恒流开关电源设计(正激式)

带PFC功能的150W双管正激恒流源设计一、总体性能指标：输入交流电压范围：Vac=90Vac~260Vac ，f工频=40~60Hz；PFC输出直流电压：Vin=385~400Vdc；双管正激输出电压范围：V out=32Vdc~36Vdc；额定输出电流：Iout=4.3A；额定输出功率：Pout=150W ；（4.3A，36V LED负载）整体效率：η=90% ；二、电路总框架图图1 带PFC的双管正激式LED驱动电源电路总框图三、PFC电路设计图2：UC3854BN PFC 电路原理图 3.1 PFC 性能指标：交流输入电压范围：Vac=90Vac~260Vac ， f 工频=40~60Hz ； PFC 输出直流电压：V0=385~400Vdc ； 额定输出功率：P0=240W ； 开关频率：fs=100kHz ； 效率：η=95% ； 功率因数：PF >0.95； 3.2 PFC 升压电感的选取电感在电路中有滤波、传递和储存能量的作用，其值与纹波电流和开关频率有关，如公式（1.2.1）所示。

IN S IN L s LU DT U DL I f I ==∆∆ （1.2.1） 式中D 为占空比，fs 为开关频率，Ts 为开关周期，Uin 为输入电流，△IL 为纹波电流。

①计算输入电流的最大峰值：(min)3.93pk IN I A === （1.2.2） ②计算电感电流允许的最大纹波电流△IL ，通常取线路电流最大峰值的20%，如公式（1.2.3）所示。

0.20.2 3.930.786L pk I I A ∆==⨯=（1.2.3）③计算电感电流出现最大峰值时的占空比， 如公式（1.2.4）所示。

(min)400900.68400o IN oU D U === （1.2.4）④综合以上公式可计算电感值，如公式（1.2.5）所示。

min)3900.681.1100100.786IN s LD L mH f I ⨯===∆⨯⨯（ （1.2.5）本设计实际取1mH 。

开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。

主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。

开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。

开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。

1. 非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。

1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。

开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。

串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。

例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。

其中L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。

在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。

正激式变换器(正激开关电源)的设计实例作为功率变压器的一个设计实例，下面我们将设计正激式变换器中的变压器。

显然，这种变压器也不是用于我们的buck变换器中。

现在，我们考虑设计要求：输入电压为直流48V(简便起见，不需要考虑进线电压的波动范围)，输出电压为5V，功率100W，开关频率为250kHz，基本电路图如图所示。

容易得到，输出电流为100W／5V=20A。

这个电流值是比较大的，为了减少绕组电阻，副边的线圈匝数应该尽量取小。

这意味着取变比(原边匝数除以副边匝数)的时候，副边最少匝数取为1。

我们来看看变比为整数时会出现什么问题。

1 匝数比=1：1匝数比=1：1，即原边与副边的匝数相等。

当开关导通时，48V输入电压全部加在变压器的原边。

同样，副边也得到48V的电压(忽略漏感)，并加于续流二极管两端。

实际上，具有低通态电压的肖特基功率二极管其最大阻断电压为45V左右。

48V的电路中，至少要采用电压为60V的器件，如果电压有过冲或者输入电压有波动，那么要求采用更高电压的器件。

二极管的反向阻断电压越高，其通态电压也越高，变换器的效率将会降低。

在低输出电压的变换器中，整流二极管的通态电压是一个常见的问题。

原因很明显：电感中的电流要么流过整流二极管，要么流过续流二极管，无论哪种情况，在二极管中总会产生一个大小为VfI的损耗。

二极管的损耗使变换器效率进一步下降。

这部分功率不在总功率V outI之中。

解决这个问题的唯一方法是采用同步整流器，但是其驱动非常复杂(同样的道理，当输出Vout降到3.3V，甚至更低时，必须使用同步整流器)。

不管怎么样，对于一个高效率的变换器而言，如果不采用同步整流器，1：1的变压器匝数变比不是一个很好的选择(对我们的例子而言)。

2 匝数比=2：1这时原边匝数是副边的2倍，所以加在原边的电压为48V，副边和二极管上的电压为24V，可以使用肖特基功率二极管。

正激式变换器占空比近似为DC=V out／Vsec=5V／24V=21％(忽略肖特基功率二极管的通态电压Vf)。

基于 STC12的恒流开关电源的设计摘要本文是关于设计出一种STC12C5A60S2单片机发生47KHZ的PWM脉冲信号，经过驱动芯片IR2104控制MOS管，从而控制整个BUCK（降压式变换）电路。

单片机内部自带的10位ADC能通过电压电流检测电流实时反馈电流和电压数值，并由此调整输出的PWM的占空比，形成电流电压闭环控制系统。

按键能设置输出电流从0.2A到2A，以0.01A递增，输出最大10V，液晶实时显示输出电流与电压，电源设计时采用N+1的模式，正常情况下所有模块均参与工作，如设备出现故障，电源不会停止。

系统将自动减少电流运行并将故障单元退出，不影响生产。

同时所有模块单元通用化，只需备份少许模块单元即可自由更换故障模块，使维修更加简易化。

此外还可实现数字化控制，各模块单元均以微处理器为控制核心，主要利用软件程序实现自动均流等控制方案，控制灵活，精准度高，动态响应快，所用元件少，可靠性高。

【关键词】STC12 ；PWM ; IR2104 ; BUCK ;开关电源；1、设计背景及意义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。

随着科学技术的不断进步，科学成果也有很大的进展，在开关电源方面的研究也是如此。

电力电子已经成为人们生活中必不可或缺的一部分，同时也是经济发展的命脉。

电力电子技术的发展导致电力开关器件的性能大幅提高，开关上限频率、功耗也都有了明显的改善。

带PFC功能的150W双管正激恒流源设计设计一个带PFC功能的150W双管正激恒流源涉及到以下几个关键问题：正激拓扑选择、功率因数校正技术、控制策略、保护功能等。

本文将详细介绍如何设计一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。

一、正激拓扑选择在设计150W双管正激恒流源时，可以选择LLC谐振变换器作为正激的拓扑结构。

LLC谐振变换器具有高效率、高密度、低EMI等优势，适合用于高功率应用，同时也能够实现PFC功能。

二、功率因数校正技术在正激拓扑中实现功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）功能是非常关键的。

采用谐振变换器结构，主要通过控制输入电流时间谐振点，实现对输入电流的控制，从而提高功率因数。

三、控制策略控制策略是设计中的关键一环。

针对150W双管正激恒流源，可以引入一种基于周期延时的控制策略。

该控制策略主要包括参考电流的计算、比较器的设计以及PWM信号的生成等。

通过这种控制策略，可以有效地控制150W双管正激恒流源的输出，提高系统的稳定性和可靠性。

四、保护功能五、效率分析在设计完成之后，需要对系统的效率进行分析。

通过合理的设计和优化参数，将系统的效率提高到较高水平，实现能源的有效利用。

在整个设计过程中，需要注意一些关键参数的选择，例如输入电压范围、PWM控制频率、输出电压和电流的控制范围等。

同时，还需要注意系统输出的稳定性和可靠性。

通过以上的设计步骤和注意事项，可以实现一个满足要求的带PFC功能的150W双管正激恒流源。

设计出来的150W双管正激恒流源将具有高效率、稳定性和可靠性等特点，能够满足各种应用领域的需求。

题目基于正激式24V/5A开关电源设计学院名称指导教师职称班级学号学生姓名年月日毕业设计（论文）任务书学院：题目：基于正激式24V/5A开关电源设计起止时间：年月日至年月日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：年月日毕业设计（论文）开题报告摘要:正激式开关电源因其结构和成本方面的优势在小功率电源领域有着不可替代的作用，是小功率供电电源的首选。

本论文从正激式开关电源的原理、整体结构设计、关键电路设计等方面进行了介绍。

在正激式开关电源的原理方面，介绍了几种基本电路和拓扑结构的选择；在整体结构设计方面，主要分析了开关电源的组成电路；在关键电路设计方面，进行了输入电路、变压器、控制电路和RCD吸收回路的设计；通过具体设计及仿真软件的验证，证明了设计的正确性，为后期的实际工程设计提供的指导意义。

关键词：正激式；开关电源；PWM；ABSTRACT : Widely used in the development of power electronic technology and smallelectronic devices, the low power demand increases gradually, forward switching power supply because of its structure and cost advantages in small power fieldplays an irreplaceable role, is a small power supply of choice. This design is asmall part of the energy storage inverter project, the purpose is to design aflyback switching power supply. This paper the principle, forwardswitching power supply circuit structure design, key design etc.. In the principle offlyback switching power supply, introduces several basic circuit and the selection of topology structure; in terms of overall structure design, mainly analyses thecircuit switching power supply; in the aspect of key circuit design, the design ofinput circuit, transformer, the control circuit and the RCD snubber circuit throughspecific design and simulation verification; the software, proved the correctness of the design, to provide for the practical engineering the design guide.Keywords: forward switching ;power supply; PWM;目录引言 (1)１设计概述 (2)1.1 基本概念 (2)1.1.1 开关电源 (2)1.1.2 正激式开关电源 (2)1.2 技术指标 (3)1.2.1 机械指标 (3)1.2.2 环境标准 (3)1.2.3 电气标准 (3)1.3 目前的研究现状 (4)1.3.1 目前存在的问题 (4)1.3.2 主要开关电源技术 (5)1.3.3 开关电源的技术发展 (5)2开关电源主要电路的设计 (7)2.1 主电路的组成 (7)2.2主电路 (8)2.2.1非隔离式 (8)2.2.2隔离式 (15)2.3主电路的设计 (22)2.3.1 桥式整流电路 (22)2.3.2正激电路 (25)2.3.3高频变压器的选取和计算 (26)2.3.4 MOSFET管的选取 (28)2.4 滤波电路 (30)2.5主电路原理图 (32)3 控制和反馈电路的设计 (34)3.3.1控制电路芯片 (34)3.2控制电路 (36)3.3反馈电路的设计 (36)3.3.1反馈器件的选取 (36)3.3.2反馈电路原理图 (38)3.4保护电路 (39)4部分电路仿真分析 (42)4.1 MATLAB简介 (42)4.2系统的仿真及结果分析 (42)4.2.1 整流电路仿真 (43)参考文献 (47)附录Ⅰ元器件清单 (49)附录Ⅱ电路原理总图 (50)引言电源向电子设备提供功率的装置。

WEDM脉冲电源恒流输出双管正激交错DC/DC变换器设计WEDM用脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，供给电极放电间隙所需要的能量以蚀除金属。

本文提出的电流型电火花线切割加工电源前级电路恒流输出DC/DC变换器，其电路拓扑采用双管正激交错并联结构，故称为恒流输出双管正激交错并联DC/DC变换器。

其电压应力等于电源输入电压，通过两个二极管来构成励磁电流回路，使能量回馈至电源。

设计方案主电路结构如图１所示。

M1、M2、D1、D2构成一路双管正激电路，M3、M4、D3、D4构成另一路双管正激电路，D5、D6分别为两路双管正激电路的整流二极管，D7为续流二极管，L为输出滤波电感，C1、C2分别为输入、输出滤波电容。

DC/DC变换器设计的最中心工作就是设计高频变压器。

下面仅介绍高频脉冲变压器、输出滤波电感的设计，最后介绍计算输入电路、控制部分。

图１恒流输出双管正激交错并联DC/DC变换器1 高频脉冲变压器的设计①脉冲变压器原副边匝比N的确定为了满足在输入电压变化范围内都能够得到所要求的输出电流，高频变压器的变比应按输入电压最低，输出功率最大情况来选择。

此种情况下，变换器工作在最大占空比状态，且电源工作在放电周期里。

设单路前级变换器的开关频率为fs,开关周期T=1/fs,取最大占空比DMAX=0.45，则单路开关管最大导通时间为Tonmax=DmaxT。

②确定绕组线径60A/25V样机，流过副边的电流有效值为：(1)忽略电感电流脉动，变压器副边电流峰值为：Ismax=IL=60A。

原边电流幅值为：Ipmax=Ismax+Iμ。

其中，Ismax为副边电流峰值折算到原边所得的电流值。

Iμ为磁化电流，取Iμ=5%Ismax，则：(2)原边导线用铜芯标称直径0.6mm(面积为0.283mm2)的漆包线，7股并绕，则原边实际导线总面积为：Sμ1=7×0.283=1.981mm2副边用厚0.4mm、宽30mm的紫铜带绕制。