《多路输出开关电源设计》
多路输出单端反激式开关电源设计

设计要求本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源,最大功率为10 W。
为了减少PCB的数量和智能仪表的体积,要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB 上。
考虑10W的功率以及小体积的因素,电路选用单端反激电路。
单端反激电路的特点是:电路简单、体积小巧且成本低。
单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。
本电源设计成表面贴装的模块电源,其具体参数要求如下:输出最大功率:10W输入交流电压:85~265V输出直流电压/电流:+5V,500mA;+12V,150mA;+24V,100mA纹波电压:≤120mV单端反激式开关电源的控制原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。
反激式则指当功率MOSFET导通时,就将电能储存在高频变压器的初级绕组上,仅当MOSFET关断时,才向次级输送电能,由于开关频率高达100kHz,使得高频变压器能够快速存储、释放能量,经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。
这也是反激式电路的基本工作原理。
而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比,以达到稳压的目的。
TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连,外部通过负载电感与主电源相连,在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流,并设有电流检测。
控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚,与内部并联稳压器连接,提供正常工作时的内部偏置电流,同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。
源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连,兼做初级电路的公共点与参考点。
内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降,控制电压的典型值为5.7 V,极限电压为9 V,控制端最大允许电流为100 mA。
多路输出开关电源的设计和应用

多路输出开关电源的设计及应用原则1 引言对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。
目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。
不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。
2 多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。
仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。
为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。
从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。
从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。
对Vaux1,Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面:1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np32)辅助电路的负载情况。
3)主电路的负载情况。
注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。
新型多路输出开关电源的设计与研究

新型多路输出开关电源的设计与研究一、摘要本文介绍了一种新型多路输出开关电源的设计与研究。
随着科技的发展和电子技术的不断创新,对电源的需求也在不断提高,而多路输出开关电源具有高效率、体积小、重量轻等优点,因此具有更广泛的应用前景。
本文设计了一种采用PWM控制的方式,通过对功率MOSFET进行精确的PWM控制来实现多路输出电压稳定的效果,同时提高了系统的整体效率。
在本研究过程中,我们对电路的结构进行了优化,降低了设计的复杂性,并通过实际测试验证了该设计方案的正确性和可行性。
本文章详细阐述了多路输出开关电源的设计思路,工作原理及其在实际应用中的优势。
1.1背景和引言随着科技的飞速发展,电子设备已经渗透到我们生活的各个方面。
这些设备越来越依赖可靠的电源进行供电。
在这种背景下,开关电源作为高效、节能的电源解决方案备受青睐。
传统的开关电源在输出电流、效率、体积和重量等方面仍存在局限性,难以满足现代电子设备对电源的高要求。
我们将设计一款具有多路输出的新型开关电源,以满足市场的需求,并提高电源解决方案的性能。
1.2目的和目标为了达到这些目标,我们采用了创新的电路设计和优化的控制策略。
在电路结构方面,我们采用了高度集成化的设计方案,通过选用高性能的电力电子器件,减小了电源的体积和重量。
采用了高效的电路拓扑和优化布线,降低了电源的内阻和电磁干扰,提高了电源的效率。
在控制策略上,我们采用了智能化的控制方法,根据实际负载的实时变化,自动调整电源的输出电压和电流,以实现对输出电压的精确控制。
我们还采用了多重保护机制,包括过流、过压、短路和温度保护等,确保电源在恶劣环境下的稳定运行和使用寿命。
本文所设计的新型多路输出开关电源具有高效率、小体积、轻重量和高功率密度等优点,可广泛应用于各种电子设备领域。
通过实现多路独立输出和智能化控制,我们将为用户提供更加优质、可靠的电源解决方案。
1.3文章组织本文介绍了一种新型的多路输出开关电源设计。
多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则多路输出开关电源是一种电力电子设备,它可以从交流电源中提供多个不同电压和电流的直流电输出。
在设计和应用多路输出开关电源时,有几个重要的原则需要考虑。
1. 选定合适的开关电源拓扑结构:多路输出开关电源可以采用多种拓扑结构,例如非隔离型Buck、Boost、Buck-Boost和隔离型Flyback、Forward等。
选择合适的拓扑结构需要考虑输出电压、输出功率和成本等因素。
2. 合理设计输出电压和电流的等级:多路输出开关电源通常需要提供不同电压和电流级别的输出。
在设计时,应根据实际需求合理确定输出电压和电流的等级,并确保满足负载的功率需求。
3. 增加输出电压和电流的调节功能:多路输出开关电源应具备电压和电流的调节功能,以满足不同负载的需求。
可以通过采用可调电压稳压器(例如LM317)或数字控制芯片(例如TL494)来实现。
4. 合理设计电源滤波电路:多路输出开关电源需要具备良好的电源滤波电路,以降低输入和输出端的电磁干扰。
可以采用电容、电感和磁珠等元件来设计滤波电路,并确保滤波效果良好。
5. 保证输出电压和电流的稳定性:输出电压和电流的稳定性是多路输出开关电源设计中的重要指标。
可以采用反馈控制回路和稳压芯片等来保证输出电压和电流的稳定性。
多路输出开关电源的应用范围广泛,常见应用包括:1. 电子设备:多路输出开关电源可以为电子设备提供不同电压和电流的直流电源,例如计算机、通信设备、工业自动化设备等。
2. 医疗设备:多路输出开关电源可以为医疗设备提供稳定、可靠的电源,例如医用仪器、电子监护设备等。
3. 光电设备:多路输出开关电源可以为光电设备提供适合的电压和电流,例如LED照明、激光器、光纤通信设备等。
4. 电源适配器:多路输出开关电源可以用作电源适配器,为各种便携电子设备充电,例如手机、平板电脑、笔记本电脑等。
需要注意的是,在使用多路输出开关电源时,应确保正确安装和连接,避免电气安全问题。
多路输出反激式开关电源的设计

科技与创新┃Science and Technology &Innovation·134·2019年第08期文章编号:2095-6835(2019)08-0134-02多路输出反激式开关电源的设计练新平(杭州士兰微电子股份有限公司,浙江杭州310012)摘要:多路输出反激式开关电源主要是以UC3844作为控制核心,详细设计了缓冲吸收、EMI 滤波、启动与驱动、高频变压器等多种具体模块电路,并对开关电源电路参数进行优化设计,验证设计样机的合理性。
关键词:多路输出;反激式开关电源;技术参数;变压器中图分类号:TN86文献标识码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2019.08.0581系统设计1.1电源设计此次设计的开关电源技术参数如下:输入电压220V ,输出电压+5V/2A ;+24V/1A ;±15V/0.5A ;12V/0.2A ;纹波小于1%;输出功率为52W 。
该开关电源应用在电机控制中。
12V 输出绕组为芯片UC3844供电,15V 为IGBT 逆变器供电,24V 为继电器供电;5V 绕组为输出绕组,不仅能够稳压,还能够作为电机控制所应用的数字5V 电源。
其中T1为高频变压器,该电路输入为220V 交流,在整桥整流滤波之后,在变压器输入端达到300V 直流电压。
经过芯片PWM 脉宽控制稳压之后,能够得到5路输出。
1.2变压器设计在设计开关电源时需要注重变压器设计,电源性能会直接影响变压器设计合理性。
变压器输出功率和输入功率估算方面,按照输出电压和输出电流设计大小对总输出功率进行计算,公式如下:W.73%75550in ===ηP P 计算变压器最大/最小流输入电流和电压。
在经过整流桥之后,交流电最小输入直流电压和最大输入直流电压可以按照以下公式计算:V in (min )AC (min )×2-40=198×2-40=240V .V in (max )=AC (max )×2=242×2=342V.最小输入直流电压计算公式中所减少的40V 主要是直流纹波和整流桥压降之和,在最小值计算中主要应用上述公式。
宽电压输入多路输出开关电源的设计

设计参 数 :输入 AC 198V ̄AC400V:输 出 :见
48 I m ̄lH/It 2015-lr- ̄r 7
福 建 省科技 厅 重点项 目 (201 1H0018) 宁德 师范 学院 青年 教师 科研专 项 (2013Q06) 宁德 师范 学 院 “服 务海 西建 设 ”项 目 (2011H102)
面越 近 电流密 度越 大 。 由经 验公 式 可计算 趋肤深 度
ld为
20 ̄CIN, ,d
fd ’ / ) 由表 1中,副边 绕组 电流 的要求 ,计 算导线 截 面积 Ad及 线径 d (导线 电流度P=6A/r am )。 导线截面 积 =
单股绕线线径 =2√
j 4 w
1)输 入 、输 出整流 滤波 电路 输入整流滤波 电路 由输入交流滤波 电路 、整流 、 电容滤波构成 。正常情况下 ,交流 电压经过 电容 c1、 扼流圈 T 抑制市 电存在的共模和差模干扰 。D 是全 桥整流器 ,将交流 电转换成脉动 的直流 电。为了得 到
平滑 的直流 电压,需要经过滤波 电容器进 行整流 ,滤 波 电容 的电容值根据输 出功 率进行 计算,每瓦特 对应 31 aF进行选择 ,由于普通 电容最大耐压在 400 ̄450V 之间,因此选 用两个 560gF/450V 串联 ,图 2中 C2、 G;为了避 免两 电容 因容量差异、绝缘 电阻 以及工艺 上的不 同使得每个 电容 的电压不等 ,导致 电容过压击 穿 ,利用 电阻 R4、R 进行均压 。
双股绕线线径 =2√
原边匝数 No=78,反馈 绕组 No=2,计 算各副 边 线 径 和 而 数 。
表 2 副边各路 输 出线径及 匝数
Uo/V I } 地 线 标 号 线 径 /mm 线 号 匝 数
多路输出开关电源设计

设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2018年11期多路输出开关电源设计王杰(上海海事大学,上海201306)摘要:安森美半导体公司的NCP1252是一款电流模式PWM控制器,它使用内部固定的定时器,可以不依赖于辅助电压来检测输出过载。
文章介绍了基于NCP1252芯片的多路输出开关电源设计,分析了开关电源的工作原理,给出了设计步骤。
该开关电源可提供软起动、短路保护、过流保护等功能,并将该电源成功用于某型雷达收发机,验证了分析、设计的有效性。
关键词:NCP1252芯片;多路输出;开关电源中图分类号:TN86 文献标志码:A 文章编号=2095-2945(2018)11-0086-02Abstract: The ON Semiconductor's NCP1252 is a current-mode PWM controller that uses internally fixed timers to detect output overload without relying on auxiliary voltages. This paper introduces the design of multi -output switching power supply based on NCP1252 chip, analyzes the working principle of switch power supply, and gives the design steps. The switching power supply can provide soft start, short circuit protection, over-current protection and so on. The power supply has been successfully used in a certain type of radar transceiver, which verifies the effectiveness of the analysis and design.Keywords: NCP1252 chip; multiplex output; switching power supply引言电源如同人的心脏,为各种电子设备提供电能,性能 优劣直接影响到整个电子系统的稳定性。
多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则多路输出开关电源是一种常见的电源设计,适用于多种应用场景。
本文将介绍多路输出开关电源的设计原则和应用原则。
设计原则:1. 输入电压范围:多路输出开关电源应具有较宽的输入电压范围,以适应不同输入电源的变化。
常见的输入电压范围为100-240VAC或直流电压范围为12-48VDC。
2. 输出电压和电流:多路输出开关电源应提供多个可调节的输出电压和电流通道,以满足不同设备的需求。
每个输出通道应具有稳定且可靠的电压和电流输出。
3. 选用高效率元件:在设计多路输出开关电源时,应选用高效率的元件,如高效率开关模式电源芯片、高频开关管和高效率变压器等,以降低能量损耗并提高电源的效能。
4. 保护功能:多路输出开关电源应具有完善的保护功能,如过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等,以保护电源和被供电设备的安全性。
5. 电磁干扰抑制:多路输出开关电源应采取一系列措施,以减少电磁辐射和抑制电磁干扰,以确保电源和被供电设备的正常工作。
应用原则:1. 通信设备:多路输出开关电源适用于通信设备,如路由器、交换机和无线设备等,以为这些设备提供稳定和可靠的电源。
2. 工业自动化设备:多路输出开关电源可用于工业自动化设备,如PLC系统、工业控制器和变频器等,以为这些设备提供稳定的供电。
3. 医疗设备:多路输出开关电源也常用于医疗设备,如医疗仪器、手术器械和检测设备等,以确保这些设备的安全性和稳定性。
4. LED照明:多路输出开关电源常用于LED照明系统,如LED灯带、LED灯具和LED显示屏等,以为这些照明设备提供高效和稳定的电源。
总之,多路输出开关电源是一种常用的电源设计,广泛应用于通信、工业、医疗和照明等领域。
在设计和应用过程中,需要遵循设计原则,并根据不同的应用需求进行选择和配置。
在设计多路输出开关电源时,还需要考虑以下几点:6. 冷却系统设计:多路输出开关电源在工作时会产生一定的热量,因此应设计合适的冷却系统,以确保电源能够在稳定的温度范围内工作。
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农业大学毕业论文(设计)题目:多路输出开关电源设计姓名:学院:专业:班级:学号:指导教师:年月日毕业论文(设计)诚信声明本人声明:所呈交的毕业论文(设计)是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果,论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注,论文中的结论和成果为本人独立完成,真实可靠,不包含他人成果及已获得农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了意。
论文(设计)作者签名:日期:年月日毕业论文(设计)使用授权书本毕业论文(设计)作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文(设计)的复印件和电子版,允许论文(设计)被查阅和借阅。
本人授权农业大学可以将本毕业论文(设计)全部或部分容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文(设计)。
本人离校后发表或使用该毕业论文(设计)或与该论文(设计)直接相关的学术论文或成果时,单位署名为农业大学。
论文(设计)作者签名:日期:年月日指导教师签名:日期:年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 开关电源简介 (1)1.3 开关电源的发展历史和发展前景 (2)2 开关电源的工作原理及分类 (5)2.1 开关电源的工作原理 (5)2.2 开关电源的设计指标 (6)2.3 开关电源的调节方式 (7)2.4 开关电源分类 (8)3 电路主要元器件选择 (18)3.1 单片开关电源芯片的选取 (18)3.2 变压器 (22)4 开关电源电路设计 (27)4.1 EMI滤波器设计 (27)4.2 开关电源的高频变压器设计 (28)4.3 保护电路和输入端整流电路设计 (31)4.4 反馈电路设计 (34)4.5 次级输出滤波电路和稳压电路设计 (36)4.6 输出端稳压电路设计 (38)5 总结 (43)5.1 全文总结 (43)5.2 工作展望 (43)参考文献 (45)致 (47)附录.................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
多路输出开关电源设计摘要在深入分析开关电源工作原理和特点的基础上,根据设计指标的要求完成了一款单端反激式两路输出开关电源的设计。
本文首先介绍了开关电源的发展历程及其工作原理,分析了开关电源的几种调节模式和几种工作电路;进而通过分析选定电路需要的元器件,包括TOP223P、TL431三端可调分流基准电压源、LM2575系列开关稳压集成电路和几种不同类型的二极管;最后设计出完整的总电路。
主要电路包括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。
该电源具有宽电压输入,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:开关电源;多路输出;TOP223P;脉宽调制;反激式The Design of Multiple-Output Switching Power SupplyAbstractBased on the analysis of the working principle and characteristics of switching power supply, the design of a single ended flyback two-way output switching power supply is accomplished according to the design requirements. In this paper, we first introduce the development of switching power supply and its working principle, analysis of the switching power supply of several regulatory mode and several working circuit; then, through the analysis of selected circuits require components, including top223p TL431, three terminal adjustable shunt reference voltage source, the LM2575 series switching regulator IC and several different types of diodes. Finally, we have designed integrated circuit. The main circuits include the input electromagnetic interference filter (EMI), the rectifier filter circuit, the power converter, the PWM controller and the output rectifier filter circuit.The power supply has the advantages of wide voltage input, multi-channel stable output, ripple and noise control etc. After the completion of the research and the improvement of the circuit, the final result is basically in line with the expectation, the effect is comparatively ideal.Key words: Switching Power Supply; multiple output; TOP223P; PWM; Fly back1绪论1.1 课题背景及意义最近几年,电子科技的迅速发展使得人们的工作、生活和学习与各种的电子产品的联系日益紧密,这也使得电子系统的应用领域越来越广泛。
电子产品对输入的电压有很多指标要求,越来越多的电子产品的正常工作需要同时提供多个不同数值的直流稳压电,这就对电源的多路输出功能提出了要求;并且电子设备的小型化和低成本化也使得开关电源向着轻、薄、小和高效率的方向发展。
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、最佳性能指标等优点,它能够构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源,所以代表着当今开关电源发展的趋势。
开关电源以其高效率、轻重量、小体积等优势在控制设备、电子检测设备、通讯设备等各种电子应用的领域中得到越来越广泛的应用。
因此,对开关电源的研究和设计具有重要意义。
本文设计的开关电源是直流12V和直流5V两路输出,控制电路部分选用TOP223P芯片,这种单片的开关电源可以极大的简化产品设计流程和新产品开发周期,并且在其它性能上也有很大优点。
1.2 开关电源简介开关电源是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。
它具有电能转换效率高体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点,在小功率围基本上取代了线性稳压电源,并迅速向功率围推进,在很大程度上取代了晶闸管相控整流电源。
可以说,开关电源技术是目前中小功率直流电能变换装置的主流技术[1]。
开关电源的产生依赖于现代电力电子技术的高速发展,比如各种功率管的性能改进,开关电源是通过改变功率管的占空比,也就是调节功率管的导通时间在一个周期所占的比率,从而输出稳定电压的一种电源。
开关电源一般是通过脉冲宽度调制(PWM)输出固定频率和固定幅度的脉冲来控制IC和MOSFET的导通和断开而实现。
1.3 开关电源的发展历史和发展前景开关电源已有几十年的发展历史,早期产品的开关频率很低,成本昂贵,仅用于卫星电源等少数领域,20世纪60年代出现过晶闸管(旧称可控硅)相位控制式开关电源,70年代由分立元件制成的各种开关电源,均因效率不够高、开关频率低、电路复杂、调试困难而难于推广,使之应用受到限制。
70年代后期以来,随着集成电路设计与制造技术的进步,各种开关电源专用于芯片大量问世,这种新型节能电源才重获发展,目前,开关频率已从20KHZ左右提高到几百千赫至几兆赫。
与此同时,供开关电源使用的元器件也获得长足发展。
MOS功率开关、肖特基二极管(SBD)、超快恢复二极管(SRD)、瞬态电压抑制器(TVS)、压敏电阻器(VSR)、熔断电阻器(FR)、线性光耦合器、可调式精密并联稳压器(TL431)、电磁干扰滤波器(EMI)、高导磁率磁性材料、三重绝缘线、等一大批新器件、新材料正被广泛采用。
所有这些,都为开关电源的推广与普及提供了必要条件。
进入21世纪,伴随着电力电子技术的飞速发展,开关电源的发展也步入高速阶段。
其发展的趋势主要有以下几个方向[2]:(1)高频率、重量轻和体积小开关电源重量和体积就是其机组成元器件的体积重量。
因此,尽量减小或减少组成开关电源的元器件就可以实现开关电源的体积和质量减少的目的。
目前来说,由于电力电子技术的飞速发展,比如电容、二极管、三极管、MOSFET管等,在保证其性能提高的前提下,其体积越来越小,这也是现在电力电子发展的重要方向。
因此开关电源的体积和质量不断地减小。
一般来说,频率的提高不仅仅可以使你所选元器件的体积减小,而且可以大幅提高系统的工作性能。
如今电气发展迅猛,逐渐趋向于智能化,因此,开关电源是必不可少的[3]。
比如手机的移动电源、笔记本的充电器、甚至电动车的电源设备等等。
(2)高效率和可靠性高开关电源相对于早些时间的线性电源来说,其组成的元器件比较少,单从这方面讲就可以提高开关电源的稳定性,可靠性。
另一方面,组成开关电源的元器件是有寿命的,例如二极管、电容、三极管,它们有一定的使用期限,也就是和人一样,它们是有寿命的,减少开关电源的元器件就可以尽可能的提高开关电源的使用寿命,避免了因为元器件的繁多以及集成电路的复杂导致某一个器件烧坏而降低开关电源的寿命。
另外,努力提高开关电源的工作效率,一方面可以减少电能的流失,提高电能利用率。