开关电源心得

开关电源心得
开关电源心得

班级:电气技术姓名:张学号:

单端反激式开关电源设计

原理图

一、电路组成及工作原理

、电路组成

根据要求,本次设计控制电路形式为反激式,单端反激式电路比正激式开关电源少用一个大储能滤波电感以及一个续流二极管,因此其体积小,且成本低。此电源设计要采用的是反激式的开关管连接方式,并且开关电源的触发方式是它激式。电源开关频率的选择决定了变换器如开关损耗、门极驱动损耗、输出整流管的损耗会越来越突出,对磁性材料的选择和参数设计的要求也会越苛刻。另外,高频下线路的寄生参数对线路的影响程度难以预料,整个电路的稳定性、运行特性以及系统的调试会比较困难。在本电的特性。开关频率越高,变压器、电感器的体积越小,电路的动态响应也越好。但随着频率的提高,诸源中,选定工作频率为100 。

、工作原理

一、开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。

二、与线性电源相比,开关电源更为有效的工作过程是通过斩波,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。如图所示。

三、控制器的主要目的是保持输出电压稳定,其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器,可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于,误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压脉冲宽度转换单元。

四、开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换。

尽管它们各部分的布置差别很小,但是工作过程相差很大,在特定的应用场合下各有优点。

二、心得体会

忙忙碌碌了许久,通过对开关电源相关知识的了解及查阅,我对其有了相当大的知晓,首先可以确认的是,开关电源在我们生活中必不可少,其应用的范围很广。与其相对的还有一种铁芯变压器电源,为此我来将开关电源与其比较下有些什么优点:一是节能。绿色电源是开关电源中用途最为广泛的电源,它的效率一般可达到85%,质量好的可以达到95%甚至更高,而铁芯变压器的效率只有70%或者更少。最近欧盟和美国消费者协会统计,美国一般家用电器和工业电气设备的单机能源消耗指数大于92%。美国的“能源之星”对电子镇流器、开关电源以及家用电器的效率都制定有很仔细的、非常严格的规章条款。二是体积小,重量轻。据统计,100W的铁芯变压器的重量为1200g 左右,体积达350,而100W的开关电源的重量只有250g,而且敞开式的电源更轻,体积不大铁芯变压器的1/4。三是开关电源具有各种保护功能,不易损坏。而其他的电源由于本身原因或使用不当,发生短路或断路的事故较多。四是改变输出电流,电压比较容易,且稳定、可控。五是根据人们的要求,可设计出各种具有特殊功能的电源,以满足人们的需要。

通过这次课程设计使我懂得了理论知识与实践相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,从理论中得出结论,才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力。在设计的过程中遇到的问题可以说是困难重重,难免会遇到各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握的不够牢固,比如说不懂一些元器件的使用方法,对电路的焊接掌握的不好通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。

开关电源课程设计报告

现代电源技术课程实践报告 院系:物理与电气工程学院 班级:电气自动化一班 姓名: 李向伟 学号: 111101007 指导老师:苗风东

一、设计要求 (1)输入电压:AC220±10%V (2)输出电压: 12V (3)输出功率:12W (4)开关频率: 80kHz 二、反激稳压电源的工作原理

图2-1 反激稳压电源的电路图 三、 反激电路主电路设计 (1)(1)Np Vdc Ton Vo Tr Nsm -=+ (3-1) 1. 反激变压器主电路工作原理 反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM 模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM

模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计. 1)工作过程: S 开通后,VD 处于断态,W1绕组的电流线性增长,电感储能增加; S 关断后,W1绕组的电流被切断,变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD 向输出端释放。 反激电路的工作模式: 反激电路的理想化波形 S u S i S i V D t o t o ff t t t t U i O O O O 反激电路原理图

高效率开关电源设计实例.pdf

高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中,包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的,所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心,因为很多是有专利的,可能需要直接付专利费给专利持有人,或在购买每 一片控制IC芯片时,支付附加费用。在将这些电源引入生产前,请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计,它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时,必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小,一般同步控制器在 系统性能上各有千秋,使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定,除非认真读过数据手册。例如,每当作者试图设计一个同步整流变换器,并试图使 用现成买来的IC芯片时,3/4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说,当发现现成方案不能满足需求时,是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围: DC+10~+14V 输出电压: DC+5.0V 额定输出电流: 2.0A 过电流限制: 3.0A 输出纹波电压: +30mV(峰峰值) 输出调整:±1% 最大工作温度: +40℃ “黑箱”预估值 输出功率: +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率: Pout/估计效率=10.0W/0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0.5=0.5W 续流二极管损耗: (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W/10V=1.1lA 高输入电压时: 11.1W/14V=0.8A 估计峰值电流: 1.4Iout(rated)=1.4×2.0A=2.8A 设计工作频率为300kHz。

开关电源测量的经验总结

电子器件的电源测量通常情况是指开关电源的测量(当然还有线性电源)。讲述开关电源的资料非常多,本文讨论的内容为PWM开关电源,而且仅仅是作为测试经验的总结,为大家简述容易引起系统失效的一些因素。因此,在阅读本文之前,已经假定您对于开关电源有一定的了解。 1 开关电源简述 开关电源(Switching Mode Power Supply,常常简化为SMPS),是一种高频电能转换装置。其功能是将电压透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。 开关电源的拓扑指开关电源电路的构成形式。一般是根据输出地线与输入地线有无电气隔离,分为隔离及非隔离变换器。非隔离即输入端与输出端相通,没有隔离措施,常见的DC/DC变换器大多是这种类型。所谓隔离是指输入端与输出端在电路上不是直接联通的,使用隔离变压器通过电磁变换方式进行能量传递,输入端和输出端之间是完全电气隔离的。 对于开关变换器来说,只有三种基本拓扑形式,即: ● Buck(降压) ● Boost(升压) ● Buck-Boost(升降压) 三种基本拓扑形式,是电感的连接方式决定。若电感放置于输出端,则为Buck 拓扑;电感放置于输入端,则是Boost拓扑。当电感连接到地时,就是Buck-Boost拓扑。 2 容易引发系统失效的关键参数测试 以下的测试项目除了是指在静态负载的情况下测试的结果,只有噪声(noise)测试需要用到动态负载。

2.1 Phase点的jitter 图一 对于典型的PWM开关电源,如果phase点jitter太大,通常系统会不稳定(和后面提到的相位裕量相关),对于200~500K的PWM开关电源,典型的jitter 值应该在1ns以下。 2.2 Phase点的塌陷 有时候工程师测量到下面的波形,这是典型的电感饱和的现象。对于经验不够丰富的工程师,往往会忽略掉。电感饱和会让电感值急剧下降,类似于短路了,这样会造成电流的急剧增加,MOS管往往会因为温度的急剧增加而烧毁。这时需要更换饱和电流更大的电感。 图二 2.3 Shoot through测试

高效率开关电源设计实例

高效率开关电源设计实 例 文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中,包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的,所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心,因为很多是有专利的,可能需要直接付专利费给专利持有人,或在购买每一片控制IC芯片时,支付附加费用。在将这些电源引入生产前,请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计,它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时,必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小,一般同步控制器在系统性能上各有千秋,使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定,除非认真读过数据手册。例如,每当作者试图设计一个同步整流变换器,并试图使用现成买来的IC芯片时,3/4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说,当发现现成方案不能满足需求时,是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围: DC+10~+14V 输出电压: DC+ 额定输出电流: 过电流限制: 输出纹波电压: +30mV(峰峰值) 输出调整:±1% 最大工作温度: +40℃ “黑箱”预估值 输出功率: +*2A=(最大) 输入功率: Pout/估计效率=/= 功率开关损耗* 0.5= 续流二极管损耗:*= 输入平均电流 低输入电压时/10V= 高输入电压时:/14V=0.8A 估计峰值电流: 1.4Iout(rated)=1.4×2.0A=2.8A 设计工作频率为300kHz。

开关电源拓扑结构详解

开关电源拓扑结构详解 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 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。 对于图1-2,如果不看控制开关T和输入电压Ui,它是一个典型的反г 型滤波电路,它的作用是把脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值。 串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为: 1.2. 并联式结构 并联——在主回路中,相对于输入端而言,开关器件(下图中所示的开关三极管T)与输出端负载成并联连接的关系。 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对电感器L充电,同时续流二极管D关断,负载R靠电容器存储的电能供电;当开关管T关断时,续流二极管D导通,输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后,通过续流二极管D对负载R供电,并同时对电容器C充电。

开关电源课程设计

电气与电子信息工程学院 《电力电子装置设计与制作课程设计报告》 课设名称:开关直流升压电源(BOOST)设计 专业名称:电气工程及其自动化 班级: 学号: 姓名: 指导教师: 课设时间: 课设地点: 电气与电子信息工程学院

《电力电子装置设计与制作》课程设计任务 书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作部门: 一、课程设计题目: 开关直流升压电源(BOOST)设计 二、课程设计内容 根据题目选择合适的输入输出电压进行电路设计,在Protel或OrCAD软件上进行原理图绘制;满足设计要求后,再进行硬件制作和调试。如实验结果不满足要求,则修改设计,直到满足要求为止。 题目:开关直流升压电源(BOOST)设计 主要技术指标: 1)输入交流电压220V(可省略此环节)。 2)输入直流电压在11-12V之间。 3)输出直流电压17V,输出电压纹波小于2%。 4)输出电流1A。 5)采用脉宽调制PWM电路控制。 目录

摘要 (5) 第一章方案选择和方案论证 (7) 1.系统方案设计 (7) 2.方案论证 (7) 第二章主电路计算和器件选择 (8) 1.设计要求 (8) 2.选择开关管的频率 (8) 3.占空比计算 (8) 4.电感的计算(按D=35.29%) (8) 5.电容的计算 (8) 6.电感峰值电流的计算(按D=35.29%) (8) 7.开关管的选择 (8) 8.开关损耗的计算(按D=35.29%) (9) 9.二极管的选择 (9) 10.电阻的计算 (9) 第三章系统功能及原理 (10) 1.系统功能 (10) 2. boost电路工作原理 (10) 第四章各模块的功能和原理 (13) 1. TL494工作原理 (13) 2. 开关频率的计算 (13) 第五章 MATLAB仿真 (15) 1.仿真原理图 (15) 2.仿真结果 (15) 3.仿真结果分析 (16) 第六章实验结果以及分析 (17) 1.实验结果 (17) 2.结果分析 (17) 第七章硬件电路 (18) 1.焊接电路主电路图 (18) 2.焊接电路控制电路图 (18)

爱浦AC-DC模块电源设计心得

电源设计心得 Q1:如何来评估一个系统的电源需求 Answer:对于一个实际的电子系统,要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压,输出电压和电流,还要仔细考虑总的功耗,电源实现的效率,电源部分对负载变化的瞬态响应能力,关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波,还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的,效率高了,在负载功耗相同的情况下总功耗就少,对于整个系统的功率预算就非常有利了,对比LDO和开关电源,开关电源的效率要高一些。同时,评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率,还要关注轻负载的时候效率水平。 至于负载瞬态响应能力,对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求,因为当CPU突然开始运行繁重的任务时,需要的启动电流是很大的,如果电源电路响应速度不够,造成瞬间电压下降过多过低,造成CPU运行出错。 一般来说,要求的电源实际值多为标称值的+-5%,所以可以据此计算出允许的电源纹波,当然要预留余量的。 散热问题对于那些大电流电源和LDO来说比较重要,通过计算也是可以评估是否合适的。 Q2:如何选择合适的电源实现电路 Answer:根据分析系统需求得出的具体技术指标,可以来选择合适的电源实现电路了。一般对于弱电部分,包括了LDO(线性电源转换器),开关电源电容降压转换器和开关电源电感电容转换器。相比之下,LDO设计最易实现,输出纹波小,但缺点是效率有可能不高,发热量大,可提供的电流相较开关电源不大等等。而开关电源电路设计灵活,效率高,但纹波大,实现比较复杂,调试比较烦琐等等Q3:如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数 Answer:很多的未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理,比如担心开关电源的干扰问题,PCB layout问题,元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用一个开关电源设计还是非常方便的。 一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,也简化了PCB设计,但是设计的灵活性就减少了一些。 开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统,所以一般都会有一个反馈输出

开关电源工作原理详细解析

开关电源工作原理详细解析 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。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言,AC输入电压可以在进入变压器之前升压(升压前一般是50-60 KHz)。随着输入电压的升高,变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是,我们经常所说的―开关电源‖其实是―高频开关电源‖的缩写形式,和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。

新版开关电源课程设计样本

青 岛 科 技 大 学 本 科 课 程 设 计 题 目 _______________________________ 指导教师__________________________ 辅导教师__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号__________________________ ______________________________学院 ____________________________专业________________班 ______年 ___月 ___日 开关电源电路设计 张伟 张伟 瞿润平 自动化与电子智能电网信息工程 142 7 10

目录 任务书 (2) 一、开关电源主电路的设计及参数计算 (4) 1.主电路的选型 (4) 2.变压器设计计算 (8) 3.开关器件的选择 (10) 4.整流二极管的选择 (11) 二、开关电源控制电路的设计 (12) 1.控制电路的组成 (12) 2.控制模式的选择 (13) 3. PWM集成控制器的选择 (13) 4. 控制电路的整体设计 (15) 三、附录············································ 四、参考文献········································

开关电源技术课程设计 摘要 当前开关电源的使用对象涵盖了包括空间技术、计算机、通信、仪器仪表、汽车电子、照明电器及家用电器等领域, 几乎能够说是只要有电子产品的地方就有开关电源的用武之地。本文以主电路元器件、变压器的计算和选型, 以及控制电路设计。 等介绍开关电源电路。 关键字: 主电路的选型、变压器设计计算、开关器件及整流二极管、滤波电容的计算 一、课程设计的目的 经过开关电源技术的课程设计达到以下几个目的: 1、培养学生文献检索的能力, 特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 二、课程设计的要求 1. 题目

开关电源基础学习知识原理及各功能电路详解

开关电源原理及各功能电路详解 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下: 开关电源电路方框图 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC输入整流滤波电路原理:

输入滤波、整流回路原理图 ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。 2、DC输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的

电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容,L2、L3为差模电感。 ②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET (MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图:

模电课程设计—开关电源

《模拟电子线路》 课程设计报告 题目:基于TL3842的升压电路设计班级:12电信本2 学号:1111111111 姓名:XXX 同组成员:姚X阳、严X涛 指导教师:X琼、X文X 2014年6月25日

目录 1 课程设计目的 (1) 2 题目描述和要求 (1) 3 电路设计 (1) 3.1 系统设计思路 (1) 3.2 Boost电路结构分析 (3) 3.3 推导与计算 (5) 4 LTspice仿真 (6) 5 电路焊接与调试 (8) 5.1 元件清单 (8) 5.2 电路焊接 (9) 5.3 电路测试 (9) 6 总结 (12) 7 指导教师意见 (13) 参考文献 (13)

基于TL3842的升压电路 1 课程设计目的 模拟电子线路课程设计是对自身的模拟电子线路知识的一个检验,基础知识扎实与否很大程度决定了设计出来的产品效果,若出现问题可运用所学过的知识进行判断修改,具体目的如下。 (1)加强对模拟电路知识的运用。 (2)学习Proteus、LTspice等仿真软件的使用。 (3)会运用LTspice工具对所做出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计。 (4)通过查阅元件手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则,找到最合适电路的元器件。 (5)熟悉电子仪器的正确使用方法,能够分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的意外问题。 (6)学会撰写课程设计报告。 2 题目描述和要求 开关电源是一种效率高、功耗小、稳定性可靠性高的电源,相比线性稳压电源有点明显,因此与时俱进,我们小组决定做开关电源,具体描述如下。(1)课程设计题目:利用TL3842制作一个BOOST DC-DC变换器,即升压式开关电源。 (2)课程设计要求:输入直流电压Vmin=18V,Vmax=30V。输入稳定的36V直流电压,并且纹波电压V<10mV。 3 电路设计 3.1 系统设计思路 在实际应用中经常会涉及到升压电路的设计,对于较大的功率输出,如70W 以上的DC/DC升压电路,由于专用升压芯片内部开关管的限制,难于做到大功率升压变换,而且芯片的价格昂贵,在实际应用时受到很大限制。考虑到Boost升压结构外接开关管选择余地很大,选择合适的控制芯片,便可设计出大功率输出的

电力电子课程设计心得-单端反激式输出开关电源设计【模版】

电力电子技术课程设计报告

单端反激式单路输出开关电源 一、设计任务及要求 本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的单端反激式开关电源。我们设计的反激式开关电源的输入是180V,输出是10V。要求画出必要的设计电路图,进行必要的电路参数计算,完成电路的焊接任务,并具有1A的带负载能力以及过流保护功能。 二、设计原理及思路 1、反激变换器工作原理 假设变压器和其他元器件均为理想元器件,稳态工作下: (1)当有源开关Q导通时,变压器原边电流增加,会产生上正下负的感应电动势,从而在副边产生下正上负的感应电动势,无源开关VD1因反偏而截止,输出由电容C向负载提供能量,而原边则从电源吸收电能,储存于磁路中。 (2)当有源开关Q截止时,由于变压器磁路中的磁通不能突变,所以在原边会感应出上负下正的感应电动势,而在副边会感应出上正下负的感应电动势,故VD1正偏而导通,此时磁路中的存储的能量转到副边,并经二极管VD1向负载供电,同时补充滤波电容C在前一阶段所损失的能量。输出滤波电容除了在开关Q导通时给负载提供能量外,还用来限制输出电压上的开关频率纹波分量,使之远小于稳态的直流输出电压。 U o 图 1 反激变换器的原理图 反激变换器的工作过程大致可以看做是原边储能和副边放电两个阶段。原边电流和副边电流在这两个阶段中分别起到励磁电流的作用。如果在下一次Q导通之前,副边已将磁路的储能放光,即副边电流变为零,则称变换器运行于断续电流模式(DCM),反之,则在副边还没有将磁路的储能放光,即在副边电流没有变为零之前,Q又导通,则称变换器运行于连续电流模式(CCM)。通常反激变换器多设计为断续电流模式(DCM)下。

开关电源系统设计方案毕业论文

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 AVR128简介 (21) 4.2 PWM波的产生 (22) 4.3 AD采样 (26) 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。随着高频开关电源技术和应用电子技术的高速发展,直流高频开关电源依靠它的高精度、低纹波及高效率等优越性能,正在逐步取代传统的线性电源。同时,高频开关电源系统的高速响应性能、输出短路电流限制及稳压和稳流等优点也使其负载的使用寿命大大增加。评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下,为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,必须设计多种保护电路,比如防浪涌的软启动,防过压、欠压、过流、短路等保护电路。同时,在同一开关电源电路中,设计多种保护电路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视[15]。 许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合出许多毛刺尖峰,甚至出现畸变。大量的谐波分量倒流入电网,造成对电网的谐波“污染”,一方面电流流过线路阻抗造成谐波电压降,反过来使电网电压也发生畸变;另一方面,会造成电路故障,使用设备损坏。因为它没有采用有源功率因数校正,功率因数较低,只达到 0.9,如果采用有效的功率因数校正,功率因数可以达到0.99以上。开关电源输入端产生功率因数下降问题,利用有源功率因数校正电路,成本只增加5%,成功解决了这个问题。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种校正功率因数的方法[1]。 目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOSFET 管制成的500kHz 电源,虽已实用化,但其频率有待进一步提高。要提高开关频率,就要减少开关损耗,而要减少开关损耗,就需要有高速开关元器件。然而,开关速度提高后,不仅会影响周围电子设备,还会大大降低电源本身的可靠性。对1MHz以上的高频,要采用谐振电路,这样既可减少开关损耗,同时也可控制浪涌的发生。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性

开关电源课程设计

目录 前言 (1) 第一章开关电源技术课程设计任务书 (2) 第二章主电路原理设计 (7) 第三章开关变压器设计 (9) 第四章主要元器件的选型 (16) 第五章电路仿真及结果 (23) 总结 参考文献 附表一 附表二

前言 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。 UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件,是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是比较理想的新型的控制器闭。

第一章开关电源技术课程设计任务书 一、课程设计的目的 通过开关电源技术的课程设计达到以下几个目的: 1、培养学生文献检索的能力,特别是如何利用Internet检索需要的文 献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 一、题目 题目:反激型开关电源电路设计 注意事项: ①学生也可以选择规定题目方向外的其它开关电源电路设计。 ②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料,确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。 设计装置(或电路)的主要技术数据

简易开关电源设计报告

四川教育学院应用电子设计报告 课程名称:Protel99 电路设计系部:物理与电子技术系专业班级:应用电子技术0901 学生姓名:x x x 学号: 指导教师: 完成时间:

开关电源电路设计报告 一. 设计要求: 直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源,由于开关稳压电源的优点是体积小,重量轻,稳定可靠,适用性强,故选择设计可调开关稳压电源,其具体设计要求如下: (1).所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调,输出电压U0=+6V —— +9V连续可调,输出额定电流为500mA; (2).输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时,对各元器件不会产生影响; (3).电路还必须简单可靠,有过流保护电路,能够输出足够大的电流。 二.方案选择及电路的工作原理 方案一: 首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压,然后经过电容滤波,然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管,最后整过电路形成一个通路,达到最终的效果。 方案二: 开关电源同其它电子装置一样,短路是最严重的故障,短路保护是否可靠,是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT(绝缘栅双极型晶体管)兼有场效

应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点,是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小,一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短,而且使关断时电流下降率过大,由于漏感及引线电感的存在,导致IGBT集电极过电压,该过电压可使IGBT锁定失效,同时高的过电压会使IGBT击穿。因此,当出现短路过流时,必须采取有效的保护措施。 为了实现IGBT的短路保护,则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法,通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic,然后与设定的阈值比较,用比较器的输出去控制驱动信号的关断;或者采用间接电压法,检测过流时IGBT的电压降Vce,因为管压降含有短路电流信息,过流时Vce增大,且基本上为线性关系,检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较,比较器的输出控制驱动电路的关断。 在短路电流出现时,为了避免关断电流的过大形成过电压,导致IGBT 锁定无效和损坏,以及为了降低电磁干扰,通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。 在设计降栅压保护电路时,要正确选择降栅压幅度和速度,如果降栅压幅度大(比如7.5V),降栅压速度不要太快,一般可采用2μs下降时间的软降栅压,由于降栅压幅度大,集电极电流已经较小,在故障状态封锁栅极可快些,不必采用软关断;如果降栅压幅度较小(比如5V以下),降栅速度可快些,而封锁栅压的速度必须慢,即采用软关断,以避免过电压发生。 为了使电源在短路故障状态不中断工作,又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏,采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路,而使工作频率降低(比如1Hz左右),形成间歇“打嗝”的保护方法,故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。 利用IGBT的Vce设计过流保护电路

开关电源8大损耗,讲的太详细了

开关电源8大损耗,讲的太详细了 能量转换系统必定存在能耗,虽然实际应用中无法获得100%的转换效率,但是,一个高质量的电源效率可以达到非常高的水平,效率接近95%。绝大多数电源IC 的工作效率可以在特定的工作条件下测得,数据资料中给出了这些参数。一般厂商会给出实际测量的结果,但我们只能对我们自己的数据担保。图1 给出了一个SMPS 降压转换器的电路实例,转换效率可以达到97%,即使在轻载时也能保持较高效率。采用什么秘诀才能达到如此高的效率?我们最好从了解SMPS 损耗的公共问题开始,开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET 和二极管),另外小部分损耗来自电感和电容。但是,如果使用非常廉价的电感和电容(具有较高电阻),将会导致损耗明显增大。选择IC 时,需要考虑控制器的架构和内部元件,以期获得高效指标。例如,图1 采用了多种方法来降低损耗,其中包括:同步整流,芯片内部集成低导通电阻的MOSFET,低静态电流和跳脉冲控制模式。我们将在本文展开讨论这些措施带来的好处。

图1. 降压转换器集成了低导通电阻的MOSFET,采用同步整流,效率曲线如图所示。 降压型SMPS损耗是任何SMPS 架构都面临的问题,我们在此以图2 所示降压型(或buck)转换器为例进行讨论,图中标明各点的开关波形,用于后续计算。

降压转换器的主要功能是把一个较高的直流输入电压转换成较低的直流输出电压。为了达到这个要求,MOSFET 以固定频率(f S),在脉宽调制信号(PWM)的控制下进行开、关操作。当MOSFET 导通时,输入电压给电感和电容(L 和C OUT)充电,通过它们把能量传递给负载。在此期间,电感电流线性上升,电流回路如图2 中的回路1 所示。 当MOSFET 断开时,输入电压断开与电感的连接,电感和输出电容为负载供电。电感电流线性下降,电流流过二极管,电流回路如图中的环路2 所示。MOSFET 的导通时间定义为PWM 信号的占空比(D)。D 把每个开关周期分成[D ×t S]和[(1 - D) ×t S]两部分,它们分别对应于MOSFET 的导通时间(环路1)和二极管的导通时间(环路2)。所有SMPS 拓扑(降压、反相等)都采用这种方式划分开关周期,实现电压转换。

反激型开关电源电路课程设计报告

第一章设计的基本要求 题目:反激型开关电源电路设计 (1)注意事项: ①学生也可以选择规定题目方向外的其它开关电源电路设计。 ②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料,确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。 (2)主要技术数据 1、交流输入电压AC220V,波动±50%; 2、直流输出电压5V和12V; 3、输出电流1.5A和200mA; 4、输出纹波电压≤0.2V; 5、输入电压在±50%范围之间变化时,输出电压误差≤0.03V (3)设计内容: 1、开关电源主电路的设计和参数选择 2、IGBT电流、电压额定的选择 3、开关电源驱动电路的设计 4、开关变压器设计 5、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 6、电路仿真分析和仿真结果

第二章主电路的原理 2.1 总体方案的确定 输入—EMI滤波—整流(也就一般的AC/DC类似全桥整流模块)—DC/DC模块(全桥式DC—AC—高频变压器—高频滤波器—DC)—输出。系统可以划分为变压器部分、整流滤波部分和DC-DC 变换部分,以及负载部分,其中整流滤波和DC—DC变换器构成开关稳压电源。整流电路是直流稳压电路电源的组成部分。整流电路输出波形中含有较多的纹波成分,所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。直流/直流转换电路,是整个开关稳压电源的核心部分。开关稳压电源的基本原理框图如图2.1所示。 图2.1 开关稳压电源基本原理框图

2.2 反激型电路原理 反激型电路存在电流连续和电流断续两种工作模式,值得注意的是,反激型电路工作于电流连续模式时,其变压器磁芯的利用率会显著下降,因此实际使用中,通常避免该电路工作于电流连续模式。其电路原理图如图2.2所示。 图2.2 反激型电路原理图 工作过程:当S 导通时,电源电流流过变压器原边,1i 增加,其变化为11//W U dt di s =, 而副边由于二极管VD 的作用,2i 为0,变压器磁心磁感应强度增加,变压器储能;当S 关断时,原边电流迅速降为0,副边电流2i 在反激作 用下迅速增大到最大值,然后开始线性减小,其变化为22//W U dt di o =, 此时原边由于开关管的关断,电流为0,变压器磁心磁感应强度减小,变压器放能。

开关电源设计及调试总结

线性稳压电路具有结构简单,调整方便,输出电压脉动小的优点,但缺点是效率低,一般只有20%~40%,并且比较笨重。开关型稳压电路能克服线性稳 压电源的缺点,具有效率高,一般能达到65%~90%,并且体积小,重量轻,对电网电压要求不高,因而在实际生活中得到广泛应用。也正因为其应用的广泛性,相应专业的学生就更应该深刻和熟练地掌握它,在此以设计脉冲宽度调制型开关电路(PWM)为基础,详细解说该系统的调试过程。 1 系统设计原理 PWM 型的开关电源整体框图如图1所示。变压、整流、滤波模块处理起来比较简单,只要采用相应的变压器、单相全波整流、电容式滤波即可实现,这里不用更多的篇幅介绍。此系统的核心模块是方框图中的闭合(负反馈)模块。如果直接采用Boost型DC-DC升压器,实现起来简单,但输出/输入电压比太大,占空比也大,而将使输出电压范围变小,难以达到较高的指标,且为开环控制。对此采用专用开关芯片TL494芯片,它采用开关脉宽调制(PWM),效率高,外围电路也较简单,可以方便实现闭环控制。 1.1 TL494工作原理 TL494 内部结构如图2所示,它是一种固定频率可自行设置,并应用脉空调制的控制电路,其中,振荡频率fosc=1.1/(RTCT)。具体来讲,由于误差放大器输入口1,2(或3,4)的值不等,产生偏差,偏差送入PWM比较器与锯齿波(锯齿波的频率由振荡频率确定,幅值是定值)比较,在偏差大于锯齿波范围内时,9口(或10口)输出低电平,在偏差小于锯齿波范围内时,9口(或10口)输出高电平。若偏差值越大,TL494输出高电平的区间越小。由此可见,通过调整误差放大器输入口的偏差可改变占空比。

(完整word版)开关电源工作原理超详细解析

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

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