高效小型化开关电源设计方案

课程设计名称：电力电子技术题目：小型开关电源的设计专业：班级：姓名：学号：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表摘要开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，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。

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。

线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。

另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

开关电源具有节能（效率一般可达85%以上）；体积小，重量轻；具有各种保护功能；改变输出电流、电压容易，稳定，可控等特点。

关键词：开关电源；小型化；节能；体积小；保护目录引言 (1)1 开关电源的结构及原理 (2)1.1 开关电源的结构 (2)1.2 开关电源的工作原理 (2)2 开关电源总体设计要求与方案 (3)2.1 开关电源总体设计要求 (3)2.2 开关电源总体设计方案 (3)3 小型开关电源主电路设计 (5)3.1 主电路的选用与原则 (5)3.2 主电路的设计与分析 (5)3.2.1 整流电路 (5)3.2.2 高频逆变-变压器-高频整流电路 (5)4 各项参数计算 (8)4.1 电感参数及电容参数计算 (8)4.2 变压器的匝数的计算 (9)4.3 功率计算 (10)4.4 磁芯的选用 (10)5 IGBT驱动电路 (11)总结 (12)体会 (13)参考文献 (14)辽宁工程技术大学课程设计引言开关电源输入端直接将交流电整流变成直流电，再在高频震荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。

在电感（高频变压器）的帮助下，输出稳定的低压直流电。

开关电源全套设计方案开关电源是一种常用的电源变换装置，它能将一种电源的电压变换为另一种电压，并可通过开关器件进行开关控制。

开关电源具有高效率、小体积、轻重量、稳定性好等特点，在各个领域得到广泛应用。

一、设计方案概述本设计方案通过分析需求，确定了设计目标和主要性能指标，然后选择适当的拓扑结构，确定了关键器件和参数，最后进行了电路设计和参数调试。

二、设计目标和主要性能指标1. 输入电压范围：AC 220V±10%2. 输出电压：DC 12V3. 输出功率：100W4. 效率：≥85%5. 输出稳定性：±2%6. 过载保护：输出短路时自动断开7. 过温保护：超过设定温度时自动断开三、选择适当的拓扑结构本设计采用了开关变换器的常见拓扑结构——反激式开关电源，具有简单的电路结构和较高的转换效率。

四、选择关键器件和参数1. 开关管（MOS管）：根据输出功率和转换效率的要求，选择合适的MOS管，具有较低的开通电阻和导通损耗。

2. 反馈电路：通过反馈电路实现稳定输出电压和过载保护功能，选择合适的电压反馈元件和电流感测元件。

3. 输出滤波电容：选择合适的输出滤波电容，使输出电压具有较小的纹波和噪声。

4. 控制电路：选择合适的控制电路，实现对开关管的开关控制，避免过流和过载。

五、电路设计和参数调试1. 输入电路设计：包括输入滤波电容、输入稳压电路等，目的是提供稳定的输入电压。

2. 开关电源主要电路设计：包括开关管、反馈电路、输出滤波电容等，保证输出电压的稳定性和过载保护功能。

3. 控制电路设计：根据开关管的特性选择适当的控制电路，实现对开关管的开关控制。

4. 参数调试：根据设计目标和性能指标，通过不断调整各个元件的参数，以达到设计要求。

六、总结本设计方案采用反激式开关电源的拓扑结构，通过合理选择关键器件和参数，进行电路设计和参数调试，可以满足输入电压范围为AC 220V±10%，输出电压为DC 12V，输出功率为100W的要求。

设计内容与设计要求'.设计内容：1. 分析开关电源的结构及功能2. 介绍小型辅助开关电源设计要求和方案选择3. 小型开关电源主电路设计（主电路的选用依据和原则，主电路的设计及分析，主开关的选用依据和原则，元器件定额及选型）4. 小型开关电源控制电路设计及元器件选型5. 小型开关电源变压器设计、设计要求：1、思路清晰，给出整体设计和电路图;2、给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告；主要设计条件1. 电机控制器中需要性能可靠的电源，否则弱电控制失效，强电设备将会损失严重。

本设计性能可靠的小型开关电源，为电机控制器的弱电控制部分提供辅助电源，辅助电源要求如下：输入电源是三相交流220VAC, 50HZ,输出电压是直流电压士15.0V , 0.1A; 士12.0V, 0.05A;+15.0V,0.2A;+5.0V,0.8A 。

2. 提供设计要求，提供实验室.说明书格式1 .课程设计封面；2 .任务书；3 .说明书目录；4 .正文5 .总结与体会；6. 参考文献7、课程设计成绩评分表进度安排1:课题内容介绍和查找资料；2 :总体电路设计和分电路设计;3 :写设计报告，打印相关图纸;4.答辩参考文献1. 《电力电子技术》2. 《现代逆变技术及其应用》3. 《交流电机变频调速技术》4. 《电机控制》第1章概论................................................... 5. 第2章课程设计目的与要求.. (6)2.1设计目的......................................................... 6.2.2设计要求......................................................... 6. 第3章总体设计思路及框图................................... 7.3.1设计总体思路.................................................... 7.3.2基本原理框图.................................................... 7. 第4章开关电源设计........................................... 8.4.1开关电源的结构及原理 (8)4.2主电路设计及原理分析 (9)4.2.1整流滤波电路 ............................................... 9.4.2.2钳位保护电路 .............................................. 9.4.2.3单端反激电路 (10)4.2.4输出滤波电路 (11)4.3控制电路设计 (11)4.3.1 TOP223P芯片介绍......................................... 1.24.3.2 反馈环节设计 (12)第5章元器件选型及变压器参数计算............................ 1.35.1元器件的选型.................................................... 1.35.1.1整流滤波元件选择 .......................................... 1.35.1.2变压器参数设计 (13)第6章总结与体会............................................ 1.7 附录： (19)总电路图 (19)第1章概论开关稳压电源简称开关电源(Switching Power Supply)，因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名。

小功率开关电源的设计小功率开关电源是一种基于开关电路工作原理的电源，主要用于供应低功率电子设备的电能。

它具有体积小、高效率、稳定性好等特点，广泛用于家用电器、通信设备、电子产品等领域。

本文将逐步介绍小功率开关电源的设计过程。

首先，为了设计一个小功率开关电源，我们需要确定输出电压和输出电流的需求。

这可以根据所要供应的设备的电压和电流要求来决定。

然后，我们需要选择一个适当的开关电源拓扑结构。

常见的拓扑结构包括单端反激、双端反激、前级DC-DC转换器等。

在选择拓扑结构时，需要考虑输出电压、电流波形等因素。

接下来，我们需要选取合适的开关元件，包括开关管和二极管。

开关管的选择要考虑其最大耐压、导通压降、导通电阻等参数，而二极管的选择要考虑其反向耐压、导通电压降、导通电流等参数。

通常情况下，硅石墨二极管被广泛用于小功率开关电源，因为它具有导通电压低、开关速度快等特点。

然后，我们需要设计适当的控制电路和反馈回路。

控制电路一般使用PWM调制技术来实现对开关管的控制。

在PWM调制技术中，通过改变开关管的开关周期和开关占空比来控制输出电压和电流。

反馈回路用于检测和控制输出电压。

常用的反馈回路包括电压反馈和电流反馈。

接下来，我们需要设计适当的滤波电路。

滤波电路主要用于去除开关电源输出的高频噪声和杂散波，以提供稳定的输出电压和电流。

常用的滤波电路包括电感滤波器和电容滤波器。

电感滤波器主要用于去除高频噪声，而电容滤波器主要用于去除低频杂散波。

最后，我们需要选择适当的保护电路。

保护电路用于检测和保护开关电源免受过流、过压、过温等异常情况的影响。

常用的保护电路包括过流保护、过压保护、过温保护等。

这些保护电路能够及时地切断开关电源的输出，以避免设备的损坏。

在设计过程中，还需要考虑功率损耗和效率。

功率损耗主要包括开关管的导通损耗和开关管的开关损耗。

效率则可以通过效率公式计算，即输出功率除以输入功率，一般希望能够达到高效率的设计。

基于单管正激式的高效率开关电源的设计高效率开关电源是一种电子电源，通过使用开关器件（如晶体管或MOSFET）以高效地转换输入电源的电压至所需的电压输出。

相比传统的线性电源，开关电源具有更高的效率和更小的体积。

本文将基于单管正激式的高效率开关电源进行设计。

首先，我们需要选择适合的开关器件。

常用的开关管有MOSFET和BJT。

在本设计中，我们选择使用MOSFET。

MOSFET具有较低的导通电阻和较高的开关速度，能够提供更高的效率。

接下来，我们需要设计正激式电源的基本电路。

正激式电源通常由脉宽调制（PWM）控制器、功率开关、功率变压器和输出滤波器等组成。

PWM控制器用于控制功率开关的开关信号，调整输出电压和电流。

常见的PWM控制器有TL494、SG3525等。

选择合适的PWM控制器并根据设计要求进行参数设置。

功率开关是用来控制输入电源与输出负载之间的连接和断开。

在本设计中，我们采用MOSFET作为功率开关，使用PWM控制器的输出信号来控制MOSFET的导通和截止。

功率变压器用于变换输入电压至所需的输出电压。

根据设计参数和要求，选择合适的功率变压器，并计算出合适的变比。

输出滤波器用于滤除开关频率的高频噪声，并平滑输出电压。

常见的输出滤波器包括电容滤波器和电感滤波器。

根据设计要求选择合适的滤波器并进行参数计算。

在设计过程中，需要对电源的输入电压范围、输出电压和电流进行仔细的选择和计算。

同时，需要考虑电源的功率损耗和效率。

通过合理的设计和选择，可以实现高效率的开关电源。

最后，为了确保设计的可靠性和安全性，需要进行电路的模拟和实际验证。

通过使用仿真软件进行模拟和调试，可以预测和解决潜在的问题。

同时，进行实物电路的组装和测试，验证设计的性能和参数是否满足要求。

综上所述，基于单管正激式的高效率开关电源的设计需要选择适合的开关器件、设计基本电路和参数，并进行模拟和实际验证。

通过合理的设计和选择，可以实现高效率、稳定和可靠的开关电源。

小功率开关电源的设计小功率开关电源是一种将交流电转换为直流电的装置，并常用于电子设备、通讯设备、计算机等电子产品中。

其设计主要包括输入滤波、整流、功率因数校正、能量存储、PWM调制、输出滤波以及反馈控制等多个模块。

本文将从输入滤波开始详细介绍小功率开关电源的设计。

一、输入滤波输入滤波是为了消除输入电压中的高频干扰和谐波，提供平稳的输入电压给下一级进行进一步处理。

常用的输入滤波电路包括电容式滤波、电感式滤波和电抗式滤波。

根据具体的应用需求，选择合适的滤波电路进行设计。

二、整流整流是将交流输入转换成半波或全波直流输出的过程。

常见的整流电路有单相半波整流电路、单相全波整流电路、三相半波整流电路和三相全波整流电路等。

根据设计要求选择适当的整流电路。

三、功率因数校正功率因数校正是为了提高开关电源的功率因数，减小对电网的污染。

常见的功率因数校正电路有整流器前级斩波电感、前级共射共极电感等。

四、能量存储能量存储是为了提供稳定的电源电压，常用的能量存储电路有电感储能式、电容储能式和电感电容混合储能式。

五、PWM调制PWM调制是为了实现电源的调节，保障输出电压稳定性。

其原理是通过控制开关管导通时间和关断时间以改变开关管的平均导通时间，从而改变输出电压。

六、输出滤波输出滤波是为了消除PWM调制后输出信号中的高频噪声，提供干净的直流输出。

常见的输出滤波电路有RC滤波电路、LC滤波电路和LCL滤波电路等。

七、反馈控制反馈控制是为了保持输出电压的稳定性和准确性。

常见的反馈控制电路有电压反馈控制和电流反馈控制。

以上是小功率开关电源设计中的主要模块。

在实际设计过程中，还应根据具体需求和电源规格选择合适的元器件参数，并进行仿真和优化，确保设计的小功率开关电源能够满足电源的输出要求和稳定性要求。

教你如何实现高效小型化的开关电源设计方案
引言
 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。

随着电源技术的发展，低电压，大电流的开关电源因其技术含量高，应用广，越来越受到人们重视。

在开关电源中，正激和反激式有着电路拓扑简单，输入输出电气隔离等优点，广泛应用于中小功率电源变换场合。

跟反激式相比，正激式变换器变压器铜损较低，同时，正激式电路副边纹波电压电流衰减比反激式明显，因此，一般认为正激式变换器适用在低压，大电流，功率较大的场合。

 系统总体框图
 一种高效小型化的开关电源设计的系统总体框图如图1所示。

 图1：系统总体框图。

毕业设计小功率通用开关电源的设计与制作一、引言开关电源是一种将AC电源变换为特定的直流电压电流输出的电子器件，具有体积小、效率高、稳定性好等优点，在电子设备中得到了广泛应用。

本文将介绍一种小功率通用开关电源的设计与制作。

二、设计方案1.电源选择在选择电源方案时，需要考虑输出电压、电流和负载要求，以及稳定性和效率等因素。

2.拓扑结构选择常用的开关电源拓扑有BUCK、BOOST、BUCK-BOOST和FLYBACK等，根据设计要求选择适合的拓扑结构。

3.控制芯片选择控制芯片是开关电源的核心组成部分，负责控制开关管的开关动作，一般选择集成度高、性能稳定可靠的控制芯片。

4.输出滤波电路设计输出滤波电路用于去除开关电源输出的脉动，提高输出电流的稳定性，一般采用电感和电容组成低通滤波电路。

5.保护电路设计开关电源在正常工作时需要考虑输入过压、过流、过热等保护机制，保护电路的设计是保证开关电源安全可靠工作的重要组成部分。

三、实际制作1.硬件部分根据设计方案选择好电源、拓扑结构、控制芯片等元器件，并进行电路设计和布局。

2.软件部分根据控制芯片的手册编写控制程序，设置相应的开关频率、占空比等参数，实现输出电压电流的稳定和保护功能。

3.组装调试将硬件电路按照设计进行组装，并进行调试和测试，确保开关电源的正常工作和稳定输出。

四、总结小功率通用开关电源的设计与制作是一个综合性强的工程，需要综合考虑电源选择、拓扑结构选择、控制芯片选择、输出滤波电路设计和保护电路设计等多个方面的内容。

通过实际制作和调试，可以得到一个性能稳定、工作可靠的小功率通用开关电源，满足电子设备的供电需求。

小功率开关电源方案引言在现代电子设备中，小功率开关电源被广泛应用于各种便携设备、无线传感器网络和嵌入式系统中。

其主要特点是高效率、体积小以及成本低廉。

本文将介绍小功率开关电源的基本原理、设计要点以及常用的方案。

1. 小功率开关电源的基本原理小功率开关电源是一种将直流电转换为低电压、高电流的电源。

它由输入端、输出端和能量转换部分组成。

其中，能量转换部分是实现电源功能的核心部件。

1.1 输入端小功率开关电源的输入端主要是直流电源或者直流电池。

其特点是输入电压较低，一般在5V或以下。

1.2 输出端小功率开关电源的输出端一般为直流电压或直流电流。

根据具体应用的需求，输出电压通常在3V至12V之间。

1.3 能量转换部分能量转换部分是实现电源功能的核心部件，它由开关管、电感、电容和稳压电路组成。

•开关管：开关管是负责将输入电源接通和切断的关键部件。

常见的开关管有MOS管和BJT管。

•电感：电感在能量转换过程中扮演着储能的角色，它能够提供稳定的电流输出。

•电容：电容则用来平滑电流，减小输出端纹波。

•稳压电路：稳压电路用于将输出电压稳定在设定的范围内，并提供过载和短路保护功能。

2. 小功率开关电源的设计要点2.1 效率小功率开关电源的效率是一个重要的设计指标，它决定了电源的功耗和发热量。

为了提高效率，设计者可以采用以下方法：•选择低损耗的开关管和电感；•减小输出端纹波，降低滤波电容的损耗；•优化稳压电路，减少功耗。

2.2 体积随着移动设备的普及，对于小功率开关电源的体积要求越来越高。

为了减小体积，设计者可以采取以下措施：•选用小尺寸的电感和电容；•采用表面贴装技术，减少元件的体积；•优化电路布局，尽量减小电路板的面积。

2.3 成本小功率开关电源的成本是一个重要的考虑因素。

为了降低成本，设计者可以从以下方面入手：•选择成本较低的元件，如集成稳压芯片等；•利用标准化设计，减少研发成本；•优化电路，降低电路的复杂度。

如何设计高效率的开关电源在现代电子设备中，开关电源是一种广泛使用的电力转换器，它能将高压交流电转换为低压直流电，为设备提供稳定可靠的电源。

设计高效率的开关电源对于提高设备的性能和节约能源都具有重要意义。

下面是关于如何设计高效率的开关电源的一些建议。

首先，选择合适的拓扑结构是设计高效率开关电源的关键。

常见的拓扑结构包括降压型、升压型、变换型和反激型等。

不同的应用场景需要不同的拓扑结构，选择合适的拓扑结构可以最大程度地提高电源的转换效率。

其次，选择合适的功率开关元件。

功率开关元件是开关电源中的核心部件，如晶体管、MOSFET等。

选择具有低导通和开启损耗的功率开关元件可以降低功率损耗，并提高电源的转换效率。

此外，采用封装结构良好、散热性能优良的功率开关元件也是提高电源效率的关键。

第三，合理选择电源电感和电容。

电源电感用于储存能量，电容则用于平滑输出电压。

选择合适的电源电感和电容能够提高电源的稳定性和效率。

合理的参数选择可以减少能量的损耗，从而提高转换效率。

第四，优化反馈回路。

反馈回路在开关电源中起到监测和控制电压的作用。

通过优化反馈回路，可以提高电源的灵敏度和稳定性，实现更精确的电压调节。

同时，合理选择反馈元件和增益控制元件，可以减少能量损耗，并提高电源的转换效率。

第五，合理设计散热系统。

高效率的开关电源在工作过程中会产生较多的热量，合理设计散热系统对于提高电源效率至关重要。

选择散热性能好的材料、设计散热片和散热孔等，能够有效降低温度，提高电源的稳定性和寿命。

第六，合理控制电源的负载。

电源的负载对于其效率有较大的影响。

合理控制负载可以避免功率浪费，实现高效率的功率转换。

在实际应用中，可以通过采用动态负载调节和功率管理技术，提高电源的效率和响应速度。

第七，采用节能模式和睡眠模式。

为了进一步提高电源的效率，可以设计节能模式和睡眠模式。

在设备不工作或处于空闲状态时，将电源切换到低功耗模式，可以大大减少能量消耗，提高电源的效率。

功率30W的小型开关电源方案分享之主电路设计
小型开关电源是目前民用家居领域的设计重点方向之一，本文将会通过今明两天的分享，为各位工程师们分享一种基于基于ICE2A365的30W开关电源设计方案，以便于工程师在平时的设计过程中进行参考。

在今天的方案分享中，本文将会就这一稳压型开关电源的主电路和控制电路设计情况进行简析。

 系统整体设计
 本文所设计的这一基于ICE2A365的稳压型开关电源，其原理框图如下图图1所示，其电路原理如下图图2所示。

这一小功率的开关电源，其输出功率为30W，选择使用ICE2A365芯片来完成设计。

 图1 开关电源原理框图
 图2 开关电源系统图
 从图2所提供的这一30W小功率稳压开关电源的系统设计图中可以看到，在这一小功率开关电源的系统中，220V的市电交流电压先经过电源噪声滤波，该部分电路的目的是减少电磁干扰;再通过桥式整流和电容C7滤波后得到直流高压。

该高压供给高频变压器的初级绕组，在高频脉冲的作用下，电路处于开关状态，从而使电压通过变压器耦合到次级，副绕组给控制芯片电源提供电压，次级再经过肖特基二极管MBR20100整流和滤波电路I2、
C10、C12滤波，最后通过TL43l给输出提供一个2.5V的基准电压。

其输出。

小功率开关电源方案1. 引言小功率开关电源是一种常见的电源方案，广泛应用于电子设备中，如计算机、通信设备、消费电子产品等。

本文将介绍一个简单而有效的小功率开关电源方案，并提供相应的电路图和参数。

2. 设计原理小功率开关电源方案采用开关电源的工作原理，通过开关管控制输入电源的开关状态，从而实现输出电源的稳定性和可靠性。

具体设计原理如下：•输入电源通过整流电路将交流电转换为直流电，供给开关电源。

•开关电源由开关管、变压器、输出滤波电路和反馈电路组成。

•开关管通过开关动作周期性地完成输入电源的连接和断开，从而控制输出电源的稳定性和电流大小。

•变压器将输入电流转换为合适的电压和电流大小。

•输出滤波电路通过滤波元件（电感、电容等）对输出电流进行过滤，提高输出电压的稳定性。

•反馈电路通过采集输出电压，并根据设定参数进行比较和调节，控制开关管的开关状态，从而实现输出电压的稳定性。

3. 电路图下图为小功率开关电源的基本电路图：+------+| || |Vdc +---------| |---------++-------------+---------+_| |_+--------+------ Vo| Full-wave| Opto- |/ \\| Output || Bridge | Isolated| PI | Filter |+-------------+---------+ +---------+| || |+------+Load4. 主要参数小功率开关电源的主要参数如下：•输入电压范围：AC 110V-220V•输出电压范围：DC 5V-12V•输出电流范围：0-2A•开关频率：50-100kHz•效率：>80%•超负荷保护：有•过温保护：有5. 应用场景小功率开关电源广泛应用于各种电子设备中，特别是功率需求较低的场合。

以下是一些常见的应用场景：•电子产品充电器•家用电器•LED照明设备•无线通信设备6. 总结小功率开关电源是一种常见的电源方案，具有输入电压范围广、输出电压稳定、效率高等优点，适用于功率需求较低的场合。