开关电源设计经典实例
开关电源EMC设计实例
开关电源EMC设计实例[摘要] 目前大多数电子产品都选用开关电源供电，以节省能源和提高工作效率；同时越来越多的产品也都含有数字电路，以提供更多的应用功能。
开关电源电路和数字电路中的时钟电路是目前电子产品中最主要的电磁干扰源，它们是电磁兼容设计的主要内容。
下面我们以一个开关电源的电磁兼容设计过程来进行分析。
[关键词] 开关电源设计图1是一个普遍应用的反激式（或称为回扫式）开关电源工作原理图，50Hz 或60Hz交流电网电压首先经整流堆整流，并向储能滤波电容器C5充电，然后向变压器T1与开关管V1组成的负载回路供电。
图2是进行过电磁兼容设计后的电气原理图。
图1 图21、对电流谐波的抑制一般电容器C5的容量很大，其两端电压纹波很小，大约只有输入电压的10%左右，而仅当输入电压Ui大于电容器C5两端电压的时候，整流二极管才导通，因此在输入电压的一个周期内，整流二极管的导通时间很短，即导通角很小。
这样整流电路中将出现脉冲尖峰电流。
这种脉冲尖峰电流如用傅立叶级数展开，将被看成由非常多的高次谐波电流组成，这些谐波电流将会降低电源设备的使用效率，即功率因数很低，并会倒灌到电网，对电网产生污染，严重时还会引起电网频率的波动，即交流电源闪烁。
脉冲电流谐波和交流电源闪烁测试标准为：IEC61000-3-2及IEC61000-3-3。
一般测试脉冲电流谐波的上限是40次谐波频率。
解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的方法是在整流电路中串联一个功率因数校正(PFC)电路，或差模滤波电感器。
PFC电路一般为一个并联式升压开关电源，其输出电压一般为直流400V，没有经功率因数校正之前的电源设备，其功率因数一般只有0.4~0.6，经校正后最高可达到0.98。
PFC电路虽然可以解决整流电路中出现脉冲尖峰电流过大的问题，但又会带来新的高频干扰问题，这同样也要进行严格的EMC设计。
用差模滤波电感器可以有效地抑制脉冲电流的峰值，从而降低电流谐波干扰，但不能提高功率因数。
用uc3845b 设计开关电源实例
用uc3845b 设计开关电源实例Switching power supplies are widely used in various applications due to their high efficiency and compact design. One of the most common and popular control ICs used for designing switching power supplies is the UC3845B. This IC is known for its versatility and ease of use in various topologies such as flyback, forward, and boost.开关电源由于高效率和紧凑的设计而被广泛应用于各种领域。
在设计开关电源时常用的一个控制IC是UC3845B。
这个IC以其在飞行、正转和升压等各种拓扑结构中的通用性和易用性而闻名。
The UC3845B is a current mode PWM controller that operates at a fixed frequency and has a voltage feedforward design for improved transient response. It also has built-in soft start and frequency jitter features for reduced EMI emissions. These advanced features make the UC3845B a popular choice for designing efficient and reliable switch mode power supplies.UC3845B是一个固定频率工作的电流模式PWM控制器，具有电压前馈设计以提高瞬态响应。
芯片公司反激开关电源设计案例
芯片公司反激开关电源设计案例反激开关电源是一种常用的电源设计方案，它采用了开关元件的控制来实现高效率的能量转换。
对于芯片公司来说，设计一个稳定可靠的反激开关电源是至关重要的。
下面以一个具体案例来介绍芯片公司如何设计反激开关电源。
案例背景：芯片公司计划设计一款用于智能手表的反激开关电源。
该电源需要满足以下要求：输出电压为3.3V，最大输出电流为200mA，输入电压范围为3V到5V。
同时，该电源需要具备稳定可靠、高效率等特点。
设计步骤：1.电源需求分析：首先，需要对电源的工作条件进行分析。
智能手表作为一种可佩戴设备，体积小巧、功耗低是重要的特点。
因此，反激开关电源是一种理想的选择。
在电源需求分析中，需要确定输出电压和电流的要求，并考虑输入电压的范围。
2.开关电源拓扑选择：根据电源需求分析，可以选择反激开关电源作为设计方案。
反激开关电源可以提供相对较高的转换效率，并且适用于较宽的输入电压范围。
3.电源拓扑设计：在选择了反激开关电源后，需要设计电源的拓扑结构。
该案例中可以选择基于反激变换器的设计方案，使用变压器实现能量的传输。
通过选择合适的变压器匹配，可以实现输入电压到输出电压的转换。
4.元件选择：根据设计要求，选择合适的元件来搭建反激开关电源。
包括开关管、二极管、电感、电容等。
在选择元件时，需要考虑其参数和性能，并保证其可靠性和稳定性。
5.控制电路设计：反激开关电源需要一个控制电路来实现对开关管的控制。
控制电路可以采用传统的PWM或者脉冲频率调制（PFM）的控制方法。
通过控制开关管的导通与断开，实现对输出电压和电流的调节。
6.稳压电路设计：为了保证输出电压的稳定性，需要设计稳压电路。
可以采用负反馈稳压电路，通过对输出电压进行采样和比较，控制开关管的工作状态，使得输出电压能够稳定在设定值。
7.效率优化：为了提高转换效率，需要优化设计。
可以采用切换频率较高的开关管、合理选择电感和电容等方法。
通过优化设计，使能量转换更为高效。
开关电源原理设计及实例第变压器隔离的变换器拓扑结构演示文稿
开关电源原理设计及实例第变压器隔离的变换器拓扑结构演示文稿开关电源是一种将输入电源信号转换成所需要的输出电压或电流的电源装置。
它通过开关管的开关动作来控制输入电源的通断，从而实现对输出电压或电流的控制。
开关电源具有高效率、小体积和低成本等优势，因此在许多电子设备中广泛应用。
本文将介绍开关电源的原理设计及实例，并重点介绍了一种基于变压器隔离的变换器拓扑结构。
一、开关电源的工作原理开关电源主要由输入端、变换器、控制电路和输出端四部分构成。
其中变换器是其核心部分。
变换器主要由开关管、变压器和输出滤波电路组成。
开关电源的工作过程如下：1.输入电源输入交流电压，通过整流电路转换为直流电压；2.直流电压经过输入滤波电路进行滤波，去除电源中的高频杂波；3.控制电路根据输出电压的反馈信号，控制开关管的开关动作；4.当开关管接通时，变压器中的能量储存；5.当开关管断开时，储存在变压器中的能量释放，并经过输出滤波电路输出给负载。
二、变压器隔离的变换器拓扑结构变压器隔离是开关电源设计的一个重要技术，主要用于防止输出端与输入端之间的电气隔离，保护用户和设备的安全。
下面介绍一种基于变压器隔离的变换器拓扑结构，反激变换器。
1.反激变换器的工作原理：反激变换器是一种脉冲宽度调制（PWM）型开关电源，它采用反激（反冲击）的方式，将输入电压转换为所需的输出电压。
反激变换器主要由变压器、开关管、脉冲变压器、反激电容和输出滤波电路等组成。
2.反激变换器的工作过程：(1)开关管接通状态：当开关管接通时，电流通过变压器，将能量储存到脉冲变压器中。
(2)开关管断开状态：当开关管断开时，通过变压器的自感性，使脉冲变压器的磁场崩溃，产生反冲电压，将能量传输到输出端。
三、实例演示文稿标题：基于变压器隔离的反激变换器拓扑结构演示内容：1.引言：介绍开关电源的重要性和应用领域，并介绍本文将重点介绍的反激变换器拓扑结构。
2.开关电源的工作原理：简要介绍开关电源的工作原理，包括输入端、变换器、控制电路和输出端的作用。
DCDC设计实例
DCDC设计实例一．题目设计一个PWM开关稳压电源。
要求：输入电压 1-2 V 升压 5-20V二．设计方案方案1：实验原理开关稳压电源原理如图和串联反馈式稳压电路相比，电路增加了LC滤波电路以及产生固定频率的三角波电压发生器和比较其组成的控制电路。
Vi为整流滤波电路输出电压，Vb为比较器输出电压。
Vb>0时，三极管饱和导通，二极管D截止，电感储能，电容充电，。
而Vb<0时，三极管截止，滤波电感产生自感电势，二极管导通，于是电感中储存的能量向负载释放。
输出电压Vo位Vo=qV1,q为脉冲波形的占空比，故称脉宽调制开关稳压电源。
当Vf>Vref时，比较放大器输出电压Va为负值，Va与固定频率三角波电压Vt 相比较，得到Vb的的方波波型，其占孔比q<50%,使输出电压下降到预定的稳压值。
同理，V1下降，Vo也下降，Vf<Vref,Va为正值，Vb的占空比<50%，输出电压上升到预定值。
具体实验电路三角波发生器电路为方案2：DC/DC变换器的基本类型开关电源是进行交流/直流、直流/直流，直流/交流的功率变换的电源，其核心部分就是DC/DC变换器。
其工作原理：控制通/断电时间比可以改变的电子开关元件，将直流电能变换为脉冲状交流电能，然后通过储能元件或变压器对脉冲交流电能的幅度按人们的要求做必要的变换，再经平滑滤波器变为直流。
升压型变换器如图表1，当开关管VT导通时，电流经电感L和开关管入地，电感上的电压降左端为正，右端为负，随着电流的增大，储存于电感中的磁能增大；当开关管截止时，电感上的电压调转极性，左端为负，右端为正，二极管导通，电流对电容C充电。
可见，输出电压UO高于输入电压UI。
在VT导通，VD截止期，负载上的电流是有电容放电维持的。
在开关管和二极管导通时的电压降远比输入的电压小时，则在VT导通期间ILMAX=ILMIN+UI/L*ton在VT截止期间ILMIN=ILMAX－（UO－UI）/L*toff由以上二式可得UO=UI(ton-toff)/toff=1/(1-D)*UI图表 1a．b两点为输出电压u。
开关电源典型设计实例精选
开关电源典型设计实例精选
开关电源是一种常见的电源设计，它能够将输入电压转换为稳定的输出电压，常用于各种电子设备中。
以下是一些典型的开关电源设计实例：
1. Buck转换器，Buck转换器是一种常见的开关电源设计，它能够将高电压降低为稳定的较低电压。
这种设计常用于需要较低输出电压的应用，例如移动设备充电器和电源适配器。
2. Boost转换器，Boost转换器则是将输入电压升高为稳定的输出电压，常用于需要较高输出电压的场合，比如LED驱动器和太阳能电池充电器。
3. Buck-Boost转换器，Buck-Boost转换器能够实现输入电压的升压和降压，因此在需要输出电压高低变化范围较大的场合下应用广泛，比如电动汽车充电器和太阳能储能系统。
4. Flyback转换器，Flyback转换器是一种常见的离线开关电源设计，适用于输出功率较低的应用，例如家用电子设备和通信设备。
5. LLC谐振转换器，LLC谐振转换器结构简单，具有高效率和低电磁干扰等优点，适用于中高功率的电源设计，例如工业设备和服务器电源。
以上是一些典型的开关电源设计实例，每种设计都有其适用的场合和特点，工程师在实际设计中需要根据具体要求选择合适的设计方案。
希望以上信息能够对你有所帮助。
开关电源环路设计及实例详解
开关电源环路设计及实例详解一、开关电源的基本原理开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源，其基本原理是通过开关管控制变压器的工作状态，从而实现对输入交流电进行变换、整流和稳压的过程。
开关电源具有输出功率大、效率高、体积小等优点，因此被广泛应用于各种电子设备中。
二、开关电源环路的组成1. 输入滤波器：用于滤除输入交流电中的高频噪声和杂波信号，保证后续环节能够正常工作。
2. 整流桥：将输入交流电转换为直流电信号。
3. 直流滤波器：用于滤除直流信号中的纹波和杂波信号，保证输出稳定。
4. 开关变换器：通过控制开关管的导通和截止状态来控制变压器的工作状态，从而实现对输入信号的变换。
5. 输出稳压器：用于对输出直流信号进行稳压处理，保证输出恒定。
三、开关电源环路设计步骤1. 确定输出功率和输出电压范围。
2. 选择合适的变压器。
3. 设计整流桥和直流滤波器。
4. 设计开关变换器，包括选择合适的开关管和控制电路。
5. 设计输出稳压器，包括选择合适的稳压芯片和反馈电路。
6. 进行整个电路的仿真和优化。
7. 进行实际电路的搭建和调试。
四、开关电源环路设计实例以12V/5A开关电源为例，进行具体设计。
1. 确定输出功率和输出电压范围：输出功率为60W，输出电压范围为11-13V。
2. 选择合适的变压器：根据需求选择带有多个二次侧绕组的变压器，其中一个二次侧用于提供控制信号，另一个二次侧用于提供输出信号。
通过计算得到变压比为1:2。
3. 设计整流桥和直流滤波器：采用全波整流桥结构，并选用大容量滤波电容进行直流滤波处理。
4. 设计开关变换器：选用MOS管作为开关管，并采用反激式结构进行设计。
控制信号通过脉冲宽度调制（PWM）技术进行控制。
同时，在输入端加入输入滤波器进行滤波处理。
5. 设计输出稳压器：选用LM2576芯片进行稳压处理，通过反馈电路控制输出电压。
同时，加入输出滤波电容进行滤波处理。
6. 进行整个电路的仿真和优化：通过仿真软件进行各个环节的仿真和优化，保证整个电路的性能符合要求。
反激开关电源设计实例[1]
![反激开关电源设计实例[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5ba1512d7375a417866f8f9d.png)
2. 计算各绕组铜耗（略）
3. -------
4. 核算变压器温升（略）
Dmax
=
Vf Vin min + V f
= 106 = 0.514 100 + 106
以此类推 对于 MOS 耐压比较低的情况，比如用 600V 的 MOS 的时候，占空比适当再取小一 点，可以减轻 MOS 的耐压的压力 选择计算最大占空比 0.45 但是，不管是哪个计算出来的结果，变压器的气隙都是要加的！
= 100 × 0.45 64 0.76 − I p1
= 0.925 mH
式中：
LP − − 初级电感量（ mH ) f s − −开关频率 ( KHz )
I p1
+ I p2
=
2 × Pout
Vin min ×η × Dmax
= 2 ×14 100 × 0.8 × 0.45
= 0.78 (A)
计算初级匝数 N p
实例： 试设计一变压器参数如下：
输出电压Vout = 43V ,输出电流320mA,频率64KHz，MOS管耐压600V 输入交流85V ~ 265V
效率就 80%吧
而对于全电压输入的 85V ~ 265V (AC)交流输入电源，整流后的直流电压约为 100V ~ 374V（DC) 。
那么对于 600V 的 MOS 而言，保留 20%电压裕量，耐压可以用到 480V。最大电压 应力出现在最大输入电压处，所以当最大输入直流电压为 374V 时， Vf的取值为480 - 374 = 106V 。最大工作占空比出现在最低输入电压处为：
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摘要开关电源是应用于广泛领域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，在小功率范围内基本取代了线性电源，并迅速想大功率范围推进，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。
本文首先描述了开关电源的发展，对目前出现的几种典型的开关电源技术作了归纳总结和分析比较，在此基础上指出了开关电源技术的发展状况和开关电源产品的发展趋势。
并且对开关电源的发展史、应用范围、主电路的选择、控制方法作了简要的介绍。
在设计中主要采用了脉宽调制（PWM）、全桥整流、自锁保护等技术，应用了控制芯片UC3842做为PWM控制芯片，对变压器次级线圈采用堆叠式绕法，改进光耦反馈电路的选择，使电路能达到所需基本要求同时，力求稳定、高效。
关键字：开关电源，拓扑结构，变压器，正激式AbstractThe switch power supply is a kind of electric power electronics which applies in the extensive realm to be used.It has an electric power conversion's efficiency high, the physical volume is small, the weight is light, the control accuracy is high with fast etc. advantage, within the scope of small power replaced line power supply, and in high-power scope propulsion quickly, to a large extent,it replaced the thyristor phase - controlled rectifying power supply.We can say, the switch power supply technique is the essential technique which wins small electric power transformation of the power direct current to equip currently.This text described the development of switch power supply first, to a few kinds which appear currently typical model of the switch power supply technique made to induce summary and analysis comparison, pointing out the development trend of the technical development condition of the switch power supply and switch power supply product on this foundation.And introduce the switch power supply’s phylogeny,application, main electric circuit of power supply and controled a method. The design adopted PWM, the whole bridgeses commutated, lock protection etc. technique, applied control the chip UC3842 to be used as PWM control chip, the transformer adoprt adopt pile circle, improve the choice of the electric circuit, make the electric circuit be able to attain need basic request in the meantime, try hard for stability, efficiently.Key words：Switch power supply，topology，transform，Forward目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................................ I I 目录 .. (III)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 开关电源的发展历史 (1)1.2.1 国外发展历史 (1)1.2.2 国内发展状况 (2)1.3 目前需要克服的困难 (2)1.4 开关电源的发展趋势 (3)1.5 本文的设计要求 (4)2 开关电源的工作原理 (6)2.1 开关电源的基本构成 (6)2.2 开关电源常用的拓扑结构分析 (6)2.2.1 降压型 (6)2.2.2 升压型 (7)2.2.3 升降压型 (8)2.2.4 反激式 (9)2.2.5 正激式 (11)2.2.6 推挽式 (12)2.3 拓扑结构的确定 (13)3. 基于UC3842的开关电源的设计与实现 (14)3.1 开关电源电路的设计 (14)3.1.1 开关电源电路的总体简介 (14)3.1.2 基于UC3842的基本结构 (14)3.1.3 各部分功能简介 (14)3.2 UC3842芯片简介 (15)3.2.1 UC3842的特点 (15)3.2.2内部结构和引脚图 (16)3.2.3 引脚功能 (16)3.2.4 芯片工作原理 (17)3.3 各部分回路设计 (18)3.3.1 主回路的设计 (18)3.3.2 控制保护回路的设计 (21)3.3.3 反馈电路的设计 (23)3.4 外围主要器件的选取 (23)4. 开关电源变压器的设计 (28)4.1 与变压器相关的一些基本概念 (28)4.2 变压器用料介绍 (30)4.3 高频变压器的设计 (32)4.4 变压器的绕制方法 (35)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录总原理图 (41)1 绪论1.1 引言电子技术的高速发展，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 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、电力检测设备电源、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）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。
开关电源比普通的线性电源效率高，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。
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，开关电源比普通线性电源体积小，轻便化，更便于携带。
1.2 开关电源的发展历史1.2.1 国外发展历史1955年美国的科学家罗那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。
此后，利用这一技术的各种形式的精益求精直流变换器不断地被研制和涌现出来，从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子示换流设备。
由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的净化稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。
由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也不能太高。
60年代，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现了，从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入，不再需要工频变压器降压了，从而极大地扩大了它的应用范围,并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。
省掉了工频变压器，又使开关稳压电源的体积和重量大为减小，开关净化稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。
70年代以后，与这种技术有关的高频，高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来，使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展，并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域，从而使无工频变压器开关净化稳压电源成为各种电源的佼佼者。
1.2.2 国内发展状况我国的晶体管直流变换器及开关稳压电源研制工作开始于60年代初期，到60年代中期进入实用阶段，70年代初期开始研制无工频降压变压器开关稳压电源。
1974年研制成功了工作频率为10kHz、输出电压为5V的无工频降压变压器开关净化稳压电源。
近10多年来，我国的许多研究所、工厂及高等院校已研制出多种型号的工作频率在20kHz左右，输出功率在1000W以下的无工频降压变压器开关稳压电源，并应用于电子计算机、通信、电视等方面，取得了较好的效果。
工作频率为100kHz―200kHz的高频开关稳压电源于80年代初期就已开始试制， 90年代初期就已试制成功。
目前正在走向实用阶段和再进一步提高工作频率。
许多年来，虽然我国在无工频降压开关净化稳压电源方面作了巨大的努力，并取得了可喜的成果，但是，目前我国的开关稳压电源技术与一些先进的国家相比仍有较大的差距。
此外，这些年来，我国虽然把无工频变压器开关稳压电源的工作频率从数十kHz提高到了数百kHz，把输出功率由数十瓦提高到了数百瓦甚至数千瓦，但是，由于我国半导体技术与工艺跟不上时代的发展，导致我们自己研制和生产出的无工频变压器开关电源中的开关管大部分采用的仍是进口的晶体管。
所以我国的开关净化稳压电源事业要发展，要赶超世界先进水平，最根本的是要提高我国的半导体技术和工艺。
1.3 目前需要克服的困难随着半导体技术和微电子技术的高速发展，集成度高、功能强大的大规模集成电路的不断出现，使得电子设备的体积在不断地缩小，重量在不断地减轻，所以从事这方面研究和生产的人们对开关净化稳压电源中的开关变压器还感到不是十分理想，他们正致力于研制出效率更高、体积更小、重量更轻的开关变压器或者通过别的途经取代开关变压器，使之能够满足电子仪器和设备微小型化的需要，这是从事开关净化稳压电源研制的科技人员目前正在克服的一个困难。