开关电源设计及调试总结
开关电源设计与调试
开关电源设计与调试开关电源是一种利用开关元件（通常为晶体管、MOS管等）和能量存储电感、电容等元件工作的电源，其输出适用于各种电子设备。
开关电源设计与调试是一项非常重要的任务，涉及到电源的稳定性、高效性和可靠性等方面。
首先，开关电源设计的第一步是决定电源拓扑结构。
常见的拓扑结构有反激式（fly-back）、正激式（forward）、升压型、降压型等。
选择适当的拓扑结构需要考虑输入输出电压、功率需求、工作频率等因素。
同时，还要注意选择合适的开关元件、电感、电容和保护电路等元件。
其次，进行电源输出电压和电流的计算和选择。
根据设备的需求，确定电源的输出电压和输出电流。
根据理论计算和经验选择适当的开关元件、电感和电容，并进行电路电阻、功率元件的计算和选择。
同时，还需要注意电源的稳定性和负载调整范围，以确保电源工作稳定可靠。
然后，进行开关电源的模拟电路设计。
根据电源的拓扑结构和电压电流要求，设计相应的开关电源模拟电路。
这包括开关管的控制电路、保护电路、反馈电路等。
控制电路通常使用PWM技术，保护电路包括过压保护、过流保护等。
反馈电路用于稳定输出电压和调整负载。
接下来，进行开关电源的数字电路设计。
数字电路部分主要包括控制芯片和显示/输出板的设计。
控制芯片负责控制整个开关电源的工作，包括开关元件的工作状态和频率调整等。
显示/输出板负责将电源的工作状态以数字形式显示出来，以及提供输出端口和接口。
最后，对开关电源进行调试。
调试过程中需要使用示波器、信号发生器等仪器，对输出电压、电流和波形进行测量和调整。
调试过程中需要注意相应的控制电压和反馈电压的调整，以及输出电压的稳定性和负载调整范围等指标的满足。
总之，开关电源设计与调试是一项复杂而精细的工作，需要深入理解电源拓扑结构、控制原理和保护电路。
只有通过合理的设计和精确的调试，才能保证开关电源的稳定性、高效性和可靠性。
开关电源TL494控制芯片的电路设计及调试(开关电源课程设计)
开关电源TL494控制芯片的电路设计及调试(开关电源课程设计)
开关电源TL494控制芯片是一种常用的控制芯片，它能够实现开关电源的电压和电流稳定控制，是开关电源的核心控制部件。
下面是TL494控制芯片的电路设计及调试步骤：
1. 电路设计
根据开关电源的需要，设计电源的输入电压、输出电压和输出电流等参数，并选择合适的开关管、电感和电容等元件。
2. 搭建电路原型
根据电路设计图，搭建电路原型，注意元件的布局和连接方式，保证电路的稳定性和可靠性。
3. 编写程序并调试
将TL494控制芯片与MSP430单片机相连接，并编写程序。
在调试过程中，可以先将电源的输出电压和电流设定为目标值，然后逐步调整控制芯片的参数，如占空比、频率等，观察输出是否稳定和符合要求。
如果出现问题，可以通过示波器等工具进行检测和分析，找出问题所在并进行调整。
4. 完善电路和程序
在调试完成后，可以对电路和程序进行完善，如加入保护电路、优化控制算法等，以提高电源的性能和稳定性。
需要注意的是，在设计和调试过程中，应注意安全问题，如避免高压触电、防止电路短路等，以确保人身安全和电路的正常运行。
开关电源调试经验
第一贴，最简单的项目：UC3842控制电路学习板现象：UC3842供电正常，但是Vref居然不是5V,而是高于5V。
解决办法：把管脚重新焊一遍。
分析：UC3842的GND脚焊接不良，导致电压浮起来了。
项目：某实验室一台电源坏了，拆开一看，UC3875控制的全桥，需要修理。
现象：初步检查，功率管坏了，由于没有同型号的管子，把所有的管子换成同功率等级的管子。
上电之后，输入电压较低的时候，一切正常。
当输入电压较高的时候，驱动混乱，频率抖动。
解决办法：把功率管的驱动电阻增大，该现象消失，一切正常，电源修好。
分析：新的管子寄生参数和旧管不同，在同样的驱动电路下，开关速度会比较快，导致干扰比较大，在高压的时候，干扰大到影响控制电路的工作。
简单写写几条：1、元件焊接要仔细，不能发生虚焊，虚焊非常要命，而且不容易看出来。
方向不能焊反，尤其是二极管的方向。
我曾经焊错过桥式整流二极管的方向，直接导致滤波电解电容加了反压，很危险。
2、如果调试中需要飞线，而且是来回信号线，要把去线和回线绞在一起。
因为如果去线和回线，形成包围面积的话，就相当于一个天线，很容易串入干扰。
3、母线供电不仅要有大的滤波电容，而且要有高频滤波电容。
输出时候的滤波也是一样。
项目：UC3845双管正激现象：两个管子关断之后，DS所承受的电压非常悬殊，并非理论上的各自一半。
猜测是 MOS的参数不一致导致，把上下管焊下来，交换位置，结果，还是一样。
看来和MOS 无关。
解决办法：调节两管驱动，让他们尽量同时关断，情况略有改善，但还是无法平分电压。
分析：这个应该是两个原因引起的，一个是PCB寄生参数的不同导致，两个位置的管子，DS 的实际电容有差异。
另外一个是，驱动不是很同步关断。
项目：UC3845控制辅助绕组反馈的反激现象：主路输出电压在开机的时候有很大过冲。
但是，参与反馈的辅助绕组的电压并没有过冲。
解决办法：为了可调节调整率，辅组绕组上串联了一个电阻。
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。
1．2 升压变换器的工作原理如图3所示，通过控制开关管Q1的导通比，可控制升压变换器的输出电压。
它的工作原理是：设开关管Q1由信号VG控制，当VG为高电平时，Q1导通，反之，Q1关断。
当Q1导通时，电感两端电压VL=Vi，电感储能增加，同时负载由电容供电。
开关电源心得体会
开关电源心得体会开关电源心得体会开关电源是现代电子设备中常见的一种电源类型，它能够将交流电转换为直流电，并且具有高效能、小体积、轻质、稳定性好等特点，因此广泛应用于电子产品、通信设备、计算机等领域。
在我的学习和实践中，我对开关电源有了更深入的了解，并从中获取了一些心得体会。
首先，在学习开关电源的过程中，我深刻认识到了学习的重要性。
开关电源作为一种复杂的电子器件，需要我们具备扎实的电子基础知识和相关的工程技术。
通过参与学校的课程学习以及与专业教师的交流讨论，我逐渐掌握了开关电源的基本原理和设计方法。
同时，我积极参与实际线路的搭建与调试，通过实践不断提高自己的动手能力和解决问题的能力。
通过不断学习和实践，我深刻认识到只有通过扎实的学习和实践，才能真正掌握开关电源的设计与应用。
其次，在实践过程中，我体会到了坚持不懈的重要性。
开关电源设计与调试是一个反复试错的过程，往往需要不断调整参数和检查电路，才能达到理想的效果。
在实践中，我遇到了许多困难和挫折，但我没有放弃，坚持不懈地尝试和改进。
我通过不断总结和分析，找到了问题所在，并采取相应的措施解决。
这种坚持不懈的态度不仅帮助我克服了困难，还培养了我的毅力和耐心，提高了自己的工作效率。
另外，我在开关电源的实践中也深刻意识到了安全意识的重要性。
开关电源工作时会产生高电压、大电流等危险因素，一旦操作不当就可能造成电击、短路等安全事故。
因此，我在操作过程中时刻保持警惕，按照操作规程进行，并且保持仪器设备的良好状态，以确保自己和他人的安全。
同时，我也将这种安全意识扩展到工作中的其他方面，遵守相关的安全操作规程，保证自己和同事的安全。
最后，通过学习和实践，我还认识到了团队合作的重要性。
在实践中，我与同学们一起合作完成了一些开关电源相关的实验和项目。
通过与他们的合作，我学会了与人沟通、协调和分工合作。
每个人都有自己的长处和不足，通过相互交流和合作，我们互相学习，共同进步。
开关电源原理及调试
开关电源调压原理
• 开关电源通过对占空比的调节，就能达到稳压的目的，当负载加大， 输出电压被拉低，通过反馈，脉宽调制器让开关管导通时间延长，占 空比变大，导致输出电压又变高，实现输出电压的稳定，当负载变小， 输出电压就会升高，通过反馈，脉宽调制器让开关管导通时间变小， 占空比变小，导致输出电压又变低，这样输出电压不随负载的变化而 变化，实现了输出电压稳定的目的。 • 当输入电压Vdc不稳定，输入电压变大或变小，脉宽调制器将以同 样的比例增大或减小输出脉冲宽度，导致开关管导通或截止时间变化， 既占空比跟随输入电压变化而改变，使输出电压不随输入电压的变化 而变化，实现了输出电压稳定的目的。
开关源的三种拓扑
开关电源的工作原理
• 1：参考图A: 开关导通时电源电压加在电感两端，电感电流线性增加， 电源能量储存在电感中，开关断开时，由于电感两端通过二极管串联 了电容，电感两端产生的反向感应电压将不会通过开关触点放电而释 放能量，而是通过二极管对电容进行充电，由于电容的加入，负载两 端将出现固定的电压，如果电感上充电电流增加量等于电感上放电电 流减小量,开关电源的开关不断通断将给电感不断充放电，平衡时开关 导通时伏秒数等于开关断开时伏秒数， VoN*ToN=VoFF*ToFF,如果忽 略开关压降及二极管压降，VoN/VoFF=ToFF/ToN,Vo=VIN*ToN/ToFF,占 空比：D=ToN/ToN+ToFF=1/1+ToFF/ToN,最后推导得:ToN/ToFF=D/1-D, 得到电容两端电压既负载电压Vo=VIN*ToN/ToFF=VIN*D/1-D，可见同 过改变占空比就可以改变开关电源输出电压。
开关电源原理及调试
电感的充放电波形图
电感的充放电
• 开关K闭合，电感两端的电压逐渐下降，而电感电流逐渐增大，电 感的感应电压V=LdI/dt，电感两端的电压只与流过电感的电流变化率 成正比，那怕有电流，但是电流不变，电感两端也无感应电压，开关 K闭合的瞬间电流为零，感应电压等于电源电压，随时间变化，感应 电压有降低趋势，因为如果感应电压不降低，一直等于电源电压，电 感中将无电流，电流的变化率为零，感应电压将变为零，实际情况是 感应电压一下降回路中将出现电流，按照这个规律感应电压越变越小， 电流越变越大，为什么外加电压大于感应电压，如果不是这样，假设 外加电压同感应电压最终趋近平衡，则回路中电流将为零，然而这是 不可能的，因为电流变化率为零，则感应电压将为零,换言之，感应电 压有赖于电流变化，电流必须变化才能产生感应电压。 如果环路中电阻为零，根据感应电压V=LdI/dt，得V/L=dI/dt，可 知电流以固定斜率增大，而感应电压不变，如果电流在上升过程中突 然断开开关K，环路中电流不可能立刻变为零，而是沿原方向逐渐变 为零，所产生的反向感应电压同电源电压之和加在开关两端，并在断
开关电源个人总结
开关电源个人总结
开关电源是一种采用开关器件进行控制的电源，具有高效率、小体积、轻重量等优点，广泛应用于电子设备中。
个人总结如下：
1. 高效率：开关电源的工作原理是通过开关器件的开启和关闭来调节电压和电流，能
够实现高效能的转换，电能的损失相对较小。
2. 小体积：相比于传统的线性电源，开关电源采用了高频开关技术，在同样功率输出
的情况下，开关电源的体积要小很多，适合应用于小型设备中。
3. 轻重量：由于开关电源采用了高频开关技术和高效能的转换方式，导致电源的重量
相对较轻，便于携带和安装。
4. 稳定性好：开关电源采用反馈控制的方式来调节电压和电流，能够实现稳定的输出，对输入电压的波动有一定的抗干扰能力。
5. 脉冲干扰：由于开关电源的开关频率较高，其输出信号中会含有一定的脉冲干扰，
需要通过滤波电路来进行抑制。
总的来说，开关电源是一种高效率、小体积、轻重量的电源，适用于各种电子设备和
工业应用，但在设计和应用过程中需要注意脉冲干扰的问题。
开关电源的设计实验报告
河西学院物理与机电工程学院综合设计实验开关电源的设计实验报告学院：物理与机电工程学院专业：电子信息科学与技术：侯涛日期：2016年4月12日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。
一、开关电源的概念和分类电源是将各种能源转换成为用电设备所需电能的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。
1.开关电源的概念电是工业的动力，是人类生活的源泉。
电源是产生电的装置，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，一般都需要经过转换才能适合使用的需求，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就是交流转换为直流；AC/AC称为交流转换为交流，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，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源。
开关电源在转换过程中，用高频变压器隔离称之为离线式开关变换器，常用的AC/DC 变换器就是离线式变换器。
开关电源通常由六大部分组成，如图所示。
第一部分是输入电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。
220V交流电直接经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi，此电压送到第二部分进行功率因数校正，其目的是提高功率因数，它的形式是保持输入电流与输入电压同相。
功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。
所谓有源功率因数校正，是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。
开关电源电路常采用有源功率因数校正。
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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。
1．2 升压变换器的工作原理
如图3所示，通过控制开关管Q1的导通比，可控制升压变换器的输出电压。
它的工作原理是：设开关管Q1由信号VG控制，当VG为高电平时，Q1导通，反之，Q1关断。
当Q1导通时，电感两端电压VL=Vi，电感储能增加，同时负载由电容供电。
当Q1断开时，因电感L上的电流不能突变，故电感电流iL向电容和负载供电，电感上储存的能量传递到电容、负载侧。
此时，iL减小，L 上的感应电动势VL<0，所以Vo>Vi。
由此，当Q1导通的时间越长(即占空比越大)，电感上储存的能量越多，Vo也越大。
2 系统总体设计
基于前面的分析，设计的系统接线图如图3所示。
误差放大器的反相端2口输入给定值(可用单片机实现，限于篇幅，不做介
绍)，用来控制输出电压；同相端1口输入／输出电压的反馈电压，形成闭环控制。
当输出电压高于期望值时，反馈输入1口的电压升高，误差放大器的输出增加，占空比减小；当输出电压减小时，基本可以做到与期望值相等，从而维持输出电压的稳定。
若想增大输出，可升高2口的电压。
控制过程如下：原系统稳定，当升高2口电压，1口电压瞬时不变，误差放大器输出减小，占空比变大，电压升高。
若想减小输出，可降低2口的电压。
3 系统调试
在确定上述总体设计后，采用分模块的调试方法进行电路调试。
3．1 TL494性能测试
图 4接线，测试2口的输入电压(误差放大器反相端2口采用基准电压输入)，改变1口的输入电压，观察9，3口的输出波形。
由实验可以得到：TL494的基准电压是3．5 V；输出波形为PWM波；误差放大器工作在非线性区，只有当输入(1，2)口的偏差在零到几十个毫伏之间时，PWM才是可调的；改变1口的电压，可改变 PWM的占空比。
3．2 升压变换器的工作性能测试
按图5接线，给1口加入使开关管达到饱和的方波信号：
(1)改变方波信号的占空比和方波信号的频率；
(2)给输出端加上负载。
由实验可以得到，改变占空比，可以改变输出电压的大小;加上负载，电压降低，但通过调节占空比，可使电压升高；方波信号的频率越大，改变占空比，调节输出电压的范围越小。
3．3 联调
在上述两步都能得到准确信息之后，将两模块进行联调，见图4。
若无误，即可实现输出端稳定的电压输出，且可通过改变2口的给定值实现在一定范围内(升压)改变输出电压。
具体范围与所选择电感、电容和系统工作的频率有关，限于篇幅，这里不做介绍。
3．4 加入MOSFET(IRF640)驱动
完成上述电路后，接下来要考虑系统的性能指标，除上述电容、电感、工作频率的参数外，性能指标的优越还与MOSFET有关。
为此，在TL494的9口和IRF9540开关管之间加入驱动电路IR2111，如图6所示。
4 结语
按上述步骤进行系统设计，不仅电路简单，可以比较深刻地掌握TL494的工作原理、开关电源的工作原理、负反馈的工作原理等，而且查找电路错误也比较方便。
对于该电路的性能指标测试，由于元器件的参数不同，指标略有不同，但基本上各参数的指标都较高，如DC-DC变换器的效率可达85％以上。