最新开关电源-主电路设计
开关电源电路设计实例分析
开关电源电路设计实例分析开关电源电路是一种常用的电源供电方式，其优点包括高效能、体积小、重量轻等特点，因此在电子设备中得到广泛应用。
本文将介绍开关电源电路设计的一般流程，并以设计一个12VDC输出的开关电源电路为例进行分析。
1.确定需求和规格在设计开关电源电路之前，首先要确定需求和规格。
例如，我们要设计一个12VDC输出电源，输出电流为1A，并且需要输入电压范围为220VAC。
此外，我们还需要确定开关电源的效率、功率因数等要求。
2.选取开关电源拓扑结构根据需求和规格，选择适合的开关电源拓扑结构。
常见的开关电源拓扑包括反激式、半桥或全桥式等。
根据需求，我们选择反激式开关电源。
3.选择主要元件根据选取的拓扑结构，选择适当的主要元件，包括主变压器、开关管、输出电容和滤波电感等。
选取主变压器时需要考虑输入输出电压比例、功率等因素；选择开关管时需要考虑导通电阻、开通速度等因素。
4.电路图设计根据所选的开关电源拓扑结构和主要元件，设计电路图。
包括输入滤波电路、整流电路、开关电路和输出滤波电路。
同时，需要设计开关电源的保护电路，如过流保护、过压保护等。
5.计算关键参数根据设计的电路图，计算关键参数。
例如，计算输入电流、输出电流、开关频率等。
这些参数可以通过电路图中的公式和关系计算得出。
6.仿真和优化通过电路仿真软件，对设计的电路进行仿真和优化。
可以通过调整元件参数和拓扑结构来优化电路性能，如提高效率或降低成本。
7.PCB布局设计在完成电路图设计和仿真优化后，需要进行PCB布局设计。
将电路图转化为实际的PCB布局，并考虑元件之间的布置、走线、散热等因素。
8.元件选型和采购根据PCB布局设计，选择合适的元件，并进行采购。
需要考虑元件的性能、价格、可靠性等因素。
9.确定元件焊接方式根据元件选型和PCB布局，确定元件的焊接方式。
根据焊接方式，可以选择手工焊接或波峰焊接等。
10.制作和调试样机根据设计和选型的元件，制作和调试样机。
ACDC开关电源的设计
AC/DC开关电源的设计一． 技术要求1.1 AC/DC 开关电源 1．输出电压： 直流，纹波电压（峰峰值）小于额定电压的0.5% 2． 输入电压： AC 三相380V ±10％ 3． 输入电压频率： 50±5HZ 4． 负载短时过载倍数： 200％ 5． 瞬态特性： 较好6．技术指标要求： 输出直流电压(V)10~12~14输出电流（A ）140 1.2 设计条件1） 电路形式 全桥 全波整流 2） 工作频率 20KHZ3） 逆变器电路最高，最低电压 DC 592～450V4） 输出电压 max o V =14VDC min 10o V VDC = 输出电流 150A5） 开关管最大导通时间 max o T ＝22.5us 6） 开关管导通压降 1U ∆=3V7） 整流二极管导通压降 2U ∆＝1V 8） 变压器允许温升 25C ︒ 9） 电原理图二、主电路原理与设计2.1主电路工作原理380V 市电经不控整流后变成了脉动的直流电，经直流滤波电路后变成平稳的直流供给逆变电路，逆变桥在驱动信号的作用下根据正弦脉宽调制原理将直流电变成一定电压一定频率的交流电，再经过隔离变压器来实现电压的匹配，经过整流来得到直流更好的直流电，经直流滤波隔离后供给负载。
采用SPWM 调制方式，通过电压负反馈调节输出电压，使输出电压稳定在一定的范围内。
2.2主电路结构UVW主电路原理简图如图所示主电路主奥包括以下几个部分：1）不控整流部分：主要采用三相不控整流，该电路结构简单，可靠性高。
2）DC滤波部分：注意用无源滤波电路来使电路中的有害谐波减少，提高对以后电路供电的可靠性。
3）逆变电路：采用功率IGBT为开关器件，SPWM调制方式，利用电压负反馈构成闭环控制，稳定输出电压。
4）隔离电路：主要是用隔离变压器来实现电路的隔离和电压的匹配。
5）二次逆变部分：注意是实现电压的二次变换，来实现供电的高可靠性和高直流性。
什么是开关电源如何设计一个开关电源电路
什么是开关电源如何设计一个开关电源电路开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍什么是开关电源，并详细讨论如何设计一个开关电源电路，以满足具体需求。
一、什么是开关电源开关电源是一种将交流电转换为所需直流电的电源装置。
相比传统的线性电源，开关电源具有体积小、效率高、稳压性好等优点，广泛应用于电子产品、通讯设备、工业控制等领域。
开关电源主要由输入端、输出端、开关元件和控制电路组成。
其中，开关元件负责将输入电源进行开关操作，通过控制电路实现对开关元件的控制，从而调节输出电压和电流。
二、开关电源的设计设计一个开关电源电路需要考虑以下几个关键因素：输入电压范围、输出电压、输出电流、效率和稳定性。
1. 输入电压范围开关电源的输入电压范围通常是指能够正常工作的最大和最小输入电压值。
在设计开关电源时，需要根据实际应用来确定输入电压范围，并选择合适的开关元件和控制电路。
2. 输出电压输出电压是设计开关电源时需要明确的参数。
根据具体需求，可以选择固定输出电压或可调输出电压的设计。
固定输出电压电路相对简单，而可调输出电压电路则需要增加调节电路来实现输出电压的变化。
3. 输出电流输出电流是指开关电源能够提供的最大稳定输出电流。
在设计开关电源时，需要根据所驱动的负载电流来确定输出电流的要求，选取合适的开关元件和控制电路。
4. 效率开关电源的效率是指输出功率与输入功率的比值。
高效率是开关电源的一个重要优点，能够有效减少能量浪费和发热问题。
在设计开关电源时，可以通过选择高效率的开关元件、合理设计电路布局、优化控制算法等方式来提高效率。
5. 稳定性开关电源的稳定性是指输出电压在各种工作条件下的波动程度。
为保证开关电源的稳定性，设计时需要考虑使用稳压电路、滤波电路等，并合理选择元件参数和控制算法。
三、开关电源的设计步骤在具体的开关电源设计中，可以按以下步骤进行：1. 确定需求：明确输入电压范围、输出电压、输出电流等关键参数。
单端正激式开关电源-主电路地设计
摘要：电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，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工作。
目前，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的相控稳压电源，并广泛应用于电子设备中。
本设计的单端正激式开关电源是一种间接直流变流技术，本设计以正激电路为主体，采用以TOPSwitch系列开关电源集成芯片TOP244Y为核心的脉宽调制电路实现交-直-交-直变流，输出稳压稳频的直流电。
关键词开关电源；正激电路；变压器；脉宽调制；ABSTRACT Power is an indispensable part of electronic equipment, its performance directly related to electronic equipment technical indicators and safe work can. At present, switching power supply for has the advantages of small size, light weight, high efficiency, low calorific value and stable performance advantages and replace traditional technology of phased manostat, and widely used in electronic equipment.The design of the single straight separate-excited switching power supply is a kind of indirect dc converter technology, this design was adopted for the main circuit, induced by TOPSwitch series of switch power integration chip TOP244Y as the core of the pulse width modulation circuit implementation delivered straight into - - - the voltage output variable flow straight, dc frequency stability.KEY WORDS Switching power supply；Is induced circuit；Transformer；Pulse width modulation目录前言 (1)1. 开关电源的发展及趋势 (2)1.1 开关电源的发展历史 (3)1.2 开关电源的发展趋势 (3)2. 开关电源概念及基本原理 (4)2.1 开关电源概念 (5)2.1.1 基本概念 (5)2.1.2 开关电源通常由六大部分组成 (5)2.2 开关电源各部分电路基本原理 (5)2.2.1 脉宽调制式开关电源的基本原理 (5)2.2.2 TOPSwitch—GX系列TOP244Y芯片 (6)2.2.3 单相二极管整流桥 (7)2.2.4 缓冲电路（吸收电路） (8)2.2.5 正激电路 (9)2.2.6 开关电源中的滤波电路 (11)3. 开关电源变压器的设计 (13)3.1 确定磁心的尺寸 (13)3.2正激式变压器的设计 (15)3.2.1 变压器匝数比的确定 (16)3.3 变压器的绕线技术 (17)3.3.1 绕组符合安全规程 (17)3.3.2 低漏感的绕制方法 (18)3.3.3 变压器紧密耦合的绕制方法 (19)4. 单端正激式开关电源主电路设计 (22)4.1 输入电路设计 (22)4.2 正激电路的设计 (22)4.2.1 复位电路 (22)4.2.2 导向电路和续流电路 (23)4.2.3 抑制阻尼振荡电路 (23)4.3 正激变压器设计 (23)4.4 输出电路的设计 (23)5. 实验结果 (24)5.1 空载试验 (24)5.2 带金属负载试验 (25)4）TOPSwitch漏源极之间电压Uds 波形为 (25)5.3 试验过程出现的问题及解决 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (27)前言本课题主要是研究基于TOPSwitch—GX系列芯片TOP244Y构成的，以脉宽调制PWM为控制方式的高频单端正激式开关电源。
LED显示屏5V40A200W专用开关电源设计
LED显示屏5V 40A专用开关电源设计1 参数:输入电源：220V输出电源：5V 40A2开关电源的组成开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。
如果细致划分，它包括：输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、V/F 转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。
实际的开关电源还要有保护电路、功率因数校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。
图1是开关电源原理框图：图1 开关电源原理框图2.1 输入电路包括线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路三部分。
作用：把输入电网交流电源转化为符合要求的开关电源直流输入电源。
典型电路如图2所示：图2 输入电路该电路包含滤波电路、浪涌电流抑制电路及全波整流电路。
输入电路各电容C11、C12、C13 用于滤波，滤除高频噪声；电抗器L11 用于浪涌抑制；电容C14、C15、C18 用于去耦。
输入220VAC 电压经过全波整流，产生变换器所需要的直流电压，及提供控制电路必须的工作电源。
J21 为短路线，TH 为过流电阻，当发生过流时，器件熔断。
2.2 功率电路基本原理市电220V的交流电经输入电路整流滤波后，已变为直流电（带脉动），从该直流电到输出之间的电路可简单等效为一个单管隔离降压变换器。
如图3所示：图3 功率电路基本原理为防止变压器T磁饱及快速恢复，原边使用了简单的R1C1释放电路。
副边VD1 整流，VD2 续流，C2去耦，L、C4滤波，R3C3、R4为辅助泄放通路。
当然实际电路比这个要复杂的多，复杂的原因主要是因为加入了保护电路、反馈电路、控制电路等。
下面具体讲述实际应用的电路。
2.3 变压器及控制部分供电电路变压器周边电路以及给控制电路供电的电路如图4所示：图4 变压器及控制部分供电电路本电路中的变压器T11就是图3中的变压器T，其中1-3绕组为原边主绕组（即图3中的N1绕组），6-7绕组为副边输出绕组（即图3中的N2绕组），4-5绕组为原边辅助绕组，主要给控制电路提供电源。
100W单端正激开关电源方案分享之主电路设计
100W 单端正激开关电源方案分享之主电路设计
单端正激式开关电源的设计和研发工作，对于很多工程师来说都是非常熟悉的了，这种开关电源在家电以及加工制造等领域是比较常见的。
本文将会在这里为大家分享一种100W 的单端正激开关电源设计方案，这一开关电源适合小功率应用方向的选择，设计相对简单易操作。
在今天的文章中，将会着重分享这一方案的主电路设计情况。
100W 单端正激开关电源的技术指标
本方案所设计的这种100W 单端正激式开关电源的技术指标要求是，输入市电220V/50HZ，输出12V/4A，工作温度为-40℃～+85℃，工作频率200～250KHZ，隔离电阻大于200MΩ，输入电压范围为交流176V～
260VAC/50HZ。
这一方案中的主要技术要求是输出电压精度维持在±1%左右，输出纹波需要控制在VP-P≤1%，负载调整率（主路）±0.5%。
同时，这一方案还要求输出具有短路保护功能，并能自动恢复。
效率η>82%。
主电路框架设计
下图图1 所示是本方案所选择的单端正激式开关电源电路的典型结构，可以看到，这一电源主要由整流滤波电路、DC/DC 变换电路、开关占空比控制电路以及取样比较电路等模块构成。
在这一单端正激式的开关电源主电路结构中，其前级整流滤波电路的主要作用是被用来消除来自电网的干扰，同时这一电路的设计也能够有效的防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散，并将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。
变换器是这一单端正激式开关电源的关键部分，在电源正常运行时，变换器可以把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔。
最新TOP223Y开关电源设计
T O P223Y开关电源设计多路输出式单片开关电源的电路设计（单片开关电源技术讲座之三）河北科学大学沙占友庞志锋武卫东（石家庄050054）摘要：单片开关电源是国际上90年代才开始流行的新型开关电源芯片。
本文阐述其多路输出式电路设计方法。
关键词：单片开关电源多路输出电路设计中图法分类号：TN86文献标识码：A文章编号：0219－2713(2000)10－545－04许多家电产品（如电视机、机顶盒解码器、录像机）都需要由多路稳压电源来供电。
在电子仪器、自控装置中也要给各种模拟与数字电路提供多路电源。
利用单片开关电源可实现多路电压输出。
下面通过一个典型实例来详细介绍多路输出式开关电源的优化设计。
1电路设计方案1．1确定多路输出的技术指标假定要设计的开关电源具有三路输出：主输出UO1（5V，2A，10W）,辅助输出为UO2（12V，1.2A，14.4W）和UO3（30V，20mA，0.6W）。
总输出功率为25W。
技术指标详见表1。
各路输出的稳压性能对于电路结构和高频变压器的设计至关重要。
通常，主输出的稳定性要高于辅助输出。
现将＋5V作为主输出，专门供CMOS，TTL数字电路使用，其负载调整率SI≤±1％，其余两路优于±5％。
1．2确定反馈电路多路输出的反馈电路有四种类型：基本反馈电路；改进型基本反馈电路；配稳压管的光耦反馈电路；配TL431的光耦反馈电路。
以第四种电路的稳压性能为最佳。
利用表2可选定反馈电路。
需要指出，多路输出要比单路输出的SI值高，并且主输出指标优行辅助输出。
表2可供多路输出选择的四种反馈电路馈电路 配TL431的光耦反馈电路±1％≤5％由TL431提供高稳定度的参考电压，主输出作为主要反馈信号，其余各路输出按一定比例反馈。
（1）基本反馈电路是利用反馈绕组间接获取输出电压的变化信号，因此不需要使用光耦合器。
该方案的电路最为简单，但开关电源的稳定性不高，难于把负载调整率SI 降至±5％以下。
开关电源PWM控制电路芯片的设计
开关电源PWM控制电路芯片的设计开关电源是现代电子设备中常见的电源类型，它具有高效、稳定的特点，因此在各种电子设备中被广泛应用。
而PWM（脉宽调制）控制技术则是开关电源中常用的一种控制方式，它通过调节开关管的导通时间来实现电源输出电压的稳定调节。
本文将介绍开关电源PWM控制电路芯片的设计原理和步骤。
在开关电源PWM控制电路芯片的设计中，首先需要确定所需的电源输出电压范围和稳定性要求。
根据这些要求，选择合适的功率开关管和电感元件，并根据输出电流和电源电压计算出所需的功率开关管电流和电感元件电感值。
接下来，设计PWM控制电路的核心部分——控制芯片。
常用的PWM控制芯片有TL494、UC3842等。
这些芯片具有丰富的功能和良好的稳定性，可满足大多数开关电源的控制需求。
选择合适的芯片后，需要根据电源输出电压范围和稳定性要求，调整芯片内部的参考电压和反馈电压，以实现所需的输出电压。
同时，根据电源输出电流和开关频率，设置芯片内部的电流限制和频率调节参数，以保证电源的稳定性和可靠性。
在设计完成后，需要进行电路的仿真和调试。
利用仿真软件，可以对电路进行各种参数的调节和优化，以达到更好的性能。
在进行实际调试时，需要对电路的各个部分进行逐步测试，包括输入滤波电路、PWM控制电路和输出滤波电路。
通过测量输出电压和电流的稳定性和纹波性，以及开关管和电感元件的工作状态，来评估电路的性能和稳定性。
最后，根据实际应用需求，选择合适的保护电路和反馈控制电路，以提高电路的可靠性和安全性。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护和短路保护等，而反馈控制电路可以实现电源的恒压或恒流输出，以适应不同的负载需求。
综上所述，开关电源PWM控制电路芯片的设计需要根据电源输出要求选择合适的元件和芯片，进行仿真和调试，以实现稳定、高效的电源输出。
通过设计合理的保护电路和反馈控制电路，可以提高电路的可靠性和安全性。
这些设计原则和步骤对于开关电源PWM控制电路芯片的设计具有重要的指导意义。
- 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)。
稳压、稳流精度：通常以正负误差带的形式 给出。通常精度可以分为三个项目考核：① 输入电压调整率；②负载调整率；③时效偏 差。
输入电压调整率：在输出满载的情况下，输入电压 变化会引起输出电压波动，测试输入电压在全输入 范围内变化时输出电压偏离输出整定电压的百分比， 一般要求电压调整率不超过±0.1%。
2
一.输入参数：输入电压、交流或直流、相数、频率、 输入电流、功率因数和谐波含量等
输入电压：目前开关电源流行采用国际通用电压 范围，即单相交流85~265V（100~240V）。 直流输入时情况复杂，范围在24~600V之间都 有可能。
输入电压的指标通常包含额定值和变化范围两方 面内容。电压下限影响变压器变比设计，电压上 限影响主电路元器件电压等级。电压范围过宽， 设计裕量大而造成浪费。因此，输入电压的变化 范围应在满足实际要求的前提下尽量小。
电压调整率={(U- U0)/U0}×100％ 式中：U为U1 和U2中相对U0变化较大的值；
8
U1为输入电压下限对应的输出电压；U2为输入电压上限对应的输出电压。
负载调整率：输入额定电压时，因变换负载 引起的输出电压波动不应超出规定的范围。
负载调整率={(U- U0)Fra bibliotekU0}×100％ 式中：U为U1 和U2中相对U0变化较大的值；
6
二. 输出参数：输出功率、输出电 压、输出电流、纹波、稳压精度、 稳流精度、效率和输出特性等
输出电压：通常给出额定值和调节范围两 项内容。输出电压上限关系到变压器设计 中电压比的计算，因此在满足实际要求的 前提下，上限应尽量靠近额定点。下限的 限制较宽松。
输出电流：通常给出额定值和一定条件下 的过载倍数，有稳流要求的电源还会指定 调节范围。有的电源不允许空载，此时应 指定电流下限。
⑴ 纹波系数：取输出电压中交流成分总有效
值与直流成分的比值定义为纹波系数。这是最常 用的量化方法，但不能反映幅值很高、有效值却 很小的的尖峰噪声的含量及其影响，而且用常规 仪表很难精确计量其总有效值。
⑵ 峰峰电压值：该方法计量了纹波电压的峰峰 值，但不能反映纹波有效值的大小，不够全面。
13
⑶ 按三种频率成分分别计量幅值：该方法最 为直观、详细，也容易用示波器直接测量， 但对负载的干扰程度不容易界定。
11
图6-2 典型的纹波波形
纹波：通常按频带可以分为三类： ①高频噪声，即图6-2中频率远高于开关频率 的尖刺； ②开关频率纹波，指开关频率附近的频率成分 即图6-2中锯齿状成分； ③低频纹波，频率低于开关频率的成分，即低 频波动。
12
A( j)
对纹波有多种量化方法，常用的有： 0
2f S
图6-3 纹波电压的频谱
⑷ 衡重法：该方法强调纹波对工作在 300~3000Hz声音频带内设备的影响， 用于评价通信电源的性能指标。
14
Po 100%
Pi
效率：是电源的重要指标，它通常定义为 式中，Pi为输入有功功率；Po为输出有功功率。 通常给出在额定输入电压和额定输出电压、额定输出电 流条件下的效率。 对于开关电源来说，效率提高意味损耗功率的下降，从 而降低电源温升，提高可靠性，节能的效果也很明显， 所以应尽量提高效率。
4
输入电流：输入电流通常包含额定输入电流和 最大电流两项，是输入开关、接线端子、熔断 器和整流桥等元件的设计依据。
输入功率因数和谐波：开关电源的输入谐波电 流和功率因数是一个重要指标，也是设计中的 一个重点。但降低谐波电流和提高功率因数往 往需要付出电路复杂程度增加、成本上升、可 靠性下降的代价，因此应根据实际需要和有关 标准制定指标。
17
三. 电磁兼容性能指标
电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility— EMC）包含两方面的内容： ①电磁敏感性（Electaonmagnetic Susceptibility—EMS） ②电磁干扰（Elec-Tromagnetic Interference— EMI） 分别指出电子装置抵抗外来干扰的能力和自身产生的干扰 强度。通过制定标准，使每个装置能够抵抗干扰的强度远 远大于各自发出的干扰强度，则这些装置在一起工作时， 相互干扰导致工作不正常的可能性就比较小，从而实现实 现电磁兼容。
5
单相PFC技术基本成熟，附加成本较低，输入功率 因数很容易达到0.99以上，输入总谐波电流畸变 率小于5%。
三相PFC技术尚不成熟，单开关三相PFC技术， 功率因数只能达到0.95左右，且存在很多问题。 采用无源PFC技术，功率因数只能达到0.9左右。 采用6开关PWM整流电路可以得到高品质的功率 因数和低的电流谐波含量，但成本增加很多。
时效偏差：输入电压和负载都一定的条件下， 随着时间的推移，输出电压波动情况。
9
同精度密切相关的因素：基准源精度、检测 元件精度、控制电路中运算放大器精度等。
10
UO
UL • •
0
IL
IO
图6-1 恒压恒流输出特性
电源的输出特性：设计中必须根据输出特性的 要求来确定主电路和控制电路的形式。
很多场合都对电源提出了输出特性要求恒压、 恒流的输出特性要求。具备这种特性的电源， 在负载电流未达到限流值时，工作在恒压状态， 随着负载的加重，电流达到限流值，输出电压 开始下降，电源处于恒流工作状态。
3
输入频率：我国民用和工业用电频率为50Hz。 航空航天及船舶用的电源经常采用交流 115V/400Hz输入（单相或三相）。
输入相数：当开关电源功率为3~5kW时，可 以选单相输入，以降低器件的电压等级，降低 成本； 当功率大于5kW时，应选三相输入，以避免 引起电网三相间的不平衡，同时减小主电路电 流，以降低损耗。
开关电源-主电路设计
§6.1 开关电源的主要技术指标及其分析
开关电源的设计应从深入分析待设计的电源的技术指标 开始。开关电源技术指标指出了该电源的实际使用要求， 设计工作应满足技术指标的要求为目的。
分析开关电源的各项主要技术指标的含义及其同设计 的关系。
一.输入参数 二. 输出参数 三. 电磁兼容性能指标 四. 其他指标
15
开关电源的各种损耗
损耗种类
内容
与开关频率密切相 开关器件的开关损耗，变压器的
关损耗
铁损，电抗器的铁损，吸收电路
的损耗
电路中的通态损耗 开关器件的导通损耗，变压器的 铜损，电抗器的铜损，线路损耗
其他损耗
控制电路损耗，冷却系统损耗
16
一般来说，输出电压较高的电源效率高于输 出低电压的电源，这同变压器二次侧整流二 极管的通态压降与输出电压的比值相关。通 常高输出电压（>100V）电源效率可达 90%~95%。