开关电源的设计实验报告
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。
开关电源实习报告
一、实习背景随着电子技术的飞速发展，开关电源作为电子设备中关键的能量转换部件，其性能和效率直接影响着设备的整体性能。
为了更好地了解开关电源的设计原理和实际应用，我在本学期参加了开关电源的实习课程。
二、实习目的通过本次实习，我旨在：1. 掌握开关电源的基本工作原理和设计方法。
2. 学会使用相关电子仪器进行开关电源的性能测试。
3. 提高实际操作能力和解决实际问题的能力。
三、实习内容1. 理论学习：首先，我们学习了开关电源的基本概念、工作原理、主要组成部分以及各种开关电源的控制策略。
2. 实践操作：在理论学习的基础上，我们进行了以下实践操作：- 搭建开关电源电路：根据设计要求，我们搭建了开关电源电路，并进行了调试。
- 参数测试：使用示波器、万用表等仪器对开关电源的输出电压、电流、频率等参数进行了测试。
- 故障排查：针对测试过程中出现的问题，我们进行了故障排查，并提出了相应的解决方案。
3. 设计分析：在实习过程中，我们还对一些典型的开关电源设计方案进行了分析，了解了不同设计方案的特点和适用范围。
四、实习收获1. 理论知识：通过本次实习，我对开关电源的基本原理和设计方法有了更深入的了解，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
2. 实践能力：在实践操作过程中，我提高了自己的动手能力和解决问题的能力，学会了使用电子仪器进行开关电源的性能测试。
3. 团队合作：在实习过程中，我们进行了团队合作，共同完成了开关电源的设计和调试，锻炼了我们的团队协作能力。
五、实习总结本次开关电源实习让我受益匪浅，不仅提高了我的专业素养，还培养了我的实践能力和团队合作精神。
在今后的学习和工作中，我将继续努力，不断提高自己，为我国电子技术的发展贡献自己的力量。
开关电源实习报告
实习报告一、实习背景和目的本次实习是在XX公司进行的，实习岗位是开关电源设计工程师。
实习的主要目的是通过实际操作，掌握开关电源的设计原理和流程，提高自己的实践能力和技术水平。
二、实习内容和过程在实习期间，我参与了开关电源的设计、制造和测试工作。
具体内容包括：1. 学习开关电源的基本原理和工作原理，了解各种电源拓扑结构和开关器件的使用。
2. 根据客户需求，制定开关电源的设计方案，包括电源拓扑、开关频率、功率器件等。
3. 使用电路设计软件，绘制开关电源的原理图和PCB图，并进行电路仿真。
4. 根据设计方案，制造开关电源的样机，并进行组装和调试。
5. 进行开关电源的性能测试，包括输出电压、输出电流、效率、温升等。
6. 根据测试结果，对开关电源进行优化和改进，提高其性能和可靠性。
三、实习成果和收获通过实习，我掌握了开关电源的设计原理和流程，学会了使用电路设计软件进行设计和仿真，提高了自己的实践能力和技术水平。
同时，我也对开关电源的制造和测试过程有了更深入的了解。
具体成果和收获包括：1. 了解了开关电源的基本原理和工作原理，掌握了各种电源拓扑结构和开关器件的使用。
2. 学会了使用电路设计软件，绘制开关电源的原理图和PCB图，并进行电路仿真。
3. 掌握了开关电源的制造和测试过程，提高了自己的实践能力和技术水平。
4. 通过对开关电源的性能测试和优化，提高了其性能和可靠性。
四、实习总结通过本次实习，我对开关电源的设计和制造过程有了更深入的了解，提高了自己的实践能力和技术水平。
同时，我也认识到理论知识在实践中的应用重要性，以后将继续努力学习，提高自己的综合素质。
最后，感谢公司给我提供这次宝贵的实习机会，让我有机会学习和成长。
开关电源 实验报告
开关电源实验报告开关电源实验报告引言：开关电源是一种常见的电源供应器件，其工作原理是通过开关管的开关动作，将输入电压转换为高频脉冲信号，再经过滤波和稳压电路得到稳定的输出电压。
本实验旨在通过搭建开关电源电路并进行测试，探究其工作原理和性能特点。
一、实验目的本实验旨在：1. 理解开关电源的工作原理；2. 掌握开关电源电路的搭建方法；3. 测试开关电源的输出电压、效率等性能指标。
二、实验器材与原理1. 实验器材：- 开关电源模块- 电压表- 电流表- 变压器- 电阻、电容等元件2. 实验原理：开关电源的核心是开关管，其工作原理是通过开关管的开关动作，将输入电压转换为高频脉冲信号，再经过滤波和稳压电路得到稳定的输出电压。
开关电源的主要特点是高效率、体积小、重量轻、稳定性好等。
三、实验步骤与结果1. 搭建开关电源电路：根据实验器材提供的原理图，搭建开关电源电路。
连接好输入电源和输出负载后，确保电路连接正确。
2. 测试输出电压：将电压表接在开关电源的输出端，调节输入电压，记录不同输入电压下的输出电压。
根据记录的数据，绘制输入电压与输出电压的关系曲线。
3. 测试效率：将电流表接在开关电源的输入端，记录输入电压和输入电流。
根据输入功率和输出功率的关系，计算开关电源的效率。
通过多次测试，得出不同输入电压下的效率曲线。
4. 分析实验结果：根据实验数据和曲线图，分析开关电源的输出电压与输入电压的关系，以及效率与输入电压的关系。
讨论开关电源的性能特点和应用范围。
四、实验结论通过本实验，我们得出以下结论：1. 开关电源能够将输入电压转换为稳定的输出电压，具有较高的效率和稳定性；2. 开关电源的输出电压与输入电压呈线性关系，可以通过调节输入电压来控制输出电压；3. 开关电源的效率随着输入电压的增加而增加，但过高的输入电压可能导致效率下降。
五、实验总结通过本实验，我们深入了解了开关电源的工作原理和性能特点。
开关电源作为一种常见的电源供应器件，在电子设备中得到广泛应用。
开关电源设计报告
电子信息工程卓越专业研修12V-5V开关电源设计学号：姓名:目录一：设计任务及要求： (3)二：总体设计方案： (3)三：各模块电路分解： (5)四：电路总图： (9)五：元件清单： (10)六：调试数据图 (11)七：实验数据记录： (12)一：设计任务及要求：1.1、输入电压：12V1.2、输出电压：5V1.3、最大输出电流：1A二：总体设计方案：2.1.1:PWM调制脉宽调制技术是通过对逆变电路开关的通断控制来实现对模拟电路的控制的。
脉宽调制技术的输出波形是一系列大小相等的脉冲，用于替代所需要的波形，以正弦波为例，也就是使这一系列脉冲的等值电压为正弦波，并且输出脉冲尽量平滑且具有较少的低次谐波。
根据不同的需求，可以对各脉冲的宽度进行相应的调整，以改变输出电压或输出频率等值，进而达到对模拟电路的控制。
2.1.2:PFM调制当输出直流电压超过额定值时，反馈控制电路在保证调整管的导通时间不变的情况下，自动的改变调整管的开关频率，从而改变电压的占空比，使输出直流电压稳定在允许范围内，这种方案称为脉冲频率调制整，简称PFM型开关电源，其反馈电路为脉冲频率调整电路。
2.2：PFM调制下的两种方案：2.2.1：自激式自激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流脉冲激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。
如图是自激式变压器开关电源的简单工作原理图，其中V1为输入电压，S1A是控制开关，T1是开关变压器，L1是储能滤波电感，C1是储能滤波电容，D2续流二极管，D3削反峰二极管，R1负载电阻。
图:1-1改变控制开关S1A的占空比D，只能改变输出电压的平均值Uo，而输出电压的幅值不变，因此只能是应用在电压平均值输出方式上。
2.2.2：驱动式驱动式开关电源，是指运用振荡电路高低电平实现开关导通与关闭，如图1-2所示，开关S1A用振荡电路产生的脉冲高低电压控制。
原理：以12V电压作为输入，通过振荡电路控制开关电路的通断时间，实现电感的充放电时间，改变输出电压的平均值，然后进行LC滤波，对输出电压进行电压和电流反馈控制，使其最后输出5V电压。
开关电源设计报告
1开关电源主电路设计1.1主电路拓扑结构选择由于本设计的要求为输入电压176-264V交流电，输出为24V直流电，因此中间需要将输入侧的交流电转换为直流电，考虑采用两级电路。
前级电路可以选用含电容滤波的单相不可控整流电路对电能进行转换，后级由隔离型全桥Buck电路构成。
总体要求是先将AC176-264V整流滤波，然后再经过BUCK电路稳压到24V。
考虑到变换器最大负输出功率为1000W，因此需采用功率级较高的Buck电路类型，且必须保证工作在CCM工作状态下，因此综合考虑,本文采用全桥隔离型Buck变换器。
其主电路拓扑结构如下图所示：下面将对全桥隔离型BUCK变换器进行稳态分析，主要是推导前级输出电压V与后级输g 出电压V之间的关系，为主电路参数的设计提供参考。
将前级输出电压V代替前级电路，作g 为后级电路的输入，且后级BUCK变换器工作在CCM模式，BUCK电路中的变压器可以用等效电路代替。
由于全桥隔离型BUCK变换器中变压器二次侧存在两个引出端，使得后级BUCK电路的工作频率等同于前级二倍的工作频率，如图1-1所示。
在2T的工作时间内，总共可分为四种S 开关阶段，其具体分析过程如下：1）当0<t<DT时，此时Q、Q和D导通，其等效电路图如图1-2所示。
S145/?1-1) 1-2) 1-3)3) du.•川L i (t )m 严+仃(t )c 二二v (t )R图1-3在DT<t<T 时等效电路SSv=0sv=-v Li=i -v /R C当TS <t<a+D )TS 时，此时Q2、1-4) 1-5)1-6)Q 和D 导通，其等效电路图如图1-2所示。
36图1-2在0<t<DT 时等效电路Sv=nvs gv=nv -vL gi=i -v /RC2)当DT<t<T 时，此时Q ~Q 全部关断，D 和D 导通，其等效电路图如图1-3SS 1465所示。
开关电源实验报告
开关电源实验报告开关电源实验报告一、引言开关电源是一种电能转换设备，通过将输入电源的直流电压转换为所需的输出电压，广泛应用于各种电子设备中。
本实验旨在通过实际搭建开关电源电路并进行测试，探究开关电源的工作原理和性能。
二、实验原理开关电源主要由输入滤波电路、整流电路、功率开关器件、变压器、输出滤波电路和反馈控制电路等组成。
其中，输入滤波电路用于滤除输入电源中的高频噪声，整流电路将交流电转换为直流电，功率开关器件实现高效的开关操作，变压器用于降低或升高电压，输出滤波电路用于去除输出电压中的纹波，反馈控制电路用于稳定输出电压。
三、实验步骤1. 按照实验指导书提供的电路图，搭建开关电源电路。
2. 将输入电压接入电路，注意接线的正确性和安全性。
3. 打开电源，调节电压和电流的设定值。
4. 测量输入电压、输出电压和输出电流的数值，并记录下来。
5. 根据实验数据，计算开关电源的效率和纹波系数。
四、实验结果与分析通过实验测量得到的数据如下：输入电压：12V输出电压：5V输出电流：2A根据实验数据，可以计算开关电源的效率和纹波系数。
效率可以通过输出功率与输入功率的比值来计算，纹波系数可以通过输出电压的纹波值与输出电压的平均值的比值来计算。
通过计算得到的结果可以评估开关电源的性能。
五、实验心得通过本次实验，我对开关电源的工作原理和性能有了更深入的了解。
在实际搭建电路的过程中，我注意到了电路连接的重要性，一旦接线错误可能导致电路无法正常工作或者安全事故的发生。
在测量数据时，我也学会了使用合适的仪器和方法，确保测量结果的准确性。
六、结论本实验通过搭建开关电源电路并进行测试，深入探究了开关电源的工作原理和性能。
通过实验数据的分析，可以评估开关电源的效率和纹波系数，为进一步优化开关电源设计提供了参考依据。
通过实验，我也提高了实际动手操作和测量技巧，加深了对开关电源的理论知识的理解。
开关电源设计报告
开关电源设计报告目录•引言•开关电源基本原理•开关电源设计流程•开关电源关键技术•开关电源设计实例•开关电源发展趋势与展望01引言Part报告目的和背景目的本报告旨在介绍开关电源的基本原理、设计方法、性能指标以及应用领域，为读者提供关于开关电源的全面了解和指导。
背景随着电子设备的快速发展，开关电源作为一种高效、可靠的电源供应方式，在各个领域得到了广泛应用。
了解和掌握开关电源的相关知识对于电子工程师和相关从业人员具有重要意义。
开关电源简介定义开关电源是一种通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入电压转换成稳定输出电压的电源供应方式。
工作原理开关电源通过将输入电压整流成直流电压，然后通过开关管和高频变压器进行能量转换，最终输出稳定的直流电压。
特点开关电源具有效率高、体积小、重量轻、稳定性好等优点，广泛应用于计算机、通信、工业控制等领域。
02开关电源基本原理Part开关电源工作原理开关电源的基本原理是通过控制开关管的工作状态，将输入的直流电压转换成高频的矩形波电压，再通过整流滤波电路将高频的矩形波电压转换成直流电压输出。
开关电源主要由输入电路、输出电路、控制电路和开关管组成。
输入电路的作用是隔离和保护输入电压，输出电路的作用是稳定输出电压和滤波，控制电路的作用是调节开关管的工作状态，开关管的作用是控制能量转换。
根据输出电压是否可调，开关电源可分为定压式和稳压式。
定压式开关电源的输出电压是固定的，而稳压式开关电源的输出电压可以通过调节控制电路来改变。
根据输入电压是否可变，开关电源可分为单输入式和多输入式。
单输入式开关电源只能接收一种输入电压，而多输入式开关电源可以接收多种输入电压。
效率高开关电源的效率一般可达到80%以上，比传统的线性电源高出很多。
可靠性高开关电源的电路设计简单，元器件数量少，因此其可靠性相对较高。
体积小由于采用了高频变压器，开关电源的体积可以做得非常小，有利于设备的紧凑设计。
重量轻由于体积小，重量也相对较轻，便于携带和移动。
- 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)。
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
姓名：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。
低通滤波
有源调整一次整流
电子开关高频变压器采样输出
平滑滤波
二次整流
脉宽调制
基准电压
误差放大
比较器
脉冲驱动输入电路功率因数校正
功率
转换输出电路
直流输出V 0
控制电路
频率振荡发生器
交流输
入电压220V
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。
第三部分是功率转换，它是由电子开关和高频方波脉冲电压。
第四部分是输出电路，用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流电压输出。
第五部分是控制电路，输出电压经过分压、采样后于电路的基准电压进行比较、放大。
第六部分是频率振荡发生器，它产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。
有了高频振荡才有电源变换，所以说开关电源的实质是电源变换。
2.开关电源的分类
DC/DC变换类型是开关电源变换的基本类型，它通过控制开关通、断时间的比例，用电抗器与电容器上蓄积的能量对开关波形进行微分平滑处理，从而更有效地调整脉冲的宽度及频率。
从输入、输出有无变压器隔离来说，DC/DC变换分为有变压器隔离和没有变压器隔离两类。
每一类有6种拓扑，即降压式（Buck）、升压式（Boost）、升压—降压式（Buck-Boost）、串联式（Cuk）、并联式（Sepic）以及赛达式（Zata）。
按激励方式分，有自激式和他激式两种。
自激式包括单管式和推挽式，他激式包括调频式（PWF）、调宽式（PWM）、调幅式（PAM）和谐振式（RSM）4种，我们用得最多的是调宽式变换器。
调宽式变换器有以下几种：正激式、反激式、半桥式、全桥式、推挽式和阻塞式等6种。
按谐振方式分，有串联谐振式、并联谐振式和串并联谐振式；按能量传递方式分，有连续模式和不连续模式两种。
凡是以脉冲宽度来调制的电子开关变换器都叫PWM变换器。
二、开关电源的基本原理
开关稳压电源（简称开关电源）是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源一般多采用脉冲宽度调制（PWM）控制方式。
随着电力电子技术的发展和创新，开关电源逐步向高频化方向发展。
高频化使开关电源具有体积小、重量轻、效率高等优点，因此，研究、开发高质量的开关电源就变得十分必要，尤其在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关稳压电源具有，效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点，而被广泛使用在各个行业和领域中。
开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压，通常有三种调制方式:
脉冲宽度调制( P W M ) 、脉冲频率调制( P F M )和混合调制。
P W M调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为周期恒定，滤波电路的设计容易，是应用最普遍的调制方式。
开关稳压电源的主回路框图如图所示，由隔离变压器产生一个1 8 V的交流，经过整流滤波成一个直流，然后再进行D C - D C 变换，有P W M 的驱动电路，去控制开关电源管的导通和截止，而产生出一个稳定的电压源，如图所示：
三、实验电路图
1.启动电路
2.PWM脉冲控制驱动电路
3.电路输出部分的设计
根据设计要求，输出电路部分采用升压式斩波电路。
这一部分电路由电感、续流二级管、电容及负载电阻组成。
升压斩波电路的基本原理：
开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。
当开关管导通时，电感以Vi／L的速度充电，把能量储存在L中。
当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管D把储存的电能以(V0-Vi)／L的速度释放到输出电容器C2中。
输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少通过电感电流的峰值来控制。
4.实验总电路图
电路图由三部分组成：
（1）启动电路，即降压整流滤波电路，这部分主要是得到DC-DC的输入电压和为UC3842提供驱动电压。
（2）PWM脉冲控制驱动电路，它的主体是一个UC3842芯片，以及它的外围电路组成。
用它的⑥脚的输出脉冲控制MOS管的工作，并且它自带保护脚③，简单方便。
（3）输出部分，它是由一个升压直流斩波电路构成，结构原路简单。
5.实验结果（波形）
6.PCB电路板制作过程及图示
1.先在Altium Designer下画出实验图。
2.新建PCB并保存，将原理图导入到PCB中。
3.合理布局并敷铜
4.3D模型
7.实验心得体会及总结
在这个实验中，我知道了开关电源的概念、分类以及如何设计一个简易的开关电源；当然通过这个实验我知道了成功是建立在失败的基础之上的，没有不经历失败就可以直接把实验做成功的；只有通过自己的努力，才会获得相对应的收获。
这个实验更加让我对Multisim、Altium Desiger软件的学习与应用；我大概也知道了制PCB板时板尺寸大小以及合理的放置元件，相信我在以后的实验中会做的更好。