多用途小功率开关电源设计 毕业设计
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。
低功耗小功率开关电源设计毕业设计

低功耗小功率开关电源设计毕业设计南华大学船山学院毕业设计 1 开关电源简介小功率开关电源以其诸多优良的性能,在测控仪器仪表、通信设备、学习与娱乐等诸多电子产品中得到广泛的应用。
随着环境和能源问题日益突出,人们对电子产品的环保要求不断提高,对电子产品的能源效率更加关注。
设计无污染、低功耗、高效率的绿色模式电源已成为开关电源技术研究的热点。
研究一种中小功率开关电源,应用过渡模式有源功率因数校正、准谐振变频功率隔离变换控制和同步整流等多种先进的电源控制技术,以实现绿色开关电源设计的目的。
开关电源的基本结构所有事物都要遵循能量守恒定律,开关电源也不例外,实际上,开关电源也要通过以能量形式传递完成的。
从能量上看,开关电源可以分为直流开关电源模式和交流开关电源模式,直流开关电源模式主要是输出为直流信号电能,而交流开关电源模式主要是输出为交流信号电能。
直流开关电源模式为当前的主流模式,该开关电源模式的基本组成结构框图如下图所示:交流输入桥式整流滤波LC 组成滤波器DC/DC变换器转换输出整流滤波占空比控制电路DC直流输出放大电路控制电路图开关电源基本组成结构框图上图中可知:开关电源主要整流滤波、DC/DC变换电路、开关占空比控制电路以及控制电路等模块组成。
第1页,共29页南华大学船山学院毕业设计交直流输入电压经LC滤波器,再通过桥式整流与母线电解电容平滑后变为直流电压,再经DC/DC变换器转换,再经二极管整流和电解电容的滤波至输出,为了能使电路成为一个闭环工作,在输出端引出一个控制电路再经放大电路到占空比控制电路至DC/DC变换器转换器形成一个闭环。
占空比控制电路中占空比的表示方法如下图所示:图占空比示意图上图中可知:占空比D=Toff/(TOff+Ton),周期T= Ton+Toff,频率f=1/T。
传统开关电源的缺陷传统开关电源基本上采用的都是传统电路,传统电路大部分采用的电路芯片都为PWM控制的KA38系列芯片,这当中也要用到开关MOSFET管,还有就是也要加个启动电阻,根据P=U*U/R可知该电路上的待机功耗至少要大于,而低功耗的要求待机功耗至少要小于,甚至有些要小于。
小功率反激式开关电源设计毕业论文

小功率反激式开关电源设计作者姓名:学号:指导教师:摘要小功率反激式开关电源以其设计简单,体积小巧等优势,广泛应用于小功率场合。
开关电源以其小型、轻量和高效率的特点,被广泛地应用于各种电气设备和系统中,其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。
开关稳压电源有多种类型,其中单端反激式开关电源由于具有线路简单,所需要的元器件少,能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。
传统的反激式开关电源一般由PWM控制芯片和功率开关管(频率较高时一般使用MOSFET)组成,PWM芯片控制环路设计复杂,容易造成系统工作不稳定,功率开关管有时需要外加驱动电路。
高效率与小型化在一定程度上是互相限制的,因为实现高效率会要求电路有相当的复杂度,大量的器件对小型化十分不利。
在开关电源设计初期,采用的都是分立元件,集成度很低,大部分电路只能在PCB版上实现,极大的限制了小型化实现的可能。
而且大量器件暴露在外,也影响了系统的稳定性。
采用近年来,为了实现更高的效率和更小的体积,开关电源的工作频率有了很大的提高。
高工作频率能够减小外围电感和电容的大小,从而减少系统的体积。
另外,反激变压器的设计也是一个难点,其往往导致电源设计周期延长。
随着NXP公司生产的以OB2268芯片为代表的新一代单片开关电源的问世,以上诸多问题都得到了很好的解决。
应用OB2268设计开关电源,不仅器件更少,结构更简单,发热量更少,工作更可靠,采用该系列芯片已成为一种高效的反激式开关电源设计方案。
关键词:反激式变换器高频变压器开关电源 PWM控制AbstractLow power flyback switching power supply with its simple design, small size and other advantages, is widely used in small power applications. Switching power supply with its features of small, light weight and high efficiency, is widely used in various electrical equipment and systems, its performance is directly related to the realization of the function of the whole system. There are many types of switching power supply, wherein the single end flyback switching power supply with simple circuit, fewer components needed, can provide multiple isolated output has been widely used in small power field.Flyback switching power supply generally by the traditional PWM control chip and a power switch (generally use MOSFET high frequency) components, PWM chip control loop design of complex, easy to cause the system is not stable, tube sometimes need external driving circuit of power switch. High efficiency and miniaturization is limited to each other in a certain extent, because to achieve high efficiency would require circuit has considerable complexity, a large number of devices is very harmful to the miniaturization. Early in the design of switching power supply, are using discrete components, low integration degree, most of the circuit can only be achieved in the PCB version, greatly limit the miniaturization possible. And the number of device is exposed outside, also affects the stability of the system. Adopted in recent years, in order to achieve higher efficiency and smaller size, the operating frequency of the switching power supply has been greatly improved. High frequency can reduce the size of the external inductance and capacitance, thereby reducing the volume of the system.In addition, but also a difficult design of the flyback transformer, which often leads to power supply design cycles. Along with the NXP produced by the OB2268 chip as the representative of a new generation of single chip switching power supply was published, the problems are solved. Application of OB2268 switching power supply design, not only fewer devices, the structure is more simple, lessheat, the work is more reliable, the series of chips have become a high efficiency flyback switching power supply design.Key words: flyback converter high frequency transformer of switch power supply PWM control目录绪论 (1)第1章方案论证 (3)1.1 变压器设计选择 (4)1.2 电流模式PWM控制器选择 (6)1.3 光敏开关的选择 (9)第2章硬件电路的设计 (11)2.1电流模式芯片OB2268简介 (11)2.2 整流电路及桥路电路设计 (14)整流电路设计 (14)桥路电路设计 (15)2.3 电流模式控制电路设计 (16)2.4 采样电路设计 (18)2.5 电源保护电路设计 (21)2.6 闭环反馈回路设计 (23)第3章硬件设计 (26)3.1 数据采集设计 (26)第4章系统硬件调试 (30)4.1 调试工具简介 (30)4.2 系统硬件联调 (30)第5章结论 (31)5.1 社会经济效益分析 (31)5.2 收获与体会 (31)结束语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 电路图 (45)绪论开关电源的前身是线性稳压电源。
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
毕业设计(论文)-一种新型开关电源的设计

华东交通大学理工学院本科生毕业设计(论文)资料袋华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University毕业设计(论文)Graduation Design (Thesis)(20 —20 年)题目一种新型开关电源的设计分院:电信分院专业:电气工程及其自动化班级:05电气(4)班学号:学生姓名:指导教师:起讫日期:华东交通大学理工学院毕业设计(论文)原创性申明本人郑重申明:所呈交的毕业设计(论文)是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。
设计(论文)中引用他人的文献、数据、图件、资料,均已在设计(论文)中特别加以标注引用,除此之外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
毕业设计(论文)作者签名:日期:年月日毕业设计(论文)版权使用授权书本毕业设计(论文)作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计(论文)的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计(论文)的复印件和电子版,允许设计(论文)被查阅和借阅。
本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计(论文)的全部或部分内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毕业设计(论文)。
(保密的毕业设计(论文)在解密后适用本授权书)毕业设计(论文)作者签名:指导教师签名:签字日期:年月日签字日期:年月日华东交通大学理工学院毕业设计(论文)摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。
任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。
特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛,也要求能够提供稳定的电源,以满足小型电子设备的用电需要。
开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点, 被称作高效节能电源。
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。
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多用途小功率开关电源设计毕业设计目录1 绪论 (2)1.1 引言 (3)1.2开关电源市场情况31.3 开关电源的技术性能 (4)1.4 设计的指标 (6)2 开关电源电路的工作原理 (7)2.1 开关电源的电路组成 (7)2.2 输入电路的原理及常见电路 (8)2.3 功率变换电路 (8)2.4 输出整流滤波电路 (10)2.5 稳压环路原理 (11)2.6 短路保护电路 (12)2.7 输出端限流保护 (14)3 基于TL494开关电源的实现 (15)3.1 芯片选择 (15)3.2 整个控制电路的设计 (19)3.3 整个系统框图 (27)4 可靠性分析 (28)4.1 影响开关电源可靠性的因素 (28)4.2 可靠性设计的原则 (31)4.3 可靠性设计 (32)4.4 电源的热设计 (33)5 总结 (354)参考文献 (365)21 绪论1.1 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。
1.2 开关电源市场情况据Frost&Saullivan公司的资料显示,1999年,全球开关电源市场的规模从1992年的84亿美元猛增至166亿美元,平均年增长率为10%。
这是由于作为电源和开关电源最主要用户的计算机及其外转设备市场的不断发展,以通讯通信业的异军突起,促进了开关电源市场的日益增长,使全球开关电源市场呈现出十分美好的前景。
目前,在计算机、电子仪器仪表和通信设备中应用得最多的开关电源,3有AC/DC、DC/DC两种。
到2000年,AC/DC产品所占的市场份额,将从1992年的80%减少为76%,而DC/DC产品所占的市场份额,将从1992年的20%增长为24de。
开关电源除了主要应用在计算机、仪器仪表和通信领域之外,还普遍应用在通用工业和消费电子产品领域。
开关电源产品的主要特点是体积小、重量轻、效率高,正在向着模块化、扩大输出电压范围、提高输人端功率因数、抗电磁干扰性强以及附加备用电池的方向发展。
在开关电源领域,正在开展一系列的技术革新,例如功率系数的校正、相位调制、高频电源、零电压和零电流转换以及单片式转换调节器等,所有这些改进,都使开关电源的性能和效率大为提高,使其应用范围大大拓宽,尤其在新兴的通信领域大有用武之地。
1998年上半年,世界上生产开关电源的厂商已达600多家。
虽然开关电源的厂商不少,但是由于业内的竞争异常激烈,目前还没有哪一家厂商能独家垄断市场。
日本和美国的电子工业和通信业很发达,因此对开关电源的需求量非常大。
日本约占全球市场的50%;美国约占29%;欧洲约占11%;亚洲(除日本以外)约占5%。
虽然亚洲目前在全球开关电源市场上所占比例尚小,但是,据Frost&Sullivan公司预测,到2000年,由于亚洲通信业的高速发展,对开关电源的需求也将与日俱增,其需求量在全球市场上的比例将翻一番,上升至10%,并且这个比例还将在对世纪初期继续增长,从而成为世界上最有发展潜力的开关电源市场之一。
1.3 开关电源的技术性能开关电源产品的技术发展动向是高可靠、高稳定、低噪声、抗干扰和实现模块化。
小型、薄型、轻运化。
由于电源轻、小、薄的关键是高频化,因此国外目前都在致力于同步开发新型高智能元器件,特别是改善二次整流管的损耗、变压器电容器小型化,并同时采用SMT技术在电路板两面布置元件以确保开关电源的轻、小、薄。
4高效率:为了使开关电源较、小、薄,高频化(开关频率达兆赫级)是必然发展趋势。
而高频化又必然使传统的PWM开关(属硬开关)功耗加大,效率降低,噪声也提高了,达不到高频、高效的预期效益,因此实现零电压导通、本电流关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。
采用软开关技术可使效率达到85~88%。
据悉,美国WICOR开关电源公司设计制造了多种ECZ较开关DC/DC变换器,其最大输出功率有800W、600W、300W等,相应的功率密度为6.2、10、17w/cm3,效率为80~90%;日本NemicLambda公司刚推出一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列(日本人称这种技术为“部分谐振”),开关频率为200—300kHz,功率密度为27W/cm3,用同步整流器(即用MOS-FER代替肖特基二级管)使整个电路效率提高到90%。
高可靠:开关电源比连续工作电源使用的元器件多数十倍,因此降低了可靠性。
从寿命角度出发,电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。
追求寿命的延长要从设计方面着眼,而不是从使用方面着想。
美国一公司通过降低给温、减少器件的电应力、降低运行电流等措施使其DC/DC开关电源系列产品的可靠性大大提高,产品的MTBF高达100万小时以上。
模块化:无论是AC/DC或是DC/DC或是变换器都是朝模块化方向发展。
其特点是:可以用模块电源组成分布式电源系统;可以设计成N+1冗余电源系统,从而提高可行性;可以做成插入式,实现热更换,从而在运行中出现故障时能高速更换模块插件;多台模并联可实现大功率电源系统。
此外,还可以在电源系统建成后,根据发展需要不断扩充容量。
低噪声:开关电源的又一缺点是噪声大,单纯追求高频化,噪声也随之增大,采用部分谐振转换回路技术,在原理上既可以高频化,又可以低噪声。
但谐振转换技术也有其难点,如很难准确地控制开关频率、谐振时增大了器件负荷、场效应管的寄生电容易引起短路损耗、元件热应力转向开关管等问题难以解决。
日本把变压器设计成初次级分离阻燃密封,自身具备对体噪声功能的共模无噪声隔离变压器,既节省了噪声滤波器,又减5少了噪声。
抗电磁干扰(EMI):当开关电源在高频下开关时,其噪声通过电源线产生对其它电子设备的干扰,世界各国已有抗EMI的规范或标准,如美国的FCC、德国的VDE等,研究开发抗EMI的开关电源日益显行生要。
电源系统的管理和控制:应用微处理器或微机集中控制与管理,可以及时反映开关电源环境的各种变化,中内处理单元实现智能控制,可自动诊断故障、减少维护工作量,确保正常运行。
计算机辅助计(CAD):利用计算机对开关电源系统、稳定性分析、电路仿真、印刷电路板、热传导分析、EMI分析以及可靠性等进行CAD设计和模拟试验,十分有效,是最为快速经济的设计方法。
产品更新加快:目前的开关电源产品要求输入电压通用(适用世界各国电网电压规模)、输出电压范围扩大(如计算机和工作站需要增加3.3V 这一档电压、程控需要增加DC150V这一电压)、输人端功率因数进一步提高(最有效的方法是加一级“有源功率因数校正器APFC”),并具有安全、过压保护等功能。
1.4 设计的指标1)交流输入电压AC220V± 20%;2)直流输出电压4~16V可调;3)输出电流0~40A;4)输出电压调整率≤ 1%;5)纹波电压Up≤ 50mV;62 开关电源电路的工作原理2.1 开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由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。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下:图2.1开关电源的电路组成方框图7图2.2 输入整流、滤波电路2.2 输入电路的原理及常见电路2.2.1 AC输入整流滤波电路原理①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。
③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。
2.3 功率变换电路2.3.1 MOS管的工作原理目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。
也称为表面场效应器件。
由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。
2.3.2常见的原理图8图2.3 功率转换电路2.3.3 工作原理R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。
在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流,这些元件组合一起,能很好地吸收尖峰电压和电流。
从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制,因此是当前工作周波的电流限制。
当R5上的电压达到1V 时,UC3842停止工作,开关管Q1立即关断。
R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。
R1过小,易引起振荡,电磁干扰也会很大;R1过大,会降低开关管的开关速度。
Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下,从而保护了MOS管。
Q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1导通时间越长,变压器所储存的能量也就越多;当Q1截止时,变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量,同时也达到了磁场复位的目的,为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。