12V10A开关电源设计论文
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开关电源的设计毕业论文开关电源是一种高效率、小体积、轻质化的电源,随着现代电子设备的发展,应用越来越广泛。
开关电源的设计是电子工程专业毕业设计中的一个热门方向,本文将介绍开关电源的基本工作原理及设计方法,并以一个实际开关电源的设计为例,进行详细说明。
一、开关电源的基本工作原理开关电源的基本工作原理是将交流电源转换为直流电源,其核心部分是开关管。
开关管工作时,会在电路中产生一个高频矩形波形。
再经过滤波电路、输出稳压电路等处理后,最终输出所需要的稳定直流电源。
在开关电源中,开关管的切换是关键,它的导通和截止决定程序的整个运行。
开关管的导通与截止又是由控制器控制的,所以控制器设计是非常重要的。
二、开关电源的设计方法1.功率计算开关电源的功率计算是设计的第一步。
功率 = 电流×电压,在设计前应要明确设备所需的电流和电压值并通过功率计算公式计算得出所需的功率。
2.电路设计电路设计是开关电源设计中较为复杂的一步。
主要包括直流输入电路、开关管、反馈电路、滤波电容、输出稳压电路等部分。
这些部分需要合理的组合和设计,并应通过电路仿真进行验证。
3.控制器设计在控制器设计中,主要有PWM控制器和开环控制器。
PWM控制器通常采用电流反馈控制方式,能够减少在输出处的纹波电压,提高稳定性。
开环控制器的设计要更为复杂,但是更容易实现。
4.保护电路设计保护电路是开关电源中非常重要的一部分,保护电路通常包括电流限制保护、过压保护、过载保护,以及温度保护等。
这些保护电路能够提高开关电源的使用寿命,避免因电路故障引起的安全事故。
三、开关电源设计实例以12V60W的开关电源设计为实例。
1.功率计算P = U × I = 12V × 5A = 60W。
2.电路设计直流输入电路:直流输入电路主要包括整流桥、电容滤波器和保险丝等。
整流桥需要选择合适的电流、电压值,电容滤波器应该选择合适的容量,保险丝则是起到安全保障作用。
开关电源系统设计方案毕业论文目录摘要.......................................... 错误!未定义书签。
Abstract............................................ 错误!未定义书签。
1 绪言1.1课题背景 (2)1.2选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义 (2)1.3本课题主要的研究内容 (3)2 系统设计方案与论证2.1课题研究的基本要求 (4)2.2方案论证 (4)2.2.1 DC/DC电路模块方案 (4)2.2.2 MOSEFT驱动电路方案 (7)2.2.3 单片机选择方案 (7)2.2.4检测采样方案 (8)2.2.5系统框图 (8)3 硬件电路设计3.1变压整流滤波电路 (9)3.2辅助电源的设计 (11)3.3 Buck电路参数选择原理和计算 (12)3.3.1参数选择原理 (12)3.3.2 电感值的计算 (15)3.3.3 滤波电容的计算 (15)3.3.4开关管的选择和开关管保护电路设计 (16)3.4驱动电路的设计 (18)3.5采样电路设计 (19)3.6保护电路的设计 (20)4 软件部分设计4.1 A VR128简介 (21)4.2 PWM波的产生 (22)4.3 AD采样 (25)5系统调试及结果分析6 总结与展望6.1 总结 (30)6.2 展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (34)1 绪言开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点,应用越来越广泛,从70年代开始,并用轻量高频变压器替代笨重的工频变压器。
高效的开关电源飞速发展,逐步替代传统的的线性电源,开关电源不需要较大的散热器,开关电源自20世纪90年代问世以来,便显示出强大的生命力,并以其优良特性倍受人们的青睐。
近年来,开关电源在通信、工业自动化、航空、仪表仪器等领域的应用越来越广泛。
随着电源技术的飞速发展,开关稳压电源正朝着小型化、高频化、模块化的方向发展,高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。
摘要开关电源因其具有稳压输入范围宽、效率高、功耗低、体积小、重量轻等显著特点而得到了越来越广泛的应用,从家用电器设备到通信设施、数据处理设备、交通设施、仪器仪表以及工业设备等都有较多应用,尤其是作为便携式产品的电池提供高性能电源输出,比其他结构具有不可超越的优势.开关电源的稳定性直接影响着电子产品的工作性能,误差放大器是直流开关电源系统中电压控制环路的核心部分,其性能优劣直接影响着整个直流开关电源系统的稳定性,因而对高性能误差放大器的分析是本论文的主要研究目标。
本文误差放大器的分析基于Buck型DC-DC转换器,从系统稳定性、负载调整率及响应速度要求的角度出发,首先对该款Buck型DC-DC转换器的系统电压控制环路进行小信号分析,并对控制环路进行了零极点分布分析,确定环路补偿策略。
最后基于系统级来分析误差放大器.关键词:开关电源;Buck型DC—DC转换器;误差放大器。
AbstractDue to their merits of wide input range,high efficiency, small in size and light in weight ect, switching power supplies are gaining more and more application areas in today’s modern world,ranging from domestic equipments to sophisticated communication and data handling systems,especially in portable devices, they have unsurpassable advantages。
The rapid development of products in corresponding application areas requires the power supplies to have better performances. The robustness of switch—mode power supplies directly affect the performance of electronic devices。
开关电源毕业论文开关电源毕业论文一、引言近年来,由于电子产品的广泛应用,稳定的电源变得非常重要。
目前,开关电源已成为电子产品中最常用的电源之一。
开关电源具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高等优点,是电子产品中广泛应用的电源。
本文旨在探讨开关电源的原理、特点、设计方法以及研究现状。
二、开关电源的原理开关电源是一种将直流电转换为稳定的直流电的电源。
一般情况下,开关电源由三个部分组成:变压器、整流电路和滤波电路。
1.变压器开关电源中的变压器是一个关键部件,它可以将输入电压变高或变低。
变压器通过变换输入电压的信号频率而实现电压变换。
交流输入电压经过变压器的初级线圈,进入变压器的磁性芯,再经过变压器的次级线圈输出。
因为变压器是通过变换输入电压的频率来实现电压变换的,所以变压器的次级电压可以高于或低于初级电压。
变压器的设计需要根据电源输入电压和输出电压来进行。
2.整流电路整流电路主要用于将变压器的次级电压转换为直流电压。
整流电路一般有半波整流电路或全波整流电路两种方式。
半波整流电路只对电压正半周期进行整流,而全波整流电路对整个电压周期进行整流。
3.滤波电路滤波电路用于削减整流电路输出的脉动电压,使输出电压更加稳定。
滤波电路通常使用电容和电感。
电容作为一个储存电荷的器件,在高频信号中可以起到滤波的作用。
电感则被用来解决低频噪声问题。
三、开关电源的特点1.高效由于开关电源是通过高速开关开关电流来控制输出电压的,所以开关电源具有高效率的特点。
开关电源通常可达到90%以上的效率,而传统的直接变压器、整流储能电源则只能达到60%-70%的效率。
2.体积小由于开关电源是由半导体元件构成的,体积小而轻便,而传统的直接变压器、整流储能电源体积大且重。
3.可靠性高由于开关电源采用了电子元件,其寿命长,故可靠性高。
4.成本低开关电源是用半导体元件制成的,故其成本低于其他电源。
四、开关电源的设计方法1.需求分析在设计开关电源之前,首先需要明确电源的工作电压、额定负载电流、输出电压波动率、输出电压纹波幅度和效率等需求。
《电子线路系统设计》课程论文题目:12V开关电源设计电路姓名: 陈婉如学号: 20134518同组姓名:彭树琴专业班级:2013 级电子信息工程二班指导老师:谢铁强老师评分标准:论文结构完整(20分)参数设计准确(20分)论文格式规范(20分)文字表述清楚(20分)摘要随着电子科技的不断发展,越来越多的电器设备走进了千家万户,要想让这些电器为我们服务,又离不开电源的驱动。
而开关电源因其高效率、低体积、低功耗、高可靠性等一系列的优点受到了人们的亲赖。
开关电源(电源适配器)实质上就是一个将高压交流电转换成低压直流电的装置。
本论文采用了反激式的拓扑结构,所谓反激式即在MOSFET管关断的时候次级的二极管才导通,这时候储存在变压器的能量才会传递到次级,供输出所用.本次设计UC3842作为核心芯片,它同时具备了过负载保护、过电压保护、过温保护等功能,在很大程度上简化了电路.在这些的基础上运用脉冲宽度调制(PWM)的原理来完成设计,脉宽调制是通过固定脉冲周期,改变占空比来控制MOSFET管导通和断开的比率从而控制输出。
使得电路更简单,精度更高,同时也能满足不同的电器对输入电范围,输出电压大小不同的要求. 为了实现电压输出的稳定,同时考虑到各国的市电电压和频率的不同,电路中集合了很多模块,比如EMI滤波电路、变压电路、输出整流滤波电路、光电耦合反馈回路、尖峰电压吸收回路等。
这样不但可以提高电路的精度和效率,同时也使得电路稳定性和安全性得到大幅度的提高.该电路具有宽电压输入,多路稳定输出、纹波和噪声可控制等优点.在完成电路的研究和焊接后进行了PCB板的测试,通过不断的改进与完善,最终得到的结果基本符合预期,效果比较理想。
关键词:反激式,开关电源,脉宽调制,拓扑结构,电源适配器目录摘要 ....................................................... 错误!未定义书签。
毕业设计题题:小功率开关电源技术的设计学校:烟台汽车工程职业技术学院系别:电子工程系专业:生产过程自动化班级: 08341 学号:学生:张克伟指导老师:何晓华2011年4月课题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。
电力电子技术的发展,特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展,将开关电源的工作频率提高到相当高的水平,使其具有高稳定性和高性价比等特性。
开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务,信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求,从而促进了开关电源技术的发展。
本次设计采用典型的反激式开关电源结构设计形式,以UC3842作为控制核心器件,运用脉宽调制的基本原理,并采用辅助电源供电方式为其供电,有利于增大主电源的输出功率。
采用场效应管作为开关器件,其导通和截止速度很快,导通损耗小,这就为开关电源的高效性提供保障。
同时,电路中辅以过压过流保护电路,为系统的安全工作提供保障,本电路注意改善负载调整率,降低了电磁串扰,达到绿色环保的目的。
输出电压可调,使其可适用于不同场合。
目次1 引言 (1)2 系统方案选择和论证 (2)2.1 设计要求 (2)2.2系统基本方案 (2)2.3方案选择和论证 (3)2.3.1 主电路方案 (3)2.3.2 主电路功率模块 (6)2.3.3 控制电路的选择 (8)2.3.3 系统方案确定 (9)3 系统设计与实现 (10)3.1系统硬件的基本组成 (10)3.2 主要单元的电路设计 (10)3.2.1 主要电路部分电路设计 (10)3.2.2 控制回路单元的设计 (15)4 主要元件介绍 (17)4.1 光电耦合器 (17)4.2肖特基二极管 (18)4.3 基准电压 (19)4.4 UC3842介绍 (20)结论 (22)参考文献 (22)附录一元器件清单 (23)附录二总原理图 (24)1 引言电是工业的动力,是人类生活的源泉。
开关电源设计毕业论文一、内容综述随着科技的飞速发展,开关电源设计已成为现代电子设备不可或缺的一环。
本文将带你走进开关电源设计的世界,一探其奥妙和实用之处。
在这里我们不仅仅是研究技术,更是在寻找实用性和性能之间的平衡。
我们所关心的不仅是理论数据,更是其在现实应用中的表现。
首先我们要了解开关电源设计的基本概念和原理,了解电源在电子设备中的角色和功能后,我们就会知道电源不仅仅是设备运行的能源供应者,更是整个设备稳定性的关键。
开关电源设计就是在这个基础上,通过技术和创新来提升电源的性能和效率。
1. 开关电源的背景和意义开关电源在我们的日常生活中可以说是无处不在,从家庭电器的使用到工业设备的运行,再到数据中心的高效运作,开关电源都是不可或缺的重要角色。
为什么我们会对开关电源的研究这么重视呢?这里面可是有深意的,听我慢慢道来。
2. 开关电源设计的研究现状和发展趋势开关电源设计在现代电子领域可是风头正劲的话题,大家都知道,开关电源是我们生活中电子产品的心脏,它不断地为我们身边的电子设备输送“能量”。
那么现在开关电源设计的研究现状是怎样的呢?随着科技的飞速发展,开关电源设计技术也在不断进步。
虽然传统的开关电源设计已经能满足一些基本需求,但随着人们对电子设备性能要求的提高,新的技术和方法也在不断涌现。
例如智能化、小型化、高效化已成为当下开关电源设计的重要方向。
3. 论文研究的目的、内容和方法首先写这篇论文的目的,就是想通过研究和设计开关电源,解决现实中遇到的一些问题,比如电源效率不高、稳定性不好等等。
毕竟开关电源在我们的日常生活中应用广泛,涉及到很多领域,比如计算机、通信、家电等等。
所以研究开关电源设计,不仅具有理论价值,还有很大的实际意义。
那么我们研究的内容是什么呢?简单来说就是分析开关电源的工作原理,研究其设计过程,然后设计出一个既实用又高效的开关电源。
在这个过程中,我们还要研究不同材料的选用、电路设计、散热方案等等。
12V10A开关电源设计论文开关电源是一种能够将电能转化为可用于电子设备的稳定而高效的直流电源的设备。
它具有高效率、体积小、重量轻和可靠性高等优点,被广泛应用于计算机、通信设备、家用电器等领域。
本文将介绍一种12V10A开关电源的设计方案。
该电源具有输出电压为12V、输出电流为10A的特点,适用于较大功率需求的电子设备。
设计思路主要包括输入和输出的电路设计、开关电源主控电路设计以及保护电路的设计。
首先,输入电路的设计是为了满足开关电源的供电要求。
一般来说,开关电源的输入电压范围较广,设计时需要考虑到输入电压的波动范围。
在本设计中,我们选择了输入电压范围为AC220V的家用电源。
接下来是输出电路的设计。
在输出电路设计中,我们需要考虑到电流的稳定性和负载适应性。
为了确保输出电流的稳定性,我们采用了稳压器作为输出电路的核心元件。
同时,为了满足不同负载条件下的输出要求,我们设计了电流调节器,可以根据负载的不同自动调节电流输出。
除了输入和输出电路的设计,开关电源还需要有一个主控电路来控制开关管的开关状态。
在本设计中,我们采用了PWM控制器作为主控芯片,通过调节PWM的占空比来控制开关管的导通时间。
同时,为了提高电源的效率,我们还引入了反馈电路,通过测量输出电压与设定值之间的差异,实现对开关管的控制。
最后是保护电路的设计。
为了确保开关电源的稳定和安全运行,我们设计了过压保护、过流保护、过载保护等多重保护电路。
在过压和过流的情况下,保护电路会及时切断开关管的导通,避免电流过大造成设备损坏。
综上所述,本文针对12V10A开关电源设计方案进行了详细的介绍。
通过输入和输出电路、主控电路以及保护电路的设计,可以保证电源的稳定性和可靠性,满足较大功率需求的电子设备的供电要求。
目录一、摘要1、开关电源概述2、开关电源的发展3、开关电源的基本构成及分类4、开关电源的电路组成及功能二、开关电源的PWM1、开关电源PWM的五种反馈控制模式2、三种经典型号控制集成芯片:UC3842、TL494、SG3525三、开关电源的电磁兼容性与可靠性1、开关电源的电磁电磁兼容技术2、开关电源的噪声3、开关电源的EMC设计四、开关电源的计算机辅助分析与计算五、直流开关电源设计1、直流开关电源原理及特点2、直流开关电源的保护六、参考文献开关电源设计相关电源,即提供电能的设备,主要分三类:一次电源(将其它能量转换为电能),二次电源和蓄电池。
其中,二次电源指的是把输入电源(由电网供电)转换为电压、电流、频率、波形及在稳定性、可靠性(含电磁兼容,绝缘散热,不间断电源,智能控制)等方面符合要求的电能供给负载。
电子设备都离不开可靠的电源。
开关电源由于具有效率高、体积小、重量轻的特点,近年来获得了飞速发展。
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,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和功率开关器件(如MOS-FET)等构成。
简单的说:就是开关型直流稳压电源。
开关电源把直流电源或交流电源通过它可以获得一个稳定的直流电压源。
它具有效率高,输出电压稳定,交流纹波小,体积小和重量轻的许多优点。
开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
它们的功能是:1.输入电网滤波器:消除来自电网,如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
2.输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供直流电压。
开关电源的设计毕业论文开关电源的设计一、引言开关电源是现代电子设备中常用的电源供应方式之一,其具有高效率、小体积和稳定性好等优点,在各个领域得到广泛应用。
本文将探讨开关电源的设计方法和关键技术,以及其在毕业论文中的应用。
二、开关电源的基本原理开关电源的基本原理是利用开关管(MOSFET)的开关特性,通过周期性开关和关闭来调整输入电压,从而实现对输出电压的稳定控制。
其主要由输入滤波电路、整流电路、功率变换电路、输出滤波电路和控制电路等组成。
三、开关电源设计的关键技术1. 开关管的选型开关管是开关电源中最关键的元件之一,其性能直接影响到整个电源的效率和稳定性。
在选型时需要考虑开关管的导通电阻、开关速度和耐压能力等因素,以满足设计要求。
2. 控制电路的设计控制电路是开关电源中的核心部分,其主要功能是对开关管的开关频率和占空比进行控制。
常用的控制方法有脉宽调制(PWM)和频率调制(FM)等。
在设计过程中需要考虑控制电路的稳定性和抗干扰能力。
3. 输出滤波电路的设计输出滤波电路主要用于滤除开关电源输出端的高频噪声和纹波,以保证输出电压的稳定性和纹波系数的要求。
常用的滤波电路包括LC滤波电路和Pi型滤波电路等,设计时需要根据具体应用场景选择合适的滤波电路结构。
四、开关电源在毕业论文中的应用开关电源在毕业论文中的应用非常广泛,可以用于各种电子设备的电源供应,如无线通信设备、嵌入式系统和工业自动化设备等。
在毕业论文中,可以通过对开关电源的设计和优化,提高电源的效率和稳定性,从而为论文的研究成果提供可靠的电源支持。
五、开关电源设计的挑战和发展趋势开关电源设计面临着一些挑战,如电磁干扰、温升和成本等问题。
为了应对这些挑战,研究人员正在不断提出新的设计方法和技术,如谐振开关电源、多电平开关电源和混合开关电源等。
未来,开关电源设计将更加注重节能、高效和可靠性,以满足不断发展的电子设备需求。
六、结论开关电源是一种高效、小体积和稳定性好的电源供应方式,在毕业论文中具有重要的应用价值。
开关电源设计毕业论文开关电源设计毕业论文开关电源是一种常见的电源转换装置,其具有高效率、小体积、轻重量等优点,被广泛应用于各种电子设备中。
本篇文章将从开关电源的基本原理、设计流程和优化方法等方面,探讨开关电源设计的关键要点。
一、开关电源的基本原理开关电源的基本原理是通过开关器件(如MOSFET、IGBT等)的开关操作,将输入电源的直流电压转换为需要的输出电压。
其核心是开关元件的开关频率和占空比控制。
二、开关电源的设计流程1. 确定设计需求:根据实际应用需求,确定输出电压、电流、稳定性等参数。
2. 选择开关元件:根据设计需求和预算,选择合适的开关元件,考虑其导通电阻、开关速度等指标。
3. 控制电路设计:设计反馈回路和控制电路,实现对开关元件的开关频率和占空比的精确控制。
4. 输入输出滤波电路设计:设计输入和输出滤波电路,提高开关电源的稳定性和抗干扰能力。
5. 保护电路设计:设计过压、过流、过温等保护电路,保证开关电源的安全可靠性。
6. PCB设计:将以上设计内容转化为实际的PCB布局和线路连接,注意电路的分布和布线的合理性。
7. 调试和优化:根据实际情况,对开关电源进行调试和优化,提高其性能和效率。
三、开关电源设计的优化方法1. 提高开关元件的效率:选择低导通电阻、低开关损耗的开关元件,如采用硅碳化物(SiC)材料的MOSFET。
2. 优化控制电路:采用先进的控制算法,如PID控制算法,提高开关电源的稳定性和响应速度。
3. 降低开关电源的噪声和干扰:合理设计输入输出滤波电路,加入滤波电容和电感等元件,减少电源的纹波和噪声。
4. 优化保护电路:设计精确的保护电路,确保开关电源在故障情况下能够及时切断输出,避免对设备和用户的损害。
5. 优化PCB布局和线路连接:合理布置电路元件,减少线路的长度和阻抗,提高开关电源的工作效率和稳定性。
总结:开关电源设计是电子工程师在实际工作中常常遇到的问题之一。
本文从开关电源的基本原理、设计流程和优化方法等方面进行了探讨。
毕业论文开关电源开关电源是一种常见的电源供应器件,其主要功能是将交流电转换为直流电,为各种电子设备提供稳定的电源。
在现代科技快速发展的背景下,开关电源的应用范围越来越广泛。
本文将从开关电源的原理、特点、应用以及未来发展等方面进行探讨。
一、开关电源的原理开关电源的工作原理主要是通过开关管的开关动作来控制输入电源与输出负载之间的连接和断开,从而实现电源的转换。
开关电源主要由输入滤波电路、整流电路、功率变换电路和输出滤波电路等组成。
其中,输入滤波电路用于滤除输入电源中的杂波,整流电路将交流电转换为直流电,功率变换电路通过开关管的开关动作来控制电源的输出,输出滤波电路用于滤除输出电源中的杂波,从而提供稳定的直流电源。
二、开关电源的特点1. 高效率:开关电源具有较高的能量转换效率,通常可以达到90%以上,相比于传统的线性电源,能够更好地节约能源。
2. 小体积:开关电源采用了高频开关技术,使得整个电源的尺寸更小,适合应用于体积有限的场合。
3. 轻量化:由于开关电源采用了高频变压器,使得整个电源的重量更轻,便于携带和安装。
4. 稳定性好:开关电源具有较好的稳定性,能够在较大负载变化范围内保持输出电压的稳定。
5. 多功能:开关电源具有多种保护功能,如过载保护、过压保护、短路保护等,能够有效保护电子设备的安全运行。
三、开关电源的应用开关电源广泛应用于各种电子设备中,如计算机、通信设备、工控设备、医疗设备、汽车电子等。
在计算机领域,开关电源能够为主机、显示器、硬盘等提供稳定的电源;在通信设备领域,开关电源能够为交换机、路由器、无线基站等提供稳定的电源;在工控设备领域,开关电源能够为PLC、变频器等提供稳定的电源;在医疗设备领域,开关电源能够为医疗器械、医疗监护设备等提供稳定的电源;在汽车电子领域,开关电源能够为车载音响、导航系统等提供稳定的电源。
四、开关电源的未来发展随着科技的不断进步,开关电源在未来的发展中也将迎来更多的机遇和挑战。
开关电源设计摘要摘要内容:本论文题目是学校根据学生的实际情况和所学的专业而设计的,它体现了学校对学生的理论知识和实践动手能力的考察。
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。
显然,那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。
取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
本论文共分七章,内容包括:开关电源概述,输入电路,隔离单端反激式变换器电路,UC3842的原理及技术参数,UC3842常用的电压反馈电路的选用,UC3842在开关电源电路的应用,电源市场的概况。
【关键词】:变压器滤波过载目录第1章开关电源概述1.1 开关电源的产生与发展 (5)1.2 隔离式高频开关电源 (5)1.3 开关电源所用的术语 (6)第2章输入电路2.1 电压倍压整流技术 (9)2.2 输入保护器件 (9)2.3 输入阳间电压保护 (10)第3章隔离单端反激式变换器电路3.1 单端反激式变换器电路中的开关晶体管 (12)3.2 单端反激式变换器电路中的变压器绕组 (13)第4章 UC3842的原理及技术参数4.1 原理与特点 (15)4.2 工作描述 (16)4.3 技术参数 (19)第5章 UC3842常用的电压反馈电路的选用5.1 概述 (23)5.2 UC3842常用的电压反馈电路 (23)5.2.1 输出电压直接分压作为误差放大器的输入 (23)5.2.2 辅助电源输出电压分压作为误差放大器的输入 (24)5.2.3 采用线性光偶改变误差放大器的输入误差电压 (25)5.2.4 结语 (27)第6章 UC3842在开关电源电路的应用6.1 UC3842 组成的开关电源电路………………………………………………………286.1.1 启动过程………………………………………………………………………296.1.2 稳压过程 (29)6.1.3 过流保护原理 (30)6.1.4 过压保护原理…………………………………………………………………316.1.5 开关保护电路…………………………………………………………………316.1.6 起动电路的设计 (31)6.1.7 反馈绕组的设计 (31)6.2 显示器开关电源电路 (32)6.2.1 特点 (32)6.2.2 采用开关稳压电源激励行输出的优缺点如下 (32)6.2.3 UC3842在显示器电路的应用 (33)第7章电源市场的概况7.1 直流稳压电源(出口)购市场概况 (34)7.2 开关电源的市场概况 (35)7.2.1开关电源的市场规模 (35)7.2.2 开关电源的生产倾向 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (38)第1章开关电源概述1.1 开关电源的产生与发展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。
12V10A开关电源设计论文
标题:12V10A开关电源设计与研究
摘要:
本论文旨在设计与研究一种输出电压为12V、输出电流为10A的开关电源。
通过对开关电源的原理、构成以及设计细节的分析,我们展示了其电路设计、PCB布局和关键部件选取等关键步骤。
实验结果表明,所设计的开关电源可以有效稳定输出12V的电压和10A的电流,满足实际应用需求。
本论文对于学术研究者和工程技术人员在设计类似产品时具有一定的参考价值。
关键词:开关电源、设计、PCB布局、电路、稳定
第一章:引言
1.1研究背景
1.2研究目的
1.3研究内容
1.4研究方法
第二章:开关电源原理和构成
2.1开关电源基本原理
2.2开关电源构成要素介绍
2.3常见的开关电源拓扑结构
第三章:开关电源设计步骤
3.1输出电压和电流要求确定
3.2开关电源电路设计
3.3PCB布局设计
3.4关键部件选取
第四章:实验与结果
4.1实验设备与条件
4.2实验步骤
4.3实验结果分析
第五章:开关电源设计的改进及应用展望5.1设计改进
5.2应用展望
第六章:总结与展望
6.1总结
6.2存在问题及展望。
12v开关电源方案开关电源是一种常见的电源类型,广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍一种12V开关电源方案,详细描述其设计和实施过程。
I. 方案概述本方案旨在设计一个高效可靠的12V开关电源,以满足不同类型电子设备的供电需求。
方案包括以下几个方面:输入端的AC/DC转换模块、开关电源控制芯片、输出端的滤波电路和保护电路等。
II. 输入端设计输入端需要将交流电源转换为直流电源,提供给开关电源的输入端。
选择一款合适的AC/DC转换模块,其输入电压范围应在市电标准工作电压范围内,同时具备过压、过流和短路保护功能。
输入端还应连接滤波电容,以消除输入电源中的噪声并提供稳定的电压。
III. 开关电源控制芯片选择一款高性能的开关电源控制芯片,其具备过流保护、过压保护和过温保护等功能。
该芯片的设计应考虑电源效率和输出稳定性,同时支持外部调节输出电压。
在设计过程中,应仔细参考芯片厂商提供的数据手册和应用指南,确保设计的安全可靠。
IV. 输出端设计输出端需要提供稳定的12V直流电压。
为了保证输出电压的稳定性,可以采用LC滤波电路,包括电感和电容器,用于滤除输出中的高频噪声。
根据实际需求,可以增加多组输出端口,分别供给不同的电子设备。
V. 保护电路设计保护电路是保证开关电源稳定可靠工作的关键。
常见的保护功能包括过流保护、过压保护、过温保护以及短路保护等。
这些保护电路可以通过选择合适的保护元器件和调整参数设置来实现。
当出现异常情况时,保护电路将会触发,切断电源或提醒用户进行相应的处理。
VI. 效率和功率因数在设计过程中,应注重开关电源的效率和功率因数。
电源的效率直接影响其能量的利用率,高效率的设计有助于降低功耗和散热。
功率因数是衡量电源对电网的负载能力的重要指标,高功率因数设计有助于减少对电网的干扰。
VII. 安全性和可靠性考虑在设计开关电源时,安全性和可靠性是至关重要的。
应考虑使用符合安全标准的元器件和材料,并进行必要的安全测试和认证。
开关电源毕业论文开关电源毕业论文开关电源是一种常见的电源供应设备,其主要作用是将交流电转换为直流电,以供给各种电子设备使用。
在现代电子技术领域中,开关电源已经成为一种不可或缺的电源设备。
本篇论文将从开关电源的原理、应用领域和未来发展趋势等方面进行探讨。
一、开关电源的原理开关电源的工作原理是利用开关管的导通和截止来实现电源的开关动作。
其基本原理是通过控制开关管的导通时间和截止时间,使得输入电源的电能以一定的方式传递给输出负载。
开关电源的核心部件是开关管和控制电路,其中开关管负责控制电源的开关状态,控制电路负责控制开关管的导通和截止。
二、开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中,包括计算机、通信设备、工业自动化设备等。
在计算机领域,开关电源能够为主机、显示器和外部设备等提供稳定的电源供应,保证设备的正常运行。
在通信设备领域,开关电源可为基站、无线电台等提供稳定的电源,确保通信系统的正常运行。
在工业自动化设备领域,开关电源可为各种传感器、执行器等提供所需的电源,实现自动化控制。
三、开关电源的优势和挑战相比传统的线性电源,开关电源具有多种优势。
首先,开关电源具有高效率和小体积的特点,能够更好地适应现代电子设备的需求。
其次,开关电源具有稳定的输出电压和电流,能够有效保护电子设备的稳定性和安全性。
此外,开关电源还具有可调节的输出电压和电流,能够满足不同设备的需求。
然而,开关电源也面临着一些挑战。
首先,开关电源的设计和制造需要一定的专业知识和技术,对于一些小型企业来说,可能存在一定的难度。
其次,开关电源的工作频率较高,可能会产生一些电磁干扰,对其他电子设备造成影响。
此外,开关电源的可靠性和稳定性也需要不断提高。
四、开关电源的未来发展趋势随着科技的不断进步,开关电源在未来将面临更多的发展机遇和挑战。
首先,随着新能源技术的发展,开关电源将更好地适应可再生能源的利用,为新能源设备提供稳定的电源供应。
其次,随着物联网技术的普及,开关电源将更好地适应智能家居、智能城市等领域的需求,为各种智能设备提供可靠的电源保障。
开关电源的原理与设计毕业论文1.绪论 (1)1.1 开关电源的概念和分类 (1)1.1.1开关电源的概念 (1)1.1.2开关电源的分类 (3)1.2 开关电源设计中存在的问题与未来发展 (4)1.2.1开关电源中存在的问题 (4)1.2.2开关电源的发展趋势 (5)2.开关电源元器件的选用 (6)2.1 开关晶体管 (6)2.1.1功率开关MOSFET (6)2.1.2 绝缘栅双极型晶体管 (7)2.2 软磁铁氧体磁芯 (8)2.2.1磁性材料的基本特性 (9)2.2.2磁芯的结构与选用 (9)2.3 光电耦合器 (10)2.4 二极管 (12)2.4.1开关二极管 (13)2.4.2稳压二极管 (13)2.4.3快速恢复及超快速恢复二极管 (14)2.5 自动恢复开关 (14)2.6 热敏电阻 (15)3.开关电源的设计基础 (17)3.1 开关电源的控制方式 (17)3.1.1脉宽调制的基本原理 (17)3.1.2脉冲频率调制的基本原理 (18)3.2 各类拓扑结构电源分析 (19)3.3 谐振式电源与软开关技术 (24)3.3.1电路的谐振现象 (24)3.3.2谐振式电源的基本原理 (25)3.3.3谐振开关的动态过程分析 (27)3.3.4软开关技术及常见软开关拓扑简介 (31)3.4 其它软开关技术应用及发展概况 (36)4.开关电源设计 (38)4.1 开关电源集成控制芯片 (38)4.1.1芯片管脚排列及说明 (38)4.1.2芯片基本特性 (39)4.1.3芯片工作原理分析 (41)4.2 开关电源电路分析 (47)4.2.1开关电源电路原理图 (47)4.2.2开关电源各单元电路具体分析 (50)结论 (56)致谢 (57)参考文献 .............................................................. - 58 -1.绪论开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源,它具有体积小、重量轻、耗能低、使用方便等优点,在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业设备、医疗器械、家用电器等领域应用效果显著。
网络高等教育本科生毕业论文(设计)题目:开关电源的设计学习中心:陕西新城奥鹏学习中心层次:专科起点本科专业:电气工程及其自动化年级:秋季学号: ************学生:王建军指导教师:**完成日期: 2014年 1月 20日内容摘要开关电源因其高效节能引起社会各方面的重视,现已成为通用开关电源、专用开关电源及特种开关电源优选集成电路。
多年来对开关电源的核心单元—控制电路实现集成化是开关电源的发展方向,因此开关电源研究有很大的研究价值。
本文通过节能型恒流开关电源的工作原理,根据方案设计技术参数,给出了整体电路设计的理论依据;然后根据设计要求提出了整体电路的实现架构,并且阐述了整体电路工作原理和子电路的性能要求。
介绍了输入整流与滤波、变压器、功率开关管、控制器、保护电路、电流电压反馈网络、输出整流续流与滤波、稳压恒流输出模块。
最后,应用Multisim仿真软件对子电路模块和整体电路进行功能仿真验证,仿真结果满足要求,进一步验证理论分析和设计的正确性,也是设计理论与实践相结合的一次有价值的尝试。
关键词:开关电源;整流;仿真目录内容摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.2 国内外电源技术发展概况 (1)1.3 本课题要求及主要研究内容 (2)2 系统的整体方案分析选择 (4)2.1 组合式开关电源的结构 (4)2.2 组合式开关电源的原理分析 (5)2.2.1 斩波器电路 (5)2.2.2 推挽式变换器电路 (6)3电源主电路设计 (7)3.1 buck变换器 (7)3.1.1 buck工作原理 (7)3.1.2 buck变换器的参数计算 (8)3.2 推挽式变换器 (10)3.2.1 主从输出推挽拓扑的原理 (10)3.2.2 推挽式变换器存在的问题及解决方法 (12)3.2.3 功率变压器主要参数设计 (14)3.3输出整流滤波电路设计 (16)4 控制电路和保护电路的设计 (18)4.1控制电路方案比较选择 (18)4.2 控制电路设计 (22)4.2.1 buck控制电路设计 (22)4.2.2 推挽式控制电路设计 (26)4.2驱动电路设计 (29)4.3保护电路设计 (29)4.4缓冲电路设计 (31)4.5 自举电路设计 (32)5.系统的建模与仿真 (35)5.1 MATLAB简介 (35)5.2系统的建模 (35)5.3系统的仿真及结果分析 (37)结论 (44)参考文献 (45)1 绪论1.1 课题的背景及意义电源设备广泛应用于科学研究、经济建设、国防设施及日常生活等各个方面,是电子设备和机电设备的基础。
毕业综合实践题目:开关电源的设计(12V/10A)系别:电气电子工程系专业:电子信息工程技术班级:电子0901 学号: 09034106作者:胡虎指导老师:谢树林专业技术职务:教授2011年3月浙江温州温州职业技术学院毕业综合实践课题申报表温州职业技术学院毕业综合实践开题报告姓名:胡虎学号: 09034106 专业:电子信息工程技术课题名称:开关电源的设计(12V/10A)指导教师:谢树林2010年12月 20日目次1 引言 (1)2 系统方案选择和论证 (2)2.1 设计要求 (2)2.2系统基本方案 (2)2.3方案选择和论证 (3)2.3.1 主电路方案 (3)2.3.2 主电路功率模块 (6)2.3.3 控制电路的选择 (8)2.3.3 系统方案确定 (9)3 系统设计与实现 (10)3.1系统硬件的基本组成 (10)3.2 主要单元的电路设计 (10)3.2.1 主要电路部分电路设计 (10)3.2.2 控制回路单元的设计 (15)4 主要元件介绍 (17)4.1 光电耦合器 (17)4.2肖特基二极管 (18)4.3 基准电压 (19)4.4 UC3842介绍 (20)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录一元器件清单 (25)附录二总原理图 (26)附录三 PCB板图 (27)1 引言电是工业的动力,是人类生活的源泉。
电源是生产电的装置,表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等;在同一参数要求下,又有重量、体积、效率和可靠性等指标。
我们用的电,一般都需经过转换才能适合使用的需要,例如交流转换成直流,高电压变成低电压,大功率变换为小功率等。
按照电子理论,所谓AC/DC就是交流转化为直流;AC/AC称为交流变交流,即为改变频率;DC/AC称为逆变;DC/DC为直流变交流后再变为直流。
为了达到转换的目的,电源变换的方法是多样的。
自20世纪60年代,人们研发出了二极管、三极管半导体器件后,就用半导体器件进行转换。
所以,凡是用半导体功率器件作开关,将一种电源形态转换成另一种形态的电路,叫做开关变换电路。
在转换时,以自动控制稳压输出并有各种保护环节的电路,称为开关电源(Switching Power Supply)。
2 系统方案选择和论证2.1 设计要求在电压220V、50H Z,电压变化范围+15% ~ -20%条件下:(1)输出电压可调范围:+12V(2)最大输出电流:10A2.2系统基本方案开关电源通常由:输入电路、功率转换、输出电路、控制电路、频率振荡发生器五大部分组成。
如下图所示:图2-1开关电源系统框架图2.3方案选择和论证2.3.1 主电路方案根据高频变换器的工作方式,可分为正激式和反激式等多种。
高频变换器工作时是利用一功率开关器件的高速通断,从而使变换器进行能量传输。
当功率开关器件导通时,变换器进行能量传输,称为正激式;反之,即电子开关截止时,变换器进行能量传输,称为反激式。
方案一:采用正激式变换器开关电源正激式变换器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性,相对来说比较好,因此,工作比较稳定,输出电压不容易产生抖动,在一些对输出电压参数要求比较高的场合,经常使用。
图2-2正激式变换器工作原理图正激式变换器开关电源工作原理:所谓正激式变换器开关电源,是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时,变压器的次级线圈正好有功率输出。
图2-2是正激式变换器开关电源的简单工作原理图,图2-2中Ui是开关电源的输入电压,T是高频变压器,K是控制开关,L是储能滤波电感,C是储能滤波电容,D2是续流二极管,D3是削反峰二极管,R是负载电阻。
需要特别注意的是高频变压器初、次级线圈的同名端。
如果把高频变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反,图2-2就不再是正激式变换器开关电源了。
正激式变换器开关电源有一个最大的缺点,就是在控制开关K关断的瞬间开关高频变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势,这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。
因此,在图2-2中,为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件,在开关电源变换器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组,以及增加了一个削反峰二极管D3。
方案二:采用反激式变换器开关电源反激式变换器开关电源工作原理比较简单,输出电压控制范围比较大,因此,在一般电器设备中应用广泛。
所谓反激式变换器开关电源,是指当变换器的初级线圈被直流电压激励时,变换器的次级线圈没有向负载提供功率输出,而仅在变换器初级线圈的激励电压被关断后,才向负载提供功率输出,这种变换器开关电源称为反激式开关电源。
图2-3反激式变换器工作原理图Ui是开关电源的输入电压,T是高频变压器,K是控制开关,C是储能滤波电容,R是负载电阻。
图2-3(b)是反激式变换器开关电源的电压输出波形。
方案三:采用半桥式变换器为了减小开关三极管的电压承受电压,可以采用半桥式变换器,它是开关电源比较好的拓扑结构。
电容C1、C2与开关晶体管VT1、VT2组成变换器,如图2-4所示。
桥的对角线接高频变压器TR的初级绕组。
如果C1、C2容量、耐压均相等,在某一只开关晶体管导通时,绕组上的电压只有电源电压V in的一半。
在稳定的条件下,VT1导通,C1上的电压1/2 V in加在变压器的初级线圈上。
由于初级绕组和漏感的作用,电流继续流入初级绕组黑点标示端。
如果变压器初级绕组漏感储存的电能足够大,二极管VD6导通,钳位电压进一步变负。
在VD6导通的过程中,反激能量对C2进行充电。
连结点A的电压在阻尼电阻的作用下,以振荡形式最后回到中间值。
如果这时VT2的基极有触发脉冲,则VT2导通,初级绕组黑点标示端电压变负,Ip电流加上磁化电流流经初级绕组和VT2,然后重复前面的过程。
不同的是Ip变换了方向。
二极管VD5对三极管VT1的导通钳位,反激能量再对电容C1进行充电。
图2-4半桥式变换器工作原理图方案四:采用桥式变换器开关电源桥式变换器由4只开关晶体管组成,与半桥式变换器相比多了两只晶体管,如下图所示。
在一个电子开关周期中,4只晶体管中每一条对角线上的两只管子为一组。
它们的“开”和“关”与占空比有关。
当给VT1、VT3以等量触发脉冲时,两只晶体管同时导通,等到触发脉冲消失后,两只晶体管又同时截止。
电源电压经VT1流入变压器初级绕组Np,并经VT3到电源负极。
在这一过程中,变压器初级电流Ip逐渐升高。
这时,变压器的次级得到感应电压,使整流二极管VD1的电压上升,VD2的电压下降。
这一变化的快慢是由次级绕组Ns的漏感及二极管VD1、VD2的性能决定的。
输出大电流、低电压时,工作频率的影响更大。
由于变压器初级电压增加,次级绕组的感应电流也跟着上升,二极管VD2慢慢进入反向偏置状态,二极管VD1却进入正向导通,电感L的电压紧跟着上升。
L上的电感在反向电势的作用下,对变压器的初级绕组进行“磁化”,“磁化”的结果是使VT1、VT3截止。
VT2、VT4在V in电压的作用下趋向导通,又开始了新一轮的“开”和“关”工作循环。
桥式变换器和正激式变换器的输出电压相同。
图2-5桥式变压器2.3.2 主电路功率模块功率开关器的选择开关电源中的功率开关器件是影响电源可靠性的关键器件。
开关电源所出现的故障中约60%是功率开关器件损坏引起的。
用作开关的器件主要有大功率晶体管、MOSFET管与IGBT等。
方案一:MOSFET在开关电源中,用作开关功率管的MOSFET几乎全部都是N沟道增强型器件。
这是因为MOSFET是一种依靠多数载流子工作的单极性器件,不存在二次击穿和少数载流子的储存时间问题,所以具有较大的安全工作区、良好的散热稳定性和非常快的开关速度。
MOSFET在大功率开关电源中用作开关,比双极性功率晶体管具有明显的优势。
所有类型的有源功率因数矫正器都是为驱动功率MOSFET而设计的。
MOSFET功率管的特点(1)MOSFET 是电压控制型器件因此在驱动大电流时无需推动级,电路较简单;(2)输入阻抗高,可达 108Ω以上;(3)工作频率范围宽,开关速度快 ( 开关时间为几十纳秒到几百秒 ) 开关损耗小;(4)有较优良的线性区,并且 MOSFET 的输入电容比双极型的输入电容小得多,所以它的交流输入阻抗极高;噪声也小,最合适制作 Hi-Fi 音响;(5)功率 MOSFET 可以多个并联使用,增加输出电流而无需均流电阻。
方案二:绝缘栅双极性晶体管绝缘栅双极性晶体管(IGBT)是一种大电流密度、高电压激励的场控制器件,是高压、高速新型大功率器件。
它的耐压能力为600~1800V,电流容量为100~400A,关断时间低至0.2μs,在开关电源中作功率开关用,具有MOSFET与之不可比拟的优点。
IGBT的特点:(1)IGBT是一种电压控制的功率开关器件:IGBT等效于用MOSFET做驱动级的一种压控功率开关器件。
(2)IGBT比MOSFET的耐压高,电流容量大:IGBT导通时正载流子从P+层流人N型区并在N型区积蓄,加强了电导调制效应,这就使IGBT在导通时呈现的电阻比高压(300V以上)MOSFET低得多,因而IGBT容易实现高压大电流。
前级是个电流较小的MOSFET,允许导通电阻较大,Nˉ层可以适当地加厚,耐压可以提高。
(3)开通速度比MOSFET快:由于IGBT中小电流MOSFET的开通速度很快,在开通之初后级PNP型晶体管的基极电流上升很快,使IGBT的开通速度不但比双极性晶体管快,而且开通延迟时间td(on)比同容量的MOSFET还短。
(4)关断速度比MOSFET慢:虽然IGBT中前级MOSFET的关断速度很快,但后级PNP型晶体管是少子功率的开关器件,少数载流子要有复合、扩散和消失的时间,在电流迅速下降到约1/3时,下降速度明显变慢,俗称“拖尾”。
后级PNP 型管的集一射极之间有基一射极PN结压降和MOSFET的压降,故集一射极不进入深饱和状态,关断速度较快。
随着生产工艺的改进,关断速度也有明显的提高。
2.3.3 控制电路的选择方案一:TL494集成控制器TL494是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路,主要应用在各种开关电源中。
TL494管脚配置及其功能:TL494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
图2-6是它的管脚图,其中1、2脚是误差放大器I的同相和反相输入端;3脚是相位校正和增益控制;4脚为间歇期调理,其上加0~3.3V电压时可使截止时间从2%线怀变化到100%;5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容;7脚为接地端;8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12脚为电源供电端;13脚为输出控制端,该脚接地时为并联单端输出方式,接14脚时为推挽输出方式;14脚为5V基准电压输出端,最大输出电流10mA;15、16脚是误差放大器II的反相和同相输入端。