高的开关电源就必须弄懂弄通开关电源中各元器件的类型及主要功能。

本文将总结出这部分知识。

开关电源外围电路中使用的元器件种类繁多，性能各异，大致可分为通用元器件、特种元器件两大类。

开关电源中通用元器件的类型及主要功能如下：一、电阻器1. 取样电阻—构成输出电压的取样电路，将取样电压送至反馈电路。

2. 均压电阻—在开关电源的对称直流输入电路中起到均压作用，亦称平衡电阻。

3. 分压电阻—构成电阻分压器。

4. 泄放电阻—断电时可将电磁干扰(EMI)滤波器中电容器存储的电荷泄放掉。

5. 限流电阻—起限流保护作用，如用作稳压管、光耦合器及输入滤波电容的限流电阻。

6. 电流检测电阻—与过电流保护电路配套使用，用于限制开关电源的输出电流极限。

7. 分流电阻—给电流提供旁路。

8. 负载电阻—开关电源的负载电阻(含等效负载电阻)。

9. 最小负载电阻—为维持开关电源正常工作所需要的最小负载电阻，可避免因负载开路而导致输出电压过高。

10. 假负载—在测试开关电源性能指标时临时接的负载(如电阻丝、水泥电阻)。

11. 滤波电阻—用作LC型滤波器、RC型滤波器、π型滤波器中的滤波电阻。

12. 偏置电阻—给开关电源的控制端提供偏压，或用来稳定晶体管的工作点。

13. 保护电阻—常用于RC型吸收回路或VD、R、C型钳位保护电路中。

14. 频率补偿电阻—例如构成误差放大器的RC型频率补偿网络。

15. 阻尼电阻—防止电路中出现谐振。

二、电容器1. 滤波电容—构成输入滤波器、输出滤波器等。

2. 耦合电容—亦称隔直电容，其作用时隔断直流信号，只让交流信号通过。

3. 退藕电容—例如电源退藕电容，可防止产生自激振荡。

4. 软启动电容—构成软启动电路，在软启动过程中使输出电压和输出电流缓慢地建立起来。

... 基于SG3525的DC/DC开关电源设计The Design of DC/DC Switching PowerSupply Based on SG3525... 毕业设计任务书题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、设计内容设计一个基于SG3525可调占空比的推挽式DC/DC开关电源，给出系统的电路设计方法以及主要单元电路的参数计算。

二、基本要求1. 系统工作原理及设计思路。

2. 设计开关电源主电路。

3. 选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路。

4. 主要元器件的选择。

5. 利用saber进行系统仿真。

三、主要技术指标输入电压为DC10—35V，输入额定电压为12V，输出为360V，额定功率为500W。

电路以SG3525为控制芯片，使电源工作性能稳定，电源效率高。

四、应收集的资料及参考文献[1] 邹怀虚. 电源应用技术[M]. 北京：科学出版社.1998[2] 刘胜利. 现代高频开关电源实用技术[M]. 北京：电子工业出版社，2001五、毕业设计进度计划第1—2周：收集资料，完成系统工作原理及设计思路开题报告。

第3周：设计开关电源主电路。

第4—6周：选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路及主要元器件的选择。

第7周：中期检查。

第8—11周：利用saber进行系统仿真。

第12—13周：论文审核定稿。

第14—15周：答辩。

...毕业设计开题报告题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、研究背景21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。

开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。

从开关电源的组成来看，它主要由两部分组成：功率级和控制级。

功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求，选择不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件考虑设计成本；控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。

2025年招聘电源开发岗位笔试题及解答(某大型国企)(答案在后面)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、在开关电源设计中，为了减少电磁干扰（EMI），下列哪一项措施通常不会被采用？A. 使用屏蔽电缆B. 增加散热片面积C. 添加滤波电容D. 合理布局PCB走线2、在直流-直流转换器中，如果需要实现输出电压的精确调节，通常会采用哪种类型的反馈控制？A. 开环控制B. 电压模式控制C. 电流模式控制D. 混合模式控制3、在电源设计中，以下哪种电路通常用于提高电路的效率？A. 线性稳压器B. 开关稳压器C. 线性放大器D. 电压跟随器4、以下哪个参数通常用于衡量开关电源的开关频率？A. 转换频率B. 工作频率C. 频率响应D. 谐波含量5、在电源设计过程中，对于开关电源的效率影响最大的因素是什么？A. 输入电压的变化B. 输出负载的大小C. 开关频率的选择D. 功率器件的损耗6、在稳压电源设计中，为了提高电源的动态响应速度，下列哪个措施是最有效的？A. 增加输出电容的容量B. 减小反馈环路的时间常数C. 提高工作温度范围D. 使用更高耐压值的二极管7、电源开发岗位中，以下哪个不是电源电路设计的基本组成部分？A. 输入滤波电路B. 稳压电路C. 信号处理电路D. 输出滤波电路8、以下关于开关电源效率的说法中，哪一个是错误的？A. 开关电源的效率通常高于线性电源B. 开关电源的效率受开关频率的影响C. 开关电源的效率受开关损耗和导通损耗的影响D. 开关电源的效率不受负载变化的影响9、在设计开关电源时，为了提高效率并减少电磁干扰（EMI），通常会采取以下哪种措施？A. 增大输入滤波电容B. 减少开关频率C. 使用屏蔽线作为信号传输D. 优化布局和接地 10、对于一个理想的降压转换器（Buck Converter），如果其输入电压为24V，输出需要稳定在12V不变，则理论上该转换器的最大占空比应设置为多少？A. 25%B. 50%C. 75%D. 100%二、多项选择题（本大题有10小题，每小题4分，共40分）1、以下哪些技术是电源开发岗位中常用的模拟电路技术？（）A、线性稳压电路设计B、开关电源设计C、PWM（脉宽调制）控制技术D、电源保护电路设计E、模拟信号处理技术2、在电源开发过程中，以下哪些是影响电源效率的关键因素？（）A、开关频率的选择B、功率器件的效率C、电路散热设计D、电磁兼容性（EMC）设计E、电源负载特性3、在电源设计过程中，以下哪些因素需要考虑来确保电源的稳定性和效率？A. 输入电压范围B. 输出电流的最大值C. 负载变化对输出电压的影响D. 环境温度对元件性能的影响E. 电源纹波和噪声水平4、在选择电源转换器时，以下哪些技术规格是关键考量因素？A. 转换效率B. 最大输出功率C. 尺寸和封装类型D. 工作频率E. 输入/输出隔离特性5、以下哪些技术或方法在电源开发过程中经常被采用？（）A. 电磁兼容性设计B. 数字信号处理C. 电机控制D. 晶体管放大E. 线性稳压电路6、以下哪些因素会影响电源的效率？（）A. 输入电压的稳定性B. 输出电流的大小C. 元器件的损耗D. 环境温度E. 电路的布局设计7、在设计开关电源时，为了提高电源的效率和稳定性，可以采取以下哪些措施？（多选）A. 选用低导通电阻的MOSFETB. 减少电路中的电感量C. 增加输出滤波电容容量D. 优化变压器的设计8、关于开关电源中的PWM（脉宽调制）技术，下列说法正确的是？（多选）A. PWM信号的占空比决定了输出电压的大小。

并联开关电源供电系统设计作者：戚甫峰来源：《科技视界》 2013年第20期戚甫峰（中国人民解放军海军航空工程学院青岛校区，山东青岛 266041）【摘要】针对电源并联供电的要求，采用主从控制法自动分配两路电源的输出电流，通过选用精密电阻采样控制，实现了分配电流的高精度输出。

DC-DC模块采用非隔离式BUCK拓扑结构，具有拓扑简洁、使用元器件少、效率高等优点，应用高集成度脉宽调制（PWM）芯片MP1593作为DC-DC模块的主控芯片，极大程度地降低了损耗，达到了小型化、高效率的目标。

【关键词】并联供电；主从控制；均流１总体方案设计并联供电系统主要由DC-DC变换器、并联电流分配模块、电流采样放大模块以及总控制器等构成。

系统框图如图1所示。

1.1 DC-DC变换器的设计方案一：正激式BUCK拓扑正激式变换器具有拓扑简洁、输入输出电气隔离、电压降范围宽、使用元器件少等优点。

如图2所示，PWM控制器通过控制加载到正激式变压器一次侧绕组上的PWM波的占空比实现稳压输出。

但是，正激变换器必须附加复位电路来实现功率开关截止期间变压器铁心磁复位，以避免变压器饱和，效率很大程度上依赖于脉冲变压器的转换效率。

方案二：非隔离式BUCK拓扑非隔离式DC-DC变换器使用元器件少，且损耗只包括开关导通损耗和续流二极管的损耗。

如图3所示，开关管导通时，对电感进行充电；开关管断开时，通过续流二极管向负载供电。

电路通过控制开关器件的占空比来控制输出电压。

方案二，电路结构简单，工作稳定可靠，控制灵活方便，损耗较小，效率较高，在负载调整率、电源效率方面较方案一均有改善。

因此，选择方案二实现DC-DC变换。

1.2 均流控制方法方案一：最大电流均流法（自主均流法）采用负载共享控制器实现均流控制。

在DC-DC模块正常工作时，将两路控制器的均流母线连接，自动选出电流最大的一路，并将此路电源作为主电源。

均流母线上的电压由主电源的输出电流决定，控制器从电源的接收到母线上的信号后，会控制该路DC-DC模块调整输出电压。

开关电源工作原理超详细解析第1页：前言：PC电源知多少个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。

本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。

●线性电源知多少目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。

线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC 直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。

最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图配图2：线性电源的波形尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。

对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC 市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。

由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。

此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。

由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。