单片机开关电源电路教材
开关电源学习 书籍推荐
开关电源学习书籍推荐-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1《开关电源入门》,图灵出版的和美国半导体总工写的.《开关电源设计与优化》写的不适合初学者1、《开关电源指南》第2版,浙江大学徐德鸿翻译的,也有可能是他的学生翻译,他署名出版而已.说实话,翻译水平很烂,错误相当多,但里面很多内容,相当不错,很适合入门.英文水平高的,可以看英文原版.2、《开关电源设计》第2版,华南理工大学王志强翻译的,挺厚的,黑白相间的书皮,也不错.3、《电力电子系统建模》浙大徐德鸿翻译,《开关变换器的建模与控制》, 张卫平着. 这两本书,详细讲解了开关电源的建模方式和环路补偿,怎么调整电源环路的稳态性能和暂态性能.这两本书看懂了,做电源,我个人觉得,理论水平已经达到一定高度了.4、《直流开关电源的软开关技术》和《全桥移相软开关技术》,南航阮新波的博士论文,整理后出版的两本书,国内凡是写软开关的书,大部分都是照抄它们或者无一不参考它们.其中后一本书已经绝版了,市场上已经买不到,淘宝网上有复印版本卖,大概45元,质量很不错的.5、《开关电源磁性元器件》,赵修科着.磁性器件,可以说是开关电源的心脏,不懂磁,想做好电源,那是不可能的.这本书对磁的理解深刻而全面.6、control loop cookbook 德州仪器的技术资料,作者就是提出着名右半平面零点概念的那个人,相当的好.其他的书嘛,就是大学教材,模拟电路和经典控制理论,一定是要读通掌握才行.总的来说,软开关,就看阮新波足够;环路方面,主要还是看外国人写的;磁和变压器方面,主要看赵修科和台湾人写的.仿真软件还是要掌握一些的.1、orcad pspice适合做电路元件级级仿真,仿模拟电路和开关电源小信号模型,效果相当好.2、saber适合做系统级仿真,特别适合开关电源这种含有脉冲式信号的电路,模型库参数全,仿真精度高,尤其是强大的仿真结果后续处理能力,是我用过的仿真软件中,功能最强大的一款.不过,在国内普及程度,没有pspice高,一套正版8万美元,比尔盖茨都要眼红的.3、matlab,掌握控制系统工具库就可以了,大概100左右个函数工具.开关电源的建模,零极点的补偿效果,只有用传递函数的形式在matlab中表达出来,才最清晰.经典控制理轮的时域分析、根轨迹分析与补偿法、频域分析法与补偿,matlab可以把它们直观而且准确的演示出来.由于教育的问题，独立思考的学生很少，新人都是很茫然的，面对专业都无从下手，看书也没有头脑。
基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现 (2)
模拟电路课程设计报告课题名称：基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现--模拟电路部分开关电源主电路部分1、模拟电路原理图该电路图由一个三极管，电感，电阻，电容，二极管，还有就是接VCC和接GND端，电路相对比较简单，如图所示：模拟电路具体分析：输入电压E1是未经稳压的直流电压，晶体管BG1为调整管，即为开关管，PWM为矩形波控制开关的工作状态，电感L1和电容C1组成滤波电路，D1为续流二极管，R1为负载。
晶体管BG1串在输入电源与负载R之间，在晶体管的基极输入开关脉冲信号，BG被周期性的开关而处于饱和导通和截止状态。
当PWM为高电平时BG导通，D1因承受反压而截止，电感L1储存能量，电容C1充电；当PWM为低电平时BG截止，此时虽然发射极电流为零但是电感L1释放能量，其感应电动势使D1导通，电容C1放电。
二极管D1类似于行输出电路中的阻二极管，与开关晶体管处于相反的工作状态，在开关晶体管BG1导通时，D1则截止，而开关管BG1截止时，D1导通，从而使负载电路中有连续的电流导通，故称为续流二极管。
当BG的基极输入正脉冲时，BG饱和导通，电压E加至续流二极管的负极，所以二极管D1截止，输入电压E 经BG1-L1-C1-R1形成回路，回路电流经L1向电容C1充电，并向R1供电，当BG1基极输入为负脉冲时，BG1截止，根据电磁感应原理，此时L1上的磁能转变为电能，L1上所产生的电压为左负右正，此时D1导通L1上的感应电压通过D1继续向电容充电同时也供给负载RL1电流，这样由于D1的存在维持了负载电流的连续性。
这里L1和C1组成了良好的滤波电路，滤去输出直流电压中的开关脉冲频率的波纹及其谐波。
2、开关电源原理说明原理：在PWM端无输入时，三极管相当于闭合，三极管右边的电路无电流流过，此时RL两端的电压为0V。
当PWM端有电流输入时，三极管导通，电感L1和电容C1，可以分别防止电流和电压突变，有一定的稳压作用。
第12章 单片机系统电源设计精品PPT课件
2021/2/22 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社
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12.3.1 降压型DC/DC电源电路
在单片机系统中, 有时需要输入电压为直流14~28V, 输出电压为 直流3.3V, 输出电流为2A的电源。如果采用线性稳压器来实现, 效率太低, 显然是不合适的。因此可利用降压型DC/DC(集成)电 源芯片实现。
内置热关断和限流功能, 超过150℃的情况下保护芯片。
有使能控制输入端, 可使稳压器休眠至静态电流为25A的待机 状态。
2021/2/22 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社
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12.3.1 降压型DC/DC电源电路
LM22676的内部结构如图所示。
2021/2/22 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社
典型产品有78xx正电压输出系列和79xx负电压输出系列。 其封装及外形如图所示。正负输出型的引脚排列不同。
78xx系列为：1脚输入, 2脚接地, 3脚输出； 79xx系列为：1脚接地, 2脚输入, 3脚输出。
2021/2/22 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社
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12.2.1 三端固定输出集成稳压器电源电路
(/SD)是关断引脚, 不使用时需要接到VIN。 (/ERR)引脚在输出电压低于正常值10%时输出低电平。
2021/2/22 单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社
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12.3 DC/DC供电电源
DC/DC模块是直流-直流转换器, 其功能是：将直流电源电压转 换为与之相同或不同的若干个直流电源电压, 以满足单片机系统 对供电电源降压、升压及隔离的要求。
单片机电路设计的书籍
单片机电路设计的书籍单片机电路设计是电子工程师必须掌握的技能之一。
对于入门者来说，书籍是学习的重要渠道。
下面将介绍几本比较优秀的单片机电路设计书籍。
1.《实战STM32单片机基础入门》《实战STM32单片机基础入门》是一本适合初学者的入门教材，全书以STM32F103为例，介绍单片机的基本原理、电路设计和编程开发。
书中以工程实例为主线，引导读者从基础知识入手，逐步掌握单片机的使用技能。
2.《嵌入式系统开发与单片机原理》《嵌入式系统开发与单片机原理》是一本详细介绍单片机原理及其应用的参考书籍。
全书分为两个部分，第一部分是单片机的基本原理，介绍单片机的结构、核心以及软件开发工具的使用。
第二部分是基于单片机的嵌入式系统开发，包括了数据采集、通信接口、电机驱动、无线通信等方面的应用。
3.《51单片机设计从入门到精通》《51单片机设计从入门到精通》是一本全面系统介绍51单片机电路设计及编程开发的教材。
全书涵盖了51单片机原理、操作系统、串口通信、计时器、脉冲宽度调制、ADC和DAC等方面的内容，并搭配大量实例进行讲解。
4.《ARM Cortex-M3/M4单片机从入门到精通》《ARM Cortex-M3/M4单片机从入门到精通》是一本面向高手级别的参考书籍。
全书介绍了从ARM Cortex-M3/M4芯片的基本原理、低功耗设计、操作系统、高级通信协议到高可靠性设计等方面的知识。
书中也提到了大量的工程实例，供读者进行进一步的学习与实践。
以上四本书籍都是非常优秀的单片机电路设计教材，适合不同层次的读者。
当然，学习单片机不光是看书，更需要不断的实践。
希望读者通过这些优秀的书籍，能够掌握单片机电路设计和编程开发的相关技能。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》课件一、教学目标1. 让学生了解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 使学生掌握开关电源的接线方式、使用注意事项和故障处理方法。
3. 培养学生动手操作开关电源设备的能力，提高学生的实际应用技能。
二、教学内容1. 开关电源的基本概念介绍开关电源的定义、特点和应用领域。
2. 开关电源的工作原理讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
3. 开关电源的主要组成部分介绍开关电源的主要组成部分，如输入端、输出端、开关元件、滤波元件和保护元件等。
4. 开关电源的接线方式讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
5. 使用注意事项强调开关电源使用过程中的安全注意事项，如正确接线、避免过载使用、防止短路等。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 采用演示法，展示开关电源的接线方式和实际操作过程。
3. 采用案例分析法，分析开关电源在使用过程中可能出现的故障和解决方法。
4. 采用小组讨论法，让学生分组讨论开关电源的故障处理技巧。
四、教学准备1. 准备开关电源设备，用于实际操作演示。
2. 准备相关教材、图片和案例资料。
3. 准备投影仪、电脑等教学辅助设备。
五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对开关电源基本概念、工作原理和接线方式的掌握程度。
2. 实操考核：检查学生动手操作开关电源设备的能力。
3. 小组讨论：评估学生在故障处理方面的分析和解决问题的能力。
4. 期末考试：全面测试学生对开关电源知识的掌握情况。
六、教学活动1. 引入新课：通过提问方式引导学生思考开关电源在日常生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解开关电源的基本概念，让学生了解开关电源的定义、特点和应用领域。
3. 讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
4. 讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
关于开关电源的书
关于开关电源的书
以下是一些关于开关电源的推荐书籍：
1. 《开关电源设计工程师宝典》 - 张洪瑾, 丁寿楠, 耿聪, 胡思远, 郑建等著。
这本书是国内开关电源设计领域的经典著作，详细介绍了开关电源的基础知识、设计流程、设计方法和工程实例。
2. 《开关电源设计指南》 - 狄可和, 陈若风, 李航等著。
该书是一本系统介绍开关电源设计理论和实践的综合参考书，内容涵盖了开关电源的基本原理、拓扑结构、器件选择和设计技巧等方面。
3. 《Switchmode Power Supply Handbook》 - Keith Billings, Taylor Morey等著。
这本书是国际上广受欢迎的开关电源参考书之一，适用于初学者和专业人士。
内容包括开关电源拓扑、控制方法、滤波和EMI抑制等关键主题。
4. 《Switching Power Supply Design and Optimization》 - Sanjaya Maniktala著。
该书重点介绍了开关电源的设计和优化技巧，强调了高效率和高性能的关键技术。
书中还提供了大量的设计示例和案例分析。
这些书籍都可以帮助你深入了解开关电源的原理、设计方法和实践经验，选择一本符合自己需求的进行阅读将有助于你的学习和工作。
基于单片机控制的开关电源及其设计
基于单片机控制的开关电源及其设计单片机控制的开关电源是一种高效率、高稳定性的电源系统，常用于电子设备中。
本文将介绍基于单片机控制的开关电源的原理、设计步骤以及相关注意事项。
一、原理1.1开关电源的工作原理开关电源的核心部分是一个开关管，它通过不断开闭来调整输出电压和电流。
当开关管关断时，电源输入端的电压会通过变压器产生瞬态电流，这个电流被蓄能电容器存储在电容中。
当开关管打开时，储存在电容中的能量被释放，通过滤波电感得到稳定的电压输出。
1.2单片机控制开关电源的工作原理在单片机控制的开关电源中，单片机通过控制开关管的开闭状态来调整输出电压和电流。
单片机能够实时监测电源的输入和输出情况，并根据设定的参数进行调整。
同时，单片机还可以实现一些保护功能，如过压、过流、过温等保护。
二、设计步骤2.1确定需求首先要确定开关电源的功率需求、输入电压范围和输出电压范围。
根据需求选择合适的开关管和变压器等元器件。
2.2定义控制策略根据开关电源的工作原理以及需求，确定单片机的控制策略。
可以采用PWM（脉宽调制）控制方法来控制开关管的开闭时间，以实现对输出电压的调节。
2.3确定单片机和外围电路选择合适的单片机控制器，并设计相应的外围电路，包括ADC（模拟数字转换）模块、PWM输出模块、电流传感器等。
2.4编写软件程序根据控制策略，编写单片机的控制程序，并完成软件的调试和优化。
2.5PCB设计与制造根据电路原理图设计PCB布局，并制造相关的电路板。
2.6装配与测试完成PCB板的焊接与装配，进行电源的测试和调试。
三、注意事项3.1安全性开关电源具有高电压、高电流的特点，因此在设计和使用过程中要注意安全性。
应采用合适的绝缘措施，保证电源与其他电路之间的隔离。
3.2效率和稳定性开关电源的效率和稳定性是设计过程中需要考虑的重要因素。
应合理选择元器件，控制开关管的导通和关断时间，以提高电源的效率和稳定性。
3.3EMC（电磁兼容）设计开关电源由于工作频率较高，容易产生电磁干扰。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》课件一、教学目标1. 了解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 掌握开关电源的优缺点以及应用领域。
3. 学会开关电源的设计与选型方法。
4. 了解开关电源的故障诊断与维护技巧。
二、教学内容1. 开关电源概述定义分类应用领域2. 开关电源工作原理开关电源的基本电路开关元件脉宽调制（PWM）技术3. 开关电源主要组成部分输入滤波器整流器开关变换器输出滤波器保护电路4. 开关电源的优缺点优点缺点5. 开关电源的设计与选型设计考虑因素选型依据三、教学方法1. 讲授法：讲解开关电源的基本概念、工作原理、主要组成部分、优缺点等知识点。
2. 案例分析法：分析实际应用中的开关电源案例，加深学生对知识点的理解。
3. 互动教学法：提问、讨论，激发学生思考，提高课堂参与度。
4. 实践操作法：安排课后实践，让学生动手设计简单的开关电源电路，巩固所学知识。
四、教学资源1. PPT课件：展示开关电源的相关图片、电路图、原理图等。
2. 教材或参考资料：提供详细的开关电源理论知识。
3. 实验设备：用于实践操作，加深对知识的理解。
五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对开关电源基本概念、工作原理等的掌握程度。
2. 课后作业：检查学生对开关电源设计与选型的理解与应用能力。
3. 实验报告：评价学生在实践操作中的表现，包括故障诊断与维护技巧。
4. 综合考试：全面测试学生对开关电源知识的掌握。
六、教学安排1. 课时：本教案共需10课时，每课时45分钟。
2. 课程安排：第1课时：开关电源概述第2课时：开关电源工作原理第3课时：开关电源主要组成部分第4课时：开关电源的优缺点第5课时：开关电源的设计与选型第6课时：开关电源案例分析第7课时：开关电源故障诊断与维护第8课时：实验一：简单开关电源设计第9课时：实验二：开关电源故障诊断与维修七、教学重点与难点1. 教学重点：开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
开关电源的优缺点以及应用领域。
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课程设计题目单片开关电源电路设计与制作姓名学号系（院）班级指导教师职称2015年06月20日目录1前言---------------------------------------------------------------------------------------------------32工作原理---------------------------------------------------------------------------------------------4 1开关电源介绍----------------------------------------------------------------------------------4 2电源原理----------------------------------------------------------------------------------------53反激式变换器--------------------------------------------------------------------------------------6 1反激式变换器工作原理----------------------------------------------------------------------6 2反激式变换器工作模式----------------------------------------------------------------------7 3单相二极管整流桥--------------------------------------------------8 4缓冲电路----------------------------------------------------------------------------------------8 4 TOPSwitch-GX芯片----------------------------------------------------91 TOPSwitch-GX性能--------------------------------------------------92 TOPSwitch-GX内部结构--------------------------------------------103 TOPSwitch-GX引脚功能---------------------------------------------125 反激式变换器的高频变压器设计----------------------------------------131 绕组符合安全规程--------------------------------------------------------------------------132 低漏感的绕制方法--------------------------------------------------------------------------143 变压器紧密耦合的绕制方法--------------------------------------------------------------164 确定磁心尺寸--------------------------------------------------------------------------------175 反激式变压器设计--------------------------------------------------------------------------196 单端反激式开关电源—主电路设计----------------------------------------------------------211单端反激式开关电源主电路介绍---------------------------------------------------------212 单端反激式开关电源驱动电路介绍------------------------------------------------------227 设计结果及分析----------------------------------------------------------------------------------221设计结果分析----------------------------------------------------------------------------------248 结论-------------------------------------------------------------------------------------------------25前言本课题主要掌握反激式PWM高频开关电源的工作原理。
电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色。
从某种程度上，可以看成是系统的心脏。
电源给系统的电路提供持续的、稳定的能量，使系统免受外部的侵扰，并防止系统对其做出伤害。
所以，本课题主要是用TOPSwitch-GX系列是单片开关电源中的TOP244Y设计反激式开关电源从而到平稳的直流输出，实现设计一个稳定的电源输出。
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。
TOPSwitch-GX系列是单片开关电源第四代产品，最大输出功率从75W扩展到290W，将开关频率提高到132KHz，这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。
当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132KHz降低到30KHz，可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
本设计要求电源的输入为电网电压（市电），经滤波后进入单相二极管整流桥，再经大电容滤波得到直流高压，通过PWM控制，在反激变换器的变压器二次侧得到高频矩形波电压，再经滤波得到平稳的直流输出。
而本人主要研究主电路的制作和绕制高频变压器，高频变压器采用EE25型磁心，配10引脚的骨架，用直径为0.38mm 的漆包线绕制。
最后以反激电路的框架进行主电路的设计。
工作原理开关电源简介电源是各种电子设备必不可少的组成部分,它的性能好坏直接影响到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。
目前常用的直流稳压电源分为线性电源和开关电源两大类。
线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源,其稳压性能好,输出纹波电压很小,但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离,并且调整管的功率损耗较大,致使电源的体积和重量大、效率低。
开关电源被誉为高效节能电源,它是利用现代电力电子技术,通过控制开关通断的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源,具有体积小、重量轻、功率小、效率高、纹波小、噪声低、易扩容、智能化程度高等优良特性,广泛应用在诸如计算机、电视机、摄像机等电子设备上。
它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
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、通信设备中。
而随着近些年来科学技术的不断发展,开关电源技术在实际需要的推动下快速的发展,具体的发展趋势可以总结为以下几个方面:（1）高频化开关频率的提高有利于开关电源的体积减小,重量减轻,动态响应得到改善。
早期开关电源的频率仅为几千赫兹,随着电力电子器件及磁性材料性能的不断改进,开关频率渐渐地提高。
在这个过程中,IGBT的出现,使得开关电源的容量不断增大,在许多中等容量范围内,迅速取代了晶闸管相控电源。
并且,IGBT的开关速度很高,通态压降低。
但是,随着开关频率的提高,电源的电磁干扰问题也变得突出起来。
如何在提高开关频率的情况下,最大限度的减少电磁干扰对电源的影响,是一个摆在科研工作者面前的急需解决的问题。
（2）非隔离DC/DC技术近年来,非隔离DC/DC 技术发展迅速。
它们基本上可以分成两大类。
一类在内部含有功率开关元件,称DC/DC 转换器。
另一类不含功率开关,需要外接功率MOSFET ,称DC/DC 控制器。
按照电路功能划分,有降压的STEP-DOWN、升压的BOOST ,还有能升降压的BUCK-BOOST 或SEPIC等,以及正压转成负压的INVERTOR 等。
其中品种最多,发展最快的还是降压的STEP-DOWN。
根据输出电流的大小,分为单相、两相及多相。
控制方式上以PWM 为主,少部分为PFM。
目前一套电子设备或电子系统由于负载不同,会要求电源系统提供多个电压挡级。
如台式PC机就要求有+12V、+5V、+ 3.3V、- 12 V四种电压以及待机的+ 5 V 电压,主机板上则需要2.5 V、1.8 V、1.5 V甚至 1 V 等。
一套AC/DC 中不可能给出这样多的电压输出,而大多数低压供电电流都很大,因此开发了很多非隔离的DC/DC。
（3）数字化高频开关电源的另一发展趋势是数字化。
过去在传统功率电子技术中, 控制部分是按模拟信号来设计和工作的。
随着数字处理技术的发展成熟, 其优点明显便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰,提高抗干扰能力、便于软件包的调试和遥感遥测遥调, 也便于自诊断、容错等技术的植入等。
这类电源大体上包括两个部分,即硬件和软件。
硬件部分包括PWM 的逻辑部分、时钟、放大器环路的模数转换、数模转换以及数字处理、驱动、同步整流的检测和处理等。
而在软件方面可以通过DSP或热待机状态;有效调整系统工作点,使系统处于最佳效率工作点。
比如艾默生网络能源公司的通信电源休眠节能技术,就是使电源系统根据系统的负载情况和系统当前模块的工作情况,通过合理的逻辑判断和控制,在保证系统冗余安全的条件下,有选择的打开或休眠部分模块,使系统工作在最佳效率点,节能效率显著。
通过采用以上节能方案优化通信电源系统设计,可将目前业界在网应用的通信电源的实际工作效率低载时提高7～8 个百分点,高载时提高3～4 个百分点,从而使基站内通信电源达到直接节能与间接节能的目的。
电源原理工作原理是:市电进入电源首先经整流和滤波转为高压直流电,然后通过开关电路和高频开关变压器转为高频率低压脉冲,再经过整流和滤波电路,最终输出低电压的直流电源。
同时在输出部分有一个电路反馈给控制电路,通过控制PWM 占空比以达到输出电压稳定。