MOSFET在开关电源中的应用

开关电源的分类及运用

开关电源的分类及运用 1．开关电源的分类开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 1.1DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton （通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类：（1）Buck电路降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。（2）Boost电路升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。（3）Buck-Boost电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。（4）Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反，电容传输。当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制

造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3，效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200~300）kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是整个电路效率提高到90%。 1.2AC/DC变换 AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

基于单片机的开关电源的设计

目录引言 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1 概述 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 课题来源及意义 (1) 1.2 课题基本要求 (2) 1.3 相关背景介绍 (2) 2 基于单片机的数控直流电源方案设计 (2) 2.1 方案设计 (3) 2.1.1 方案1：开关稳压电源 (3) 2.1.2 方案2：线性稳压电源 ........................................................... 错误!未定义书签。 2.2 方案论证 ................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2.1方案一分析............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2.2方案二分析 (5) 3．硬件电路设计 (5) 3.1 主电源电路设计 (6) 3.1.1 变压器的选择 (6) 3.1.2 整流滤波电路 (7) 3.1.3 稳压调压电路 (8) 3.1.4 扩流电路 (8) 3.2 副电源电路设计 (9) 3.3 控制部分电路设计 (10) 3.3.1 A/D及D/A转换电路 (11) 3.3.2 校正部分电路......................................................................... 错误!未定义书签。 3.3.3 键盘及数码管显示电路 .......................................................... 错误!未定义书签。 4 软件设计.................................................................................. 错误!未定义书签。7 4.1 软件介绍 ................................................................................. 错误!未定义书签。7 4.1.1 Protel 99 SE....................................................................... 错误!未定义书签。8 4.1.2 Keil uVision2....................................................................... 错误!未定义书签。 4.2 编程思想 ................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 键盘和数码管扫描子程序 (19) 4.2.2 ADC0809转换子程序............................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 DAC0832转换子程序 (21) 4.2.4中断定时处理程序设计 (21) 4.2.5数码显示子程序 (22)

开关电源的分类及应用

开关电源的分类及应用 1引言随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，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，更促进了开关电源技术的迅速发展。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MOSFET构成。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，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。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。 2开关电源的分类人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、

小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 2.1 DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路有以下几类：（1） Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。（2） Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。（3） Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。（4） Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo 大于或小于输入电压UI, 极性相反，电容传输。当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W

单片开关电源及PCB设计毕业论文

单片开关电源及PCB设计毕业论文目录单片开关电源及PCB设计______________________________________________ I The design of Single-chip Switching Power Supply and it’s PCB__ I Abstract _______________________________________________________________ I 目录________________________________________________________________ 3第1章绪论_________________________________________________________ 5 1.1 概述 _______________________________________________________________ 5 1.2 开关电源的发展简况__________________________________________________ 5 1.3 开关电源的发展趋势__________________________________________________ 6第2章方案论证____________________________________________________ 8 2.1 概述 _______________________________________________________________ 8 2.2 系统总体框图________________________________________________________ 8 2.3 工作原理____________________________________________________________ 9 2.3.1 TOPSwitch-II的结构及工作原理____________________________________________ 9 2.3.2 单片开关电源电路基本原理_______________________________________________ 11第3章单片开关电源的设计_________________________________________ 13 3.1 概述 ______________________________________________________________ 13

单片开关电源的发展及其应用

单片开关电源的发展及其应用单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。它于90 年代中、后期相继问世后，便显示出强大的生命力，目前它成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。由它构成的开关电源，在成本上与同等功率的线性稳压电源相当，而电源效率显著提高，体积和重量则大为减小。这就为新型开关电源的推广与普及，创造了良好条件。开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。近20 多年来，集成开关电源沿着下述两个方向不断发展。第一个方向是对开关电源的核心单元——控制电路实现集成化。1997 年国外首先研制成脉宽调制（PWM）控制器集成电路，美国摩托罗拉公司、硅通用公司（Silicon General）、尤尼特德公司（Unitrode）等相继推出一批PWM 芯片，典型产品有MC3520 、SG3524 、UC3842 。90 年代以来，国外又研制出开关频率达1MHz 的高速PWM 、PFM（脉冲频率调制）芯片，典型产品如UC1825 、UC1864 。第二个方向则是对中，小功率开关电源实现单片集成化。这大致分两个阶段：80 年代初意－法半导体有限公司（SGS－Thomson）率先推出L4960 系列单片开关式稳压器。该公司于90 年代又推出了L4970A 系列。其特点是将脉宽调制器、功率输出级、保护电路等集成在一个芯片中，使用时需配工频变压器与电网隔离，适于制作低压输出（5.1～40V）、大中功率（400W 以下）、大电流（1.5A～10A）、高效率（可超过90%）的开关电源。但从本质上讲，它仍属DC/DC 电源变换器。 1994 年，美国动力（Power）公司在世界上首先研制成功三端隔离式脉宽调制型单片开关电源，被人们誉为“顶级开关电源”。其第一代产品为TOPSwitch 系列，第二代产品则是1997 年问世的TOPSwitch-II 系列。该公司于1998 年又推出了高效、小功率、低价格的四端单片开关电源TinySwitch 系列。在这之后，Motorola 公司于1999 年又推出MC33370 系列五端单片开关电源，亦称高压功率开关调节器（HighVoltage Power Switching Regulator）。目前，单片开关电源已形成四大系列、近70 种型号的产品。 TOPSwitch-11 根据封装形式，TOPSwitch－II 可划分成三种类型：TOP221Y~227Y（TO-220 封装），TOP221P~224P（DIP-8 封装），TOP221G~224G（SMD-8 封装），产品分类详见表１。其中以TOP227Y 的输出功率为最大。 2.1 TOPSwitch-11 (1)TOPSWitch-II 内部包括振荡器、误差放大器、脉宽调制器、门电路、高压功率开关管（MOSFET）、偏置电路、过流保护电路、过热保护及上电复位电路、关断／自动重启动电路。它通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，使用安全可靠。它属于漏极开路输出的电流控制型开关电源。由于采用CMOS 电路，使器件功耗显著降低。 (2)只有三个引出端：控制端C 、源极S 、漏极D，可同三端线性稳压器相媲美，能以最简方式构成无工频变压器的反激式开关电源。为完成多种控制、偏置及保护功能，C 、D 均属多功能引出端，实现了一脚多用。以控制端为例，它具有三项功能：①该端电压VC 为片内并联调整器和门驱动级提供偏压；②该端电流IC 能调节占空比；③该端还作为电源支路与自动重启动／补偿电容的连接点，通过外接旁路电容来决定自动重启动的频率，并对控制回路进行补偿。

直流开关电源的新技术应用与发展

直流开关电源的新技术应用与发展摘要：随着电子技术和通信业的快速发展，高频开关电源的应用越来越广，开关频率的持续提高使开关电源的性能也得以进一步优化，集成度更高，功耗更低，电路更加简单，工作更加可靠，是开关电源发展的方向。目前，高频开关电源在我省广播电视各微波站得到了广泛的应用，基于此结合实际将传统电源与现代高频开关电源对比来介绍高频开关电源的新技术及其优点。关键词：高频；谐振；开关；逆变 1 高频开关电源组成原理高频开关整流器一般是先将交流电直接经二极管整流、滤波成直流电，再经过开关电源变换成高频交流电，通过高频变压器变压隔离后，由快速恢复二极管高频整流、电感电容滤波后输出，见图1。 1．1 主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： (1)输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 (2)整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，并向功率因数校正电路提供稳定的直流电源。 (3)功率因数校正：位于整流滤波和逆变之间，为了消除由整流电路引起的谐波电流污染电网和减小无功损耗来提升功率因数。 (4)逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 (5)输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 1．2 控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 1．3 检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据供值班人员观察、记录。 1．4 辅助电源

开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述

开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。 ?若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高，关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。 ?若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的过热损坏。 ?另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。 ?最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。随着频率的提高和电路中的di/dt和du/dt增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。 ?上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，电压在缓慢

基于单片机控制的开关电源及其设计

2.基于单片机控制的开关电源的可选设计方案由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说, 可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种: ( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 可以用按键设定电源的输出电压值, 单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。 ( 2) 单片机和开关电源专用PWM芯片相结合。此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节, 单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。 ( 3) 单片机直接控制型。即单片机扩展A/DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波, 直接控制电源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。 3.最优设计方案分析三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。这种方案中, 仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。第二种方案: 由单片机调整D/AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。这种方案中单片机可以只是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。在这种方案中,对单片机的要求不是很高, 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑,51 系列单片机和许多PWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型

软开关技术在开关电源中的应用

软开关技术在开关电源中的应用开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗（开关管的切换损耗）随开关频率的提高而急速增加。开关管的切换损耗与开关管的负载特性有关：若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高，关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的过热损坏。另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。随着频率的提高和电路中的di/dt 和du/dt增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。上述问题严重阻碍了开关器件（开关晶体管和高频整流二极管）工作频率的提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，电压在缓慢上升到断态值，所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已经下降到零，便解决了感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零，电流在缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零，器件结电容的电压也为零，解决了容性开通问题。同时，开通时，二极管反向恢复过程已经结束，因此二极管反向恢复问题不存在。软开关技术还有助于电磁骚扰水平的降低，其原因是开关晶体管在零电压的情况下导通和在零电流的情况下关断，同时快恢复二极管也是软关断的，这可以明显减小功率器件的di/dt和du/dt，从而可以减小电磁干扰的电平。一般来说软开关的效率较高(因为没有切换损)；操作频率较高，PFC或变压器体积可以减少，所以开关电源的体积可以做到更小。但成本也相对较高，设计较复杂

基于单片机的开关电源设计

摘要本设计由STC89S52单片机系统，PWM脉宽调制信号控制芯片TL494，开关电源Buck串联降压电路, A/D模块, D/A模块, 键盘输入和LCD显示输出模块，制作了一个输出电压为 5V-15V可调DC/DC模块构成的供电系统。电源模块由TL494控制Buck电流构成，通过电压反馈控制将输出电压稳压到所需要的电压。STC89C52单片机控制器采样输出电压，通过给电源模块一个调节信号，改变各电源模块的内部输出电压，从而实现输出稳定可调的电压。关键词：STC89C52单片机; TL494; PWM脉宽调制信号; Buck电路

Abstract The design microcontroller system by STC89S52, PWM pulse width modulation signal control chip TL494 switching power supply Buck series buck circuit modules of the A / D, D / A module, keyboard input and LCD displays the output modules to produce an output voltage of 5V-15V adjustable power supply system of the DC / DC module. The power module is controlled by the TL494 Buck current is constituted by the voltage feedback control of the

TOP204-单片开关电源原理及应用

TOP204-单片开关电源原理及应用 1前言开关电源自20世纪70年代开始应用以来，涌现出许多功能完备的集成控制电路，使开关电源电路日益简化，工作频率不断提高，效率大大提高，并为电源小型化提供了广阔的前景。三端离线式脉宽调制单片开关集成电路 TOP(Threeterminaloffline)将PWM控制器与功率开关MOSFET合二为一封装在一起，已成为开关电源IC发展的主流。采用TOP开关集成电路设计开关电源，可使电路大为简化，体积进一步缩小，成本也明显降低。 2.TOP开关结构及工作原理 2.1结构 TOP开关集各种控制功能、保护功能及耐压700V的功率开关MOSFET于一体，采用TO 220或8脚DIP封装。少数采用8脚封装的TOP开关，除D、C两引脚外，其余6脚实际连在一起，作为S端，故仍系三端器件。三个引出端分别是漏极端D、源极端S和控制端C。其中，D是内装MOSFET的漏极，也是内部电流的检测点，起动操作时，漏极端由一个内部电流源提供内部偏置电流。控制端C控制输出占空比，是误差放大器和反馈电流的输入端。在正常操作时，内部的旁路调整端提供内部偏置电流，且能在输入异常时，自动锁定保护。源极端S是MOSFET 的源极，同时是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。 2.2工作原理 TOP包括10部分，其中Zc为控制端的动态阻抗，RE是误差电压检测电阻。RA 与CA构成截止频率为7kHz的低通滤波器。主要特点是：（1）前沿消隐设计，延迟了次级整流二级管反向恢复产生的尖峰电流冲击；（2）自动重起动功能，以典型值为5％的自动重起动占空比接通和关断；（3）低电磁干扰性（EMI），TOP系列器件采用了与外壳的源极相连，使金属底座及散热器的dv/dt=0，从而降低了电压型控制方式与逐周期峰值电流限制; （4）电压型控制方式与逐周期峰值电流限制。下面简要叙述一下：（1）控制电压源控制电压Uc能向并联调整器和门驱动极提供偏置电压，而控制端电流Ic则能调节占空比。控制端的总电容用Ct表示，由它决定自动重起动的定时，同时控制环路的补偿，Uc有两种工作模式，一种是滞后调节，用于起动和过载两种情况，

BUCK开关电源的应用

目录第1章课题背景 (1) 1.1 BUCK电路的工作原理 (1) 1.2 BUCK开关电源的应用 (1) 第2章课题设计要求 (1) 第3章课题设计方案 (1) 3.1 参数 (1) 3.2 系统的组成 (2) 3.3 主电路部分的设计 (2) 3.3.1 滤波电感的计算 (3) 3.3.2 滤波电容的计算 (3) 3.4 开环系统的分析 (3) 3.4.1 开环原始传递函数的计算 (3) 3.4.2 开环原始传递函数的伯德图和相角裕量的分析图 (4) 3.5 闭环系统的设计 (4) 3.6 双极点双零点补偿控制器的设计 (5) 3.6.1 补偿网络电路的原理分析 (5) 3.6.2 补偿器伯德图 (7) 3.6.3 加入补偿器后系统伯德图分析 (8) 3.7 闭环系统的仿真 (9) 3.7.1 电路模块的添加 (9) 3.7.2 仿真电路参数的设置 (9) 3.7.3 仿真结果 (10) 第4章总结心得 (10) 第5章参考文献 (11) 第6章附录 (11)

第1章课题背景 1.1 BUCK电路的工作原理 BUCK开关电源功能是将电能质量较差的原生态电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压。 1.2 BUCK开关电源的应用开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它巨大的作用决定了对它研究的意义。第2章课题设计要求 1.根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值，完成开关电路的设计 2.根据设计步骤和公式，设计双极点-双零点补偿网络，完成闭环系统的设计 3.采用MATLAB中simulink中simpowersystems模型库搭建开环闭环降压式变换器的仿真模型 4.观察并记录系统在额定负载以及突加、突卸80%额定负载时的输出电压和负载电流的波形第3章课题设计方案 3.1 参数图3-1 Buck变换器主电路图

L4970A大功率单片集成开关电源原理与应用_杨碧石

收稿日期:2003-08 作者简介:杨碧石(1961 )男,副教授,主要从事电子技术和数字逻辑系统的设计理论与实验教学工作。 L4970A 大功率单片集成开关电源原理与应用杨碧石 (南通职业大学电子工程系,江苏南通266007) 摘要:介绍L4970A 大功率单片集成开关电源芯片的内部结构、电路特点、工作原理和应用电路。关键词:开关电源;应用电路;集成电路中图分类号:TM44 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2004)01-0055-02 L4970A High power Single chip Integrated Switch power s Principle and Application YANG Bi shi (Nantong Vocational College,Nantong 226007,Chi na) Abstract:In this paper,L4970A s internal structure,circui t characteristic,work principle and applicati on circuits are introduced.Key words:s witch power;application circuit;IC L4970A 系列大功率单片集成开关电源是ST 公司继L4960系列之后推出的第二代产品。电路的特点是:采用DMOS 开关功率管、混合式C MOS/双极型晶体管等集成电路制造新工艺研制而成;输出电压在5.1V ~40V 范围内连续可调;通过自举电容可获得大电流输出;利用掉电复位电路能实时地向微机发出信号,监视系统电源的工作状态。1 工作原理 L4970A 的原理框图如图1所示(注:引脚序号适用于L4970A/4975A/4977A)。其内部功能电路主要包括基准电压源,锯齿波发生器,内置40kHz 振荡器,欠压检测与过热保护电路,误差放大器,比较器,PWM 锁存器,或非门,触发器(由两级或门构成),驱动级,DMOS 开关功率管,限流比较器,软启动电路,掉电复图1 L4970A 原理框图位电路。其中内部基准电压源能输出两路基准电压,一路是V REF =5.1V,供设定输出电压V 0值用;另一路为V S TART =12V,它与自举电路相配合,可将驱动级的电源电压提升12V 。误差放大器的开环电压增益A VO >60dB,电源电压抑制比PMRR =80dB,输入失调电压为2mV 。 1.1 L4970A 系列的导通阈值电压导通阈值电压V ON =11V,并有1V 的滞回电压。为保证芯片能可靠工作,要求最低输入电压V IL >11V,一般取V Im i n 15V 。为了给DMOS 开关功率管提供足够大的驱动电压,采用了自举升压方式。利用内部的12V 基准电压源将自举电容C b 充电到12V,叠加到驱动级电源上,使之提升到(V I +12V)。DMOS 功率管的开关时间为50ns,能在200kHz 高频下正常工作,其峰值驱动电流约为0.5A 。 1.2 PWM 控制环路 PW M 控制环路的工作原理是:首先把反馈输入电压与5.1V 基准电压进行比较,产生误差电压V r ;再将V r 与锯齿波电压V J 作比较,获得固定频率的脉冲调制信号,经驱动级驱动DMOS 功率管,最后利用由L 、VD 、C 构成的降压式输出电路,得到稳定的输出电压。图1中,将同步输入信号加到锯齿波发生器上,目的是提供一个前馈信号,使器件在很宽的输入电压范围内具有良好的稳压性能。下面重点介绍限流电路及复位和掉电电路的工作原 55 2004年第1期仪表技术

简单的TOP系列单片开关电源

查看文章简单简单的的TOP 系列系列单单片开关电开关电源源 2007-07-26 16:07 电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标以及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分为线性电源和开关电源两大类。线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大、效率低。而开关电源内部的关键元器件工作在高频开关状态，它本身消耗的能量很低，电源效率可达80～90%，比普通线性稳压电源提高近一倍。因此，它具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻的特点，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。本文向大家介绍的一款具有多路电压输出的开关电源，它的主要特点是采用了TOP系列三端单片开关电源集成电路，所以它的电路简单可靠，即便是初学者也能轻易组装成功，同时还可以根据本文的一些图表资料设计出不同规格的开关电源。表1：TOPSwitch TOPSwitch——Ⅱ的产品分品分类类及最大及最大输输出功率出功率Po Po M 图1：TOPSwitch TOPSwitch——Ⅱ的管的管脚脚排列图2:电气原理原理图图本开关电源具有三路稳压输出，主输出为5V ±5%/2A/10W ，辅助输出为12V ±10%/12.1A/14.4W 和30V ±10%/200mA/0.6W ，总功率为25W 。输入为宽电压输入（AC85～265V）。高频变压器采用EE29型铁氧体磁芯，初级绕组（1～2脚）用Ф0.3mm漆包线绕77匝，反馈绕组（3～4脚）用Ф0.3mm漆包线绕9匝。次级绕组可以有二种绕法，一种是分离绕法，另一种是堆叠绕法。这两种具体绕法见图3。 TO-220封装（ Y ） DIP-8封装（P ）/SMD-8封装（G ）产品型号固定电压输入：110/115/230V （A C ），±15% 宽范围电压输入：85～265 V（AC）产品型号固定电压输入：110/115/230V （A C ），±15% 宽范围电压输入：85～265V （AC） TOP221Y 12W 7W TOP221P/22 1G 9W 6W TOP222Y 25W 15W TOP222P/22 2G 15W 10W TOP223Y 50W 30W TOP223P/22 3G 25W 15W TOP224Y 75W 45W TOP224P/22 4G 30W 20W TOP225Y 100W 60W TOP226Y 125W 75W TOP227Y 150W 90W Anythink 智能控制和无线通信主页博客相册个人档案好友

7.5V 15W单片开关电源设计

目录第1章设计内容和要求.............................. 错误！未定义书签。第2章设计概述.. (3) 2.1开关电源的特点.............................. 错误！未定义书签。 2.2设计流程图 (4) 第3章设计过程 (8) 3.1 确定总体设计方案，选择反馈电路类型 (8) 错误！未找到引用源。 (14) 第4章设计小结 (19) 第5章参考文献 (20) 附录1元器件清单附录2计算参数表附录3电路图

第1章设计内容和要求 1.1应用背景电源及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两大类。是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标。线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大、效率低。开关电源SMPS(Switch Mode Power Supply)被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达70％一90％，比普通线性稳压电源提高近一倍。开关电源亦称无工频变压器的电源，它是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离的，不仅能去掉笨重的工频变压器，还可采用体积较小的滤波元件和散热器，这就为研究与开发高效率、高密度、高可靠性、体积小、重量轻的开关电源奠定了基础。 1.2设计目的电力电子课程设计是一门实践性很强的实践教学课。通过对单片开关电源设计，使学生初具查阅资料，掌握TOP 系列的选型，外围关键器件的计算和选择，绘图等工程能力。 1.3任务要求初步掌握单片开关电源的设计能力。TOP 系列的选型，反馈电路类型，滤波环节设计，TVS 管钳位电路设计，最大占空比DMAX 选择，根据电源容量选择合适的三端集成芯片，计算并设计反激式高频变压器，选用合适的铁氧体磁芯和漆包线线径，并确定绕制方法。根据负载要求确定合适的反馈电路类型和滤波环节原件参数。线性光耦选择,列写元器件采购清单等。 1.4方案选择

开关电源的用途

开关电源的用途开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域开关电源的主要类型和分类开关电源的主要类型现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC 转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。

直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter）和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种单管DC/DC 转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。

恒压恒流输出式单片开关电源的设计原理

恒压/恒流输出式单片开关电源可简称为恒压/恒流源。其特点是具有两个控制环路,一个是电压控制环,另一个为电流控制环。当输出电流较小时,电压控制环起作用,具有稳压特性,它相当于恒压源;当输出电流接近或达到额定值时,通过电流控制环使IO维持恒定,它又变成恒流源。这种电源特别适用于电池充电器和特种电机驱动器。下面介绍一种低成本恒压/恒流输出式开关电源,其电流控制环是由晶体管构成的,电路简单, 成本低,易于制作。 1.恒压/恒流输出式开关电源的工作原理 7.5V、1A恒压/恒流输出式开关电源的电路如图1所示。它采用一片TOP200Y型开关电源(IC1),配PC817A型线性光耦合器(IC2)。85V～256V交流输入电压u经过EMI滤波器L2、C6)、整流桥(BR)和输入滤波电容(C1),得到大约为82V～375V的直流高压UI,再通过初级绕组接TOP200Y的漏极。由VDZ1和VD1构成的漏极箝位保护电路,将高频变压器漏感形成的尖峰电压限定在安全范围之内。VDZ1采用BZY97 C200型瞬态电压抑制器,其箝位电压UB=200V。VD1选用UF4005型超快恢复二极管。次级电压经过VD2、C2整流滤波后,再通过L1、C3滤波,获得＋7.5V输出。VD2采用3A/70V的肖特基二极管。反馈绕组的输出电压经过VD3、C4整流滤波后,得到反馈电压UFB=26V,给光敏三极管提供偏压。C5为旁路电容,兼作频率补偿电容并决定自动重启频率。R2为反馈绕组的假负载,空载时能限制反馈电压UFB不致升高。该电源有两个控制环路。电压控制环是由1N5234B型6 2V稳压管(VDZ2)和光耦合器PC817A(IC2)构成的。其作用是当输出电流较小时令开关电源工作在恒压输出模式,此时VDZ2上有电流通过,输出电压由VDZ2的稳压值(UZ2)和光耦中led的正向压降(UF)所确定。电流控制环则由晶体管VT1和VT2、电流检测电阻R3、光耦IC2、电阻R4～R7、电容C8构成。其中,R3专用于检测输出电流值。VT1采用2N4401型NPN 硅管,国产代用型号为3DK4C;VT2则选2N4403型PNP硅管,可用国产3DK9C代换。R6、R5分别用于设定VT1、VT2的集电极电流值IC1、IC2。R5还决定电流控制环的直流增益。C8为频率补偿电容,防止环路产生自激振荡。在刚通电或自动重新启动时,瞬态峰值电压可使VT1导通,利用R7对其发射结电流进行限制;R4的作用是将VT1的导通电流经VT2旁路掉,使之不通过R1。电流控制环的启动过程如下：随着IO的增大,当IO 接近于1A时,UR3↑→VT1导通→UR6↑→VT2导通,由VT2的集电极给光耦提供电流,迫使UO↓。由UO降低,VDZ2不能被反向击穿,其上也不再有电流通过,因此电压控制环开路,开关电源就自动转入恒流模式。C7为安全电容,能滤除由初、次级耦合电容产生的共模干扰。该电源既可工作在7.5V稳压输出状态,又能在1A的受控电流下工作。当环境温度范围是0℃～50℃时, 恒流输出的准确度约为±8％。该电源的输出电压－输出电流(U0－I0)特性如图2所示。由图可见,它具有以下显著特点：