基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计
半桥开关电源变压器设计方案
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的电源
• 提高设备的能效、环保
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• 实现设备的自动化、智能化控制
家用电器
• 电视、空调、冰箱等
• 提高设备的能效、环保性能
半桥开关电源变压器的发展趋势
高效率
• 优化磁芯、绕组的设计
• 提高开关管的工作频率
小型化
• 采用高磁导率的磁芯材料
• 优化绕组的排列方式
绿色环保
• 采用无铅、环保的材料
• 提高设备的能效性能
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02
半桥开关电源变压器的设计原理
常规测试
• 直流输出电压、电流、功率等测试
• 交流输入电压、电流、功率等测试
性能测试
• 效率、损耗、绝缘性能等测试
• 负载、短路、过载等条件下的测试
半桥开关电源变压器的故障诊断与排除
故障诊断
故障排除
• 通过测试数据、现象进行分析
• 对故障部位进行维修、更换
• 判断故障类型、部位
• 进行调试、测试，确保设备正常运行
半桥开关电源变压器的安全设计
绝缘性能
• 采用绝缘材料，保证绕组与磁芯之间的绝缘
• 考虑绕组、磁芯的耐压性能
散热性能
• 采用散热材料，保证设备的正常运行
• 考虑散热、通风设计，提高散热效果
抗震动性能
• 采用抗震动材料，保证设备在振动环境下的稳定运行
• 考虑设备结构、安装方式等因素
基于SG3525A的半桥式开关电源
了集成控制 器的优点 ，同时给 出 了电压型 集成控 制 器Ｓ ５ ５ Ｇ３ ２ Ａ的内部 结构、管脚功 能，详细分析其 工作原理 、应 用和优 点。设计 了一款基 于Ｓ ３ ２ Ａ的半桥 式开 关 电源 ，给 出其工作原理 、过 程 ，尤 Ｇ ５５ 其深 入分析 了由Ｓ ５ ５ Ｇ３ ２ Ａ构成 的控 制 电路 ；实验 结果表明 ，该 电源具有效率 高、 电压调 整率和 负载
ＺＨＡＮ Ｇ ， Ｉ Ｂｏ ＪＡＯ ａ － ｈ Ｘｉｏ ｚ ｉ
（ｌｃ ｏ ｉＩ ｏｍ ｔ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ ｐ ｒ ｅｔＳｚｏ ｏａｉｎ ｌ ｎｖｒｉ， ｕｈ ｕ ４ Ｃ ｉ ） Ｅｅｔ ｎｃ ｎ ｒ ａｉ ｇｎｅｉ ａｔ ｎ， ｕｈ ｕＶｃｔ ａ Ｕ ｉ ｓｙ Ｓ ｚｏ １ １ ， ｈ ａ ｒ ｆ ｏＥ ｎ Ｄｅ ｍ ｏ ｅ ｔ ２ ５０ ｎ
摘 要 ：开 关 电源 以其轻 小高效的特 点在很 多方 面得 到 了广泛应 用，市 场广 阅 。文 中介 绍 了ＤＣＤＣ ／ 变换 器主 电路 的分类 ，分析 了半桥 型ＤＣＤＣ变换 器的构成 ，并深 入分析 了其工作原理 、工作过 程 ， ／
分析 总结 了其相对于其他 类型ＤＣＤＣ变换 器拓扑 的优 点。对开 关 电源的控 制方式进行 了比较 ，给 出 ／
调整率 高、稳定可靠等优 点。
关键词 ：集成控 制器 ；半桥 式Ｄ ／ ＣＤＣ变换 ；Ｐ ＷＭ；开 关电源 中图分类号 ：Ｔ ０ Ｎ４２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ８－０ ０（０ ２ ６０ １—３ ６ １１ ７ ２ １ ）０ —０ ８０
Ｏ ｎ ａ ｆｂ ｉ ｅＳ ｔ ｈ ｎｇ Ｐｏ ｒＳｕ ｅＨ ｌ－ ｒ ｄｇ ｗｉｃ ｉ ｗｅ ｐｐｌ ｓ ｄ ｏ Ｇ ３ ２ Ａ ｙ Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ５ ５
半桥式开关电源设计
半桥式开关电源设计半桥式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于电子设备中。
在半桥式开关电源中，将整个电源线路分为两个部分，每个部分分别由一个开关管和一个变压器组成。
这种设计能够提高电源的效率和功率密度，同时减少传导和辐射干扰。
1.选择开关管和变压器：开关管应具有较低的导通压降和开关损耗，以提高电源的效率。
变压器的选择应考虑到输入和输出电压的比例，同时保证在额定功率下具有足够的绝缘和耐压性能。
2.设计谐振网络：为了减少开关管的开关损耗和变压器的电流冲击，通常在输入端设置一个谐振网络。
谐振电容和电感的选择应确保在整个工作频率范围内实现临界谐振。
3.选择电源控制芯片：电源控制芯片是半桥式开关电源的核心组件，负责监测输入和输出电压，并根据需求控制开关管的导通和关断。
选择合适的电源控制芯片应考虑到电源的额定功率、工作频率和保护功能等。
4.控制策略设计：半桥式开关电源的控制策略包括电源开关频率调制和输出电压调节。
电源开关频率调制通过调整开关管的导通时间来实现，可以根据负载需求进行动态调整。
输出电压调节通常采用反馈控制，通过监测输出电压并调整开关管的导通时间来实现。
5.保护电路设计：保护电路是半桥式开关电源设计中不可或缺的部分，可以确保电源在故障情况下自动断开。
常见的保护电路包括过电流保护、过温保护和过压保护等。
6.PCB布局和散热设计：半桥式开关电源的布局和散热设计对电源的性能和可靠性有重要影响。
合理的PCB布局可以减少电源线路的互感和耦合，同时提供良好的散热通道，确保开关管和变压器的温度在可控范围内。
以上是半桥式开关电源设计的基本步骤，其中每个步骤都需要深入研究电源的性能需求和器件的选型。
在设计过程中还需要进行电源的仿真和测试，以确保设计的可靠性和稳定性。
同时，还需要考虑到电源的EMC（电磁兼容）设计，以减少传导和辐射干扰对其他设备的影响。
总之，半桥式开关电源的设计是一个综合性的工程，需要仔细考虑电源的性能需求和设计要求，选择合适的器件和控制策略，进行合理的布局和散热设计。
用SG3525来设计的半桥高频开关电源..甄选
用SG3525来设计的半桥高频开关电源...（优选）毕业论文题目基于SG3525的半桥高频开关电源设计专业班级学生姓名指导教师答辩日期学院毕业论文任务书系：机电工程系专业：电气自动化技术班学号：姓名：指导教师：教研室主任：目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1开关电源原理 (1)一、开关电源的电路组成： (1)二、输入电路的原理及常见电路： (2)2、DC输入滤波电路原理： (3)第2章SG3525芯片的工作原理 (4)2.1 本章PWM控制芯片SG3525功能简介： (4)2.1.1 SG3525引脚功能及特点简介： (4)2.1.2 SG3525的工作原理 (6)第3章电源系统介绍 (7)3.1 主电路结构及其工作原理 (7)3.2 控制电路 (8)第4章高频变压器的设计 (9)4.1 原副边电压比n (9)4.2 磁芯的选取及变压器的结构 (9)4.3 变压器初、次级匝数 (9)4.4 确定绕组的导线线径和导线股数 (10)结论 (10)致谢： (13)参考文献： (14)第1章绪论1.1 课题背景随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源具有体积小、效率高等一系列优点，在各类电子产品中得到广泛的应用。
但由于开关电源的控制电路比较复杂、输出纹波电压较高，所以开关电源的应用也受到一定的限制。
电子装置小型轻量化的关键是供电电源的小型化，因此需要尽可能地降低电源电路中的损耗。
开关电源中的调整管工作于开关状态，必然存在开关损耗，而且损耗的大小随开关频率的提高而增加。
另一方面，开关电源中的变压器、电抗器等磁性元件及电容元件的损耗，也随频率的提高而增加。
目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十kHz；采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百kHz。
为提高开关频率必须采用高速开关器件。
对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。
它可以极大地提高开关速度，原理上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式。
基于SG3525A的半桥式开关电源
基于SG3525A的半桥式开关电源张波;焦小芝【摘要】Switching power supply with its light and small and efficient features have been widely used in the broad market. This article describes the classification of the main circuit of the DC/DC converter, the composition of the half-bridge DC/DC converter, in-depth analyzed its working principle and process, Analyzed and summarized its advantages that relative to other types of DC/DC converter topologies. Compared the control methods of switching power supply, given the advantages of integrated controller, given internal structure and pin fimction of the voltage integrated controller SG3525A, and detailed analyzed its working principle, applications and advantages.Designed one half-bridge switching power supply based on SG3525A, given its operating principle and process, especially in-depth analyzed the control circuit constituted by SG3525A. The experimental results show that the power supply is stable and reliable, and has the advantages of high efficiency, high voltage regulation and load regulation, and so on.%开关电源以其轻小高效的特点在很多方面得到了广泛应用，市场广阅。
高效数控恒流源（UC3525）
高效数控恒流源（UC3525）基于UC3525的高效数控恒流源的设计摘要：研究了一种适合宽负载条件运行的有限双极性控制方法并配合饱和电感和隔直电容实现ZVZCS PWM的全桥变换器，分析了其工作过程及主开关器件实现ZVZCS的约束条件。
最后通过具体的功率实验．验证了该控制方法在较宽负载范围条件下实现软开关的能力。
关键词：有限双极性控制；零电压零电流开关；饱和电感；全桥变换器引言全桥移相ZVS变换器近年来得到了广泛关注，在中大功率的通讯电源和电力操作电源中得到广泛的应用。
然而，这种控制方法有以下几个明显的缺点。
(1)滞后臂开关管在轻载下将失去零电压开关功能；(2)为了实现滞后臂的ZVS，必须在电路中串联电感，这会引起占空比丢失，增人了原边电流定额；(3)原边存在较大环流，增加了系统通态损耗。
为了解决这些问题，人们针对IGBT拖尾电流大的特点义提出了全桥移相ZVZCS变换器。
其主要思路是超前臂实现ZVS，滞后臂实现ZCS，从而从根本上解决了原先全桥移相ZVS变换器中滞后臂零电压开关困难的问题。
由于不需要外加电感，占空比丢失问题随之解决，环流也大大减小。
实现滞后臂的ZCS目前主要有以下几种办法。
(1)副边有源箝位的ZVZCS方法，但增加了成本，并由于需要复杂的隔离驱动而降低了可靠性；(2)副边无源箝位和原边无源箝位；(3)利用IGBT的反向雪崩击穿电压；(4)原边串联饱和电感和隔直阻断电容。
但移相控制本身还有一个难以克服的缺点，即死区时间不好调整。
当负载较重时，由于环流大，超前臂功率管上并联的电容放电较快，因此实现零电压导通比较容易，但当负载较轻时，超前臂功率管上并联的电容放电很慢，超前桥臂的开关管必须延时很长时间才能实现ZVS导通。
传统的移相控制很难调整这个死区时间。
本文研究了一种名为有限双极性控制的控制方法，配合上面介绍的原边串联饱和电感和隔直电容的ZVZCS PWM全桥拓扑，可以在很宽的负载范围内实现超前臂的ZVS和滞后臂的ZCS。
一种基于3525的半桥变换器.
一种基于3525的半桥变换器
全部作者：
向东尹斌王海光
第1作者单位：
河海大学
论文摘要：
介绍了1种采用3525做为控制芯片的半桥变换器。
给出了其主电路框图和各个功能的实现电路。
并且对其所采用的反馈补偿器进行了详细的分析。
最后给出了实验结果。
关键词：
3525；半桥；变换器；开关电源 (浏览全文)
发表日期：
2006年06月22日
同行评议：
该论文切题，有实用价值，论文所述内容经过实际实现证实，因此内容可信。
此论文属于实际应用，可以给相关专业读者作为参考。
综合评价：
修改稿：
注：同行评议是由特聘的同行专家给出的评审意见，综合评价是综合专家对论文各要素的评议得出的数值，以1至5颗星显示。
一款基于sg3525的大功率开关电源的研制
一款基于SG3525的大功率开关电源的研制引言随着电子技术的高速发展，电子设备的种类与日俱增。
任何电子设备都离不开可靠的供电电源，对电源供电质量的要求也越来越高，而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显着优势。
正是由于开关电源的这些特点，它在新兴的电子设备中得到广泛应用，已逐渐取代了连续控制式的线性电源。
功率主电路图1 功率主电路原理图本电源模块采用半桥式功率逆变电路。
如图1所示，三相交流电经EMI滤波器滤波，大大减少了交流电源输入的电磁干扰，同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。
再经过桥式整流电路、滤波电路变成直流电压加在P、N两点间。
P、N之间接入一个小容量、高耐压的无感电容，起到高频滤波的作用。
半桥式功率变换电路与全桥式功率变换电路类似，只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容C1和C2代替。
在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度，C1和C2往往采用由多个等值电容并联组成的电容组。
C1、C2的容量选值应尽可能大，以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。
由于对体积和重量的限制，C1和C2的值不可能无限大，为使输出电压的纹波达到规定的要求，该电容值有一个计算公式，即：式中，IL为输出负载电流，VL为输出负载电压，VM为输入交流电压幅值，f为输入交流电频率，VU为输出的纹波电压值。
这是一个理论上的计算公式，得到的满足要求的电容计算值比较大，实际取的电容应尽量大一些，由于输出端电压较小，也可以在二次整流滤波时加大电容，这样折算到该公式的电容值也不小。
C1和C2在这里实现了静态时分压，使VA=Vin/2。
当VT1导通、VT2截止时，输入电流方向为图中虚线方向，向C2充电，同时C1通过VT1放电；当VT2导通、VT1截止时，输入电流方向为图中实线方向，向C1充电，同时C2通过VT2放电。
当VT1导通、VT2截止时，VT2两端承受的电压为输入直流电压Vin。
IGBT的集-射极间并接RC吸收网络，降低开关管的开关应力，减小IGBT关断产生的尖峰电压；并联二极管实现续流的作用。
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毕业设计开题报告题目：基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计专题：院（系）：班级：姓名：学号：指导教师：教师职称：黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目基于UC3525半桥式开关电源变换器的设计来源工程实际1、研究目的和意义桥式拓扑开关管的稳态关断电压等于直流输入电压，而不像推挽、单端正激或交错正激拓扑那样为输入电压的两倍。
所以桥式拓扑结构广泛用于直接电网的离线式变换器。
而对于推挽等拓扑来说，两倍的电网整流电压将超过其开关管的安全耐压容限。
为此，输入网压为220V或更高的场合几乎都是采用桥式拓扑。
桥式拓扑的另一优点是，能将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，并将漏感储存的能量归还到母线，而不是消耗于电阻元件。
半桥式变压器开关电源与推挽式变压器开关电源一样，由于两个开关管轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。
因此，半桥式变压器开关电源输出功率很大，工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，输出电压的电压脉动系数Sv和电流脉动系数Si都很小，仅需要很小的滤波电感和电容，其输出电压纹波和电流纹波就可以达到非常小。
2、国内外发展情况(文献综述)1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，１９６４年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。
到了１９６９年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了２５千赫的开关电源。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的１００kHz、用ＭＯＳ－ＦＥＴ制成的５００kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。
当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。
1994年我国原邮电部作出重大决策，要求通信领域推广使用开关电源以取代相控电源。
开关电源的使用为国家节省了大量铜材、钢材和占地面积。
由于变换效率提高，能耗减少，降低了电源周围环境的室温，改善了工作人员的环境。
我国邮电通信部门广泛采用开关电源极大地推动了它在其它领域的广泛应用。
值得指出的是，近两年来出现的电力系统直流操作电源，是针对国家投资4000亿元用于城网、农网的供电工程改造、提高输配电供电质量而推出的，它已开始采用开关电源以取代传统的相控电源。
国内一些通信公司如中兴通讯等均已相继推出系列产品。
目前，国内开关电源自主研发及生产厂家有300多家，形成规模的有十多家。
国产开关电源已占据了相当市场，一些大公司如中兴通讯自主开发的电源系列产品已获得广泛认同，在电源市场竞争中颇具优势，并有少量开始出口。
开关电源也在电路集成和系统集成及封装工艺发展，美国VICOR 公司生产的第一代电源模块受生产技术、功率、磁元件体积和封装技术的限制，密度始终未能超过每立方英寸80W。
近年来，推出的第二代电源模块，内部结构也改为模块式，达到高度集成化和全面电脑化。
功率密度已经达到了每立方英寸120W。
电源模块内含元件只有第一代产品的1/3，由115个减为35个。
第二代电源模块的控制电路只含两个元件，被称作“大脑”(Brain)。
“大脑”是两片厚膜电路，由VICOR 公司自己的无尘室自行开发生产，其总体积只有0.1in3，取代了第一代产品中的约100个控制元件，体积缩小了60%。
3、研究/设计的目标：设计一个半桥式开关电源变换器，内容包括整个电路框图的确定、主拓扑结构的确定、电路的设计、主要元器件参数的计算与选型、实际电路的制作与调试、各主要参数的测量与数据分析、撰写设计论文。
设计目标：输入电压范围：AC175~AC245V输出电压：DC24V输出电流：I o=10A输出功率：240W电源的效率：η≥80%输出纹波噪声：不大于100mV电压调整率：SU≤2%电流调整率：SI≤2%输出具有过流保护功能，动作电流12A4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：本文以半桥变换器拓扑为主，pwm 控制电路采用uc3525芯片，通过逆变桥过电流检测电路实现过流保护功能。
（1）硬件总体结构框图如下：AC175V-AC245V输入EMI 滤波整流半桥式变换电路过电流检测辅助电源驱动电路PWM 控制电路输出电压电流检测输出DC24V（2）半桥变换器拓扑结构框图如下：432D1D3D2D4C1C2S1120V ACCbD5D6T1NpL1L2C1C2*****V1V2Ns1Ns1Ns2Ns2AB120~220 VACQ1Q25、方案的可行性分析：半桥变换器的最大输出功率约为400～500W，而本设计的目标是输出功率240W，因此设计合理。
与正激变换器和反激变换器相比，半桥式变换器稳压范围宽，更突出的是它在一定范围内输出电压与输入电压变化无关。
半桥变换器的拓扑结构中，开关管关断时承受的电压为Vdc，而不像推挽拓扑或单端正激变换器那样为2Vdc。
半桥式开关电源的变压器初级线圈只需要一个绕组，这也是它的优点，这对小功率开关电源变压器的线圈绕制多少带来一些方便。
但对于大功率开关电源变压器的线圈绕制没有优势，因为，大功率开关电源变压器的线圈需要用多股线来绕制。
综上优势，故选择半桥式开关电源变换器。
6、该设计的创新之处（1）采用了EMI滤波电路对输出的纹波噪声进行了衰减。
（2）具有输出过流保护功能。
7、设计产品的主要用途和应用领域：本设计产品主要应用在通讯用开关电源；防水电源，如：LED防水电源等；在印刷机上的应用；开关电源适配器；还应用于电控机械设备，显示屏，安防监控系统等。
在网压为220V的欧洲市场设备中广泛应用，即当要求设备适应不同的网压（如美国120VAC 和欧洲220VAC）时，这是普遍采取的。
开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种用电要求。
由于其高效节能可带来巨大经济效益，因而引起社会各方面的重视而得到迅速推广。
开关电源的使用为国家节省了大量铜材、钢材和占地面积。
由于变换效率提高，能耗减少，降低了电源周围环境的室温，改善了工作人员的环境。
我国邮电通信部门广泛采用开关电源极大地推动了它在其它领域的广泛应用。
值得指出的是，近两年来出现的电力系统直流操作电源，是针对国家投资4000亿元用于城网、农网的供电工程改造、提高输配电供电质量而推出的，它已开始采用开关电源以取代传统的相控电源。
国内一些通信公司如中兴通讯等均已相继推出系列产品。
8、时间进程：第1周确定设计题目第2周搜集相关资料第3周根据收集的资料设定总体的设计方案第4周初步确定设计任务，撰写开题报告并准备答辩第5周不断根据资料学习开始设计电路图第6周分别设计各部分的电路图第7周根据设计要求计算并确定各芯片参数及型号第8周完成各部分的连接设计，确定设计图第9周开始撰写论文第10周购买所需元件别着手开始做实物第11周做实物作品第12周调试各个设计目标第13周根据调试结果对作品作相应修改第14周系统整体调试.第15周翻译并整理论文第16周准备答辩9、参考文献：[1] 陈坚.《电力电子学》【M】. 高等教育出版社. 2002年[2] 张占松，蔡宣三编著.《开关电源的原理与设计》（修订版）【M】.电子工业出版社 .2004年[3] 刘胜利 .《现代高频开关电源实用技术》第1版.电子工业出版社. 2001年[4]西安交通大学王兆安，黄俊主编《电力电子技术》第四版【M】.机械工业出版社.2007年2月[5] Abraham I.Pressman 著王志强等译《开关电源设计》第二版【M】.电子工业出版社2006年8月[6]康华光，陈大钦.《电子技术基础》（模拟部分）【M】.高等教育出版社，2005年[7]周志敏周纪海纪爱华编著《逆变电源实用技术》【M】中国电力出版社 2005年1月[8] 王春会.新一代开关电源芯片SG3525工作原理剖析. 辽宁师专学报.2009年[9]孟繁荣 .高压开关电源设计 . 哈尔滨工程大学硕士学位论文 . 2005年[10] 中南大学刘雪春 .半桥SLR变换器的建模与参数优化 .硕士学位论文.2007[11] 徐厚东,黄益庄 ,付铭 .微机反时限过流保护算法 . 清华大学学报-自然科学版.2006年[12] 任先进，马瑞卿 . PWM 型半桥式开关稳压电源的设计 .新技术与新仪器 . 2006年[13]肖曙，谢沅清 . PWM 控制器SG3525的两种宏模型 . 北京邮电大学学报 .1998年指导教师意见:教师签字：年月日毕业设计领导小组意见:组长签字：年月日。