单片开关电源及PCB设计毕业论文
开关电源的设计毕业论文
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
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。
毕业论文 开关电源设计
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。
开关电源毕业设计
开关电源毕业设计开关电源毕业设计引言开关电源是现代电子设备中常见的一种电源供应方式。
它具有高效率、小体积、轻重量等优点，因此被广泛应用于各个领域。
作为一名电子工程专业的毕业生，我选择了开关电源作为我的毕业设计课题。
在这篇文章中，我将分享我在开关电源毕业设计过程中的学习和经验。
理论基础在开始设计之前，我首先深入研究了开关电源的理论基础。
开关电源的核心是开关器件，如MOSFET和二极管。
了解它们的工作原理和特性对于设计一个稳定和高效的开关电源至关重要。
此外，我还学习了开关电源的拓扑结构，如Buck、Boost和Buck-Boost等。
每种拓扑结构都有其适用的场景和特点，因此选择适合项目需求的拓扑结构也是一个重要的决策。
电路设计在理论基础的基础上，我开始进行电路设计。
首先，我绘制了整个开关电源的框图，明确了各个模块之间的关系和功能。
然后，我进行了详细的元器件选型和电路设计。
在选型过程中，我考虑了功率需求、效率要求、可靠性等因素。
在电路设计中，我注意到了一些关键问题，如输出滤波电容的选择、反馈控制电路的设计等。
通过仔细的设计和仿真，我确保了电路的稳定性和性能。
PCB设计完成电路设计后，我转向了PCB（Printed Circuit Board）设计。
PCB设计是将电路设计转化为实际的电路板的过程。
我使用专业的PCB设计软件，将电路布局在电路板上，并进行布线。
在布局过程中，我注意到了信号和功率之间的隔离，以及元器件之间的距离和位置。
在布线过程中，我遵循了最佳实践，如减少信号线的长度、避免信号线的交叉等。
通过精心的PCB设计，我确保了电路的可靠性和稳定性。
实验验证完成PCB设计后，我开始进行实验验证。
我首先搭建了实验平台，将开关电源连接到负载上，并通过示波器和多用表等仪器进行测量和分析。
我测试了开关电源的输出电压、输出电流、效率等参数，并与设计要求进行对比。
在实验过程中，我遇到了一些问题，如电磁干扰、温升等。
毕业设计论文(开关电源)
1.1 课题来源及意义 ........................................................ 2 1.2 课题基本要求 .......................................................... 2 1.3 课题相关背景 .......................................................... 2
2 开关电源方案设计.................................................... 3
2.1 开关电源工作原理 ...................................................... 3 2.2 开关电源与线性电源的比较 .............................................. 4 2.3 方案论证 .............................................................. 4 2.3.1 方案 1 ............................................................... 4 2.3.2 方案 2 ............................................................... 5 2.3.3 方案 3 ............................................................... 5 2.3.4 方案分析 ............................................................ 5 2.3.5 总体结构设计 ........................................................ 5 2.4 难点分析 .............................................................. 6 2.4.1 如何提高电源工作频率 ................................................ 6 2.4.2 储能电感的绕制 ...................................................... 7 2.4.3 标度转换技术 ........................................................ 7 2.5 控制技术选择 .......................................................... 8 2.6 开关变换器结构分析与选择 .............................................. 9 2.7 开关电路器件参数选择 ................................................. 12 2.7.1 功率开关管的选择 ................................................... 12 2.7.2 滤波电容的选择 ..................................................... 12 2.7.3 储能电感的选择 ..................................................... 13 2.7.4 续流二极管的选择 ................................................... 13
开关电源毕业论文
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。
开关电源本科毕业论文
开关电源本科毕业论文摘要该文叙述了单管反激式开关电源的设计制作过程。
设计采用了适合中小功率降压式变化器的单管反激式结构，充分地考虑的设计成本和电路效率。
该设计了UC3842作驱动芯片，配合场效应管和高频变压器，这种工作在高频状态下的开关电源变换器具有体积小重量轻等显著特点。
同时，该单管反激开关电源输出部分采用了TL431加光耦的高精度快速取样反馈电路，使输出精度和稳压性能大大超越一般的取样反馈形式。
关键词开关电源；反激；场效应晶体管；光耦。
1. 引言 ..................................................................... .. (1)2. 设计方案思路 ..................................................................... . (3)3. 总体设计 ..................................................................... (4)4. 元件选择及其参数计算 ..................................................................... ........................... 4 4.1 主要元件选择 ..................................................................... .. (4)4.1.1 脉宽调制芯片的选择 ..................................................................... . (4)4.1.2 选择变压器磁芯 ..................................................................... (6)4.1.3 选择开关管 ..................................................................... .. (6)4.1.4 选择输出整流管和滤波电感磁芯 ....................................................................64.1.5 取样和反馈器件的选择 ..................................................................... ............... 7 4.2 关键参数计算 ..................................................................... (8)4.2.1 UC4842A振荡频率 ..................................................................... . (8)4.2.2 变压器线圈匝数 ..................................................................... (9)4.2.3 电流取样电阻和输出取样电阻计算 (9)5. 电路设计 ..................................................................... . (10)5.1 电路原理图设计 ..................................................................... .. (10)5.1.1 UC3842A周边相关电路 ..................................................................... (10)5.1.2 变压器周边电路 ..................................................................... .. (10)5.1.3 输出滤波整流电路 ..................................................................... (11)5.1.3 取样和管够反馈电路 ..................................................................... ............... 11 5.2 特殊元件布局规划 ................................................................................................. 12 5.3 电路PCB布线设计 ..................................................................... .......................... 12 6. 制作与调试 ..................................................................... (13)6.1 硬件电路的布线与焊接 ..................................................................... .................... 13 6.2 调试 ..................................................................... . (13)7. 结论 ..................................................................... (14)参考文献 ..................................................................... .. (15)谢辞 ..................................................................... (16)1. 引言开关稳压电源（以下简称开关电源）取代晶体管线性稳压电源（以下简称线性电源）已有30多年历史，最早出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿。
开关电源设计毕业论文
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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_________________________________________________________ 51.1 概述 _______________________________________________________________ 51.2 开关电源的发展简况__________________________________________________ 51.3 开关电源的发展趋势__________________________________________________ 6第2章方案论证____________________________________________________ 82.1 概述 _______________________________________________________________ 82.2 系统总体框图________________________________________________________ 82.3 工作原理____________________________________________________________ 92.3.1 TOPSwitch-II的结构及工作原理____________________________________________ 92.3.2 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_________________________________________ 133.1 概述 ______________________________________________________________ 133.2 单片开关电源电路参数的设定_________________________________________ 133.3 单片开关电源保护电路的设计_________________________________________ 233.3.1 输出过电压保护电路的设计_______________________________________________ 233.3.2 输入欠电压保护电路的设计_______________________________________________ 23图3.8 输入欠电压保护电路____________________________________________________ 243.3.3 软启动电路的设计_______________________________________________________ 243.3.4 电压及电流控制环电路___________________________________________________ 253.3.5 无损缓冲电路___________________________________________________________ 273.3.6 采用继电器保护的限流保护电路___________________________________________ 283.3.7 IGBT驱动电路___________________________________________________________ 28第4章 PCB板电磁兼容性设计________________________________________ 304.1 概述 ______________________________________________________________ 304.2 PCB上元器件布局___________________________________________________ 31总结 __________________________________________________________________ 41致谢 __________________________________________________________________ 42参考文献 _______________________________________________________________ 1第1章绪论1.1 概述电源历来是各种电子设备中不可缺少的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。
开关电源（Switching Power Supply）自问世以来，就以其稳定、高效、节能等优良性能而成为稳压电源的主要产品。
而高度集成化的单片开关电源，更是因其高性价比、简单的外围电路、小体积与重量和无工频变压器隔离方式等优势而成为稳压电源中的佼佼者，是设计开发各种高效率中、小功率开关电源的优势器件。
随着生产、生活中自动化程度的不断提高，开关电源也朝着智能化方向发展，由微控制器控制的开关电源将单片开关电源与单片机控制相结合，更加体现了开关电源的可靠性和灵活性。
在21世纪，随着各种不同的单片开关电源芯片及其电路拓扑的应用和推广，单片开关电源越来越体现出巨大的实用价值和美好前景。
1.2 开关电源的发展简况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（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[17]。
1994年，美国PI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（High Voltage 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。
1.3 开关电源的发展趋势1955年美国罗耶（GH·Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。
到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
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MOS－FET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，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。
这样，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。
其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。
不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。
这种开关方式称为谐振式开关。
目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。
当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。
我们这次毕业设计主要是研究TOPSwitch-II开关电源以及相关的PCB设计制作，力图使电路简单且易于调试，尽最大可能的方便用户的使用。
在本次设计中，我们要掌握电路设计的基本方法和步骤，学会用计算机专用软件（Protel99）绘制电路原理图和设计制作印制线路板图，掌握标准化制图的基本规则，将理论和实践相结合，提高独立分析能力和解决问题的能力，为我们毕业后走上工作岗位打下一个良好的基础。
第2章方案论证2.1 概述整个系统以TOPSwitch-II芯片为核心，顺序流程连接各个功能模块，完成了将普通市电转化成所需要的稳定电流和电压。
2.2 系统总体框图图2.1 系统总体框图图2.1是本开关电源结构框图，图中显示了主要电路模块，其中开关占空比控制电路是基于TOPSwitch-II型芯片的控制电路[1]。