多路输出开关电源毕业设计
多路输出电源课程设计

多路输出电源课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握多路输出电源的基本原理,理解其电路构成及工作过程。
2. 使学生了解多路输出电源在不同应用场景下的设计要求,如电压、电流的稳定性与负载调整能力。
3. 引导学生掌握多路输出电源的主要参数计算方法,以及相关电子元件的选择与使用。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识,设计简单的多路输出电源电路,并能进行电路仿真。
2. 提高学生动手实践能力,使其能够搭建并测试多路输出电源电路,分析电路性能。
3. 培养学生解决实际问题时,运用多路输出电源的相关知识进行方案设计和优化。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术领域的兴趣,培养其主动探索科学问题的精神。
2. 培养学生的团队合作意识,使其在课程实践过程中学会相互协作、共同解决问题。
3. 引导学生认识到多路输出电源在现代社会生活中的重要作用,培养其节能环保意识。
课程性质:本课程为电子技术专业课程,旨在让学生掌握多路输出电源的设计与应用,培养其实践操作能力和创新精神。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的求知欲和动手能力,对实际应用有较高的关注。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调知识的应用与拓展,鼓励学生进行创新性设计,提高其实践操作能力。
通过课程教学,使学生达到预定的学习目标,为后续课程学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 多路输出电源原理及电路构成- 介绍多路输出电源的基本工作原理,如开关电源、线性电源等。
- 分析多路输出电源的电路构成,包括输入滤波、整流、稳压、开关控制、输出滤波等环节。
2. 多路输出电源设计要求及应用场景- 阐述多路输出电源在不同应用场景下的设计要求,如电压、电流稳定性、负载调整率等。
- 举例说明多路输出电源在电子产品中的应用,如计算机、通信设备、家电等。
3. 多路输出电源参数计算与元件选择- 讲解多路输出电源主要参数的计算方法,如开关频率、占空比、输出电压等。
- 介绍常用电子元件的选择,如开关器件、整流器件、滤波电容等。
多路开关电源设计1

多路开关电源设计摘要电源是保证电气电子设备正常、可靠、稳定工作不可缺少的组成部分,开关电源以高效、轻便、节能等特点成为了电源研究的热点。
电源正在向着小型化、智能化、高效化等方面发展。
电源已经成为人们生活中不可缺少的东西。
一个完整的开关电源由输入电压、开关变换器、变压器、输出电路和控制电路组成,它的目的是将交流输入通过该电路转化为可以满足电子设备的直流输出。
在深入分析开关电源工作原理和特点的基础上,设计出可以满足指标要求的一款单端反激式八路输出开关电源。
可以为小型的电力子设备供电,八路直流输出分别为+5V/2A、+12V/0.2A、+15V/0.5A、+24/0.2A,开关电源的工作频率为66KHZ,电压稳定度为±0.3%。
论文首先分析了国内为开关电源的发展状况,研究了开关电源各主要模块的工作原理和设计方法,介绍了开关电源变换器的拓扑结构,以及调制模式和高频变压器的工作方式。
从而确定系统可行性的整体方案,然后对电路的各部分模块进行详细设计。
该电源以电流型控制芯片TOP246Y和高频变压器为核心,采用EMI滤波电路,1111111位电路,控制外围电路,来实现吧路稳定输出;最后介绍选择、设计和计算了开关电源相关参数,给出整体原理图。
在设计的电路原理图的基础上,通过软件对变压器进行建模和仿真,验证参数的合理性;介绍开关电源PCB布线规则,制作电路并装机,最后对电源进行测试。
测试的输出电压准确度在±3%。
纹波系数小于1%,电源设计指标满足要求,输出电压稳定。
关键字:开关电源,反激式,EMI,TOP246Y,高频变压器,仿真////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////英文翻译、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、第1章绪论1.1开关电源的介绍及其发展趋势电源是所有电力电子设备的动力提供者,它为设备的工作提供合适的电压、电流,从而保障电子设备的安全、高效、稳定工作。
应用于交流伺服系统多路输出开关电源设计

应用于交流伺服系统多路输出开关电源设计摘要:交流伺服系统是基于交流电机的伺服系统,其主要功能是使得系统的输出值能平稳而迅速地达到输入的预定值。
用以实现功率传输和电能变换的电源设备,是交流伺服系统正常工作的基础。
介绍了一种基于TOPSwitch-II 集成芯片的反激式开关电源,分析了TOPSwitch-II 的特性和工作原理,基于原理分析和实验调试,设计了一款功率为75W 的样机,对其整流滤波电路、箝位保护电路、变压器、反馈电路的设计进行了重点论述,在永磁同步电机交流伺服控制器中的应用表明,电源设计满足伺服系统辅助电源的设计要求。
1.引言与直流电机相比,交流电机不需要换向器和电刷,其结构更加简单。
调速范围宽、稳态精度高、动态响应快、转子惯量小、输出功率大等诸多优点,使得交流电机在工业生产中得到较广泛地应用[1]。
对伺服系统供电的电源性能的优劣,直接关系到整个系统的安全性和稳定性[2]。
开关电源与低效率的线性电源相比,因为其效率高、体积小、重量轻而受到广泛地关注[3]。
美国PI 公司生产的开关电源专用集成芯片TOPSwitch-II,是一种将PWM 和MOSFET 合二为一的新型芯片,此系列芯片以其体积小、重量轻、价格低等优势,一经推出便得到广泛的应用,展示了良好的应用前景。
2.TOPSwitch-II 工作原理TOPSwitch-II芯片,将脉宽调制(PWM)控制系统的全部功能集成在一起,结构简单,只有三个引出端,分别为控制端C、源极S和漏极D[4]。
内含脉宽调制器、功率开关场效应管、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路,通过高频变压器使输出端与电网完全隔离,真正实现无工频变压器、隔离式开关电源单片集成化,使用安全可靠。
TOPSwitch-II是电流控制型开关电源,控制端提供偏压Uc,对电流Ic的大小进行控制,就能连续调节脉冲占空比,实现脉宽调制。
占空比D与控制端电流Ic呈线性关系(图1)。
毕业论文-三路输出的开关电源系统要点

当前,开关电源新技术产品正在向以下 “四化”的方向发展:应用技术 的高频化;硬件结构的模块化;软件控制的数字化;产品性能的绿色化。由 此,新一代开关电源产品的技术含量大大提高,使之更加可靠、成熟、经济、 实用。
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。
摘要
本文设计了一个三路输出的开关电源系统,首先将开关电源与线性电 源进行对比,总结了开关电源的优点,并对其当前的发展以及在发展中存 在的问题进行了描述,然后在对开关电源的整体结构进行了介绍的基础 上,对开关电源的主回路和控制回路进行设计: 在主回路中整流电路采用 单相桥式、功率转换电路采用单端正激功率转换电路、采用增加副边绕组 的方法实现多路输出,其中功率转换电路(DC/DC变换器)是开关电源的 核心部分,对此部分进行了重点设计;控制电路采用PW控制,控制器采 用开关电源集成控制器GW1524设计了过压保护电路、电压检测电路和 电流检测电路,对各个部分的参数进行了计算并进行了元器件的选型。
图1-2线性电源的原理图
开关电源的原理图如图1-3所示:是将交流电先整流成直流电,在将 直流逆变成交流电,在整流输出成所需要的直流电压。
图1-3开关电源的原理图
开关电源和线性电源相比,具有以下优点:体积小、重量轻(体积和 重量只有线性电源的30%、效率高(一般为70灿线性电源只有40%、 自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化等优点。但也存在一些缺点: 由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰,需要良好的 屏蔽及接地。
以上的问题看似彼此独立,其实它们之间存在着一定的关联性解决这 些问题,也许还是一条艰难而漫长的路。
(毕业论文)AC-DC多路直流电压输出电源设计

摘要直流电源应用非常广泛, 其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能, 目前, 市场上各直流电源的基本环节大致相同,都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。
直流电源应用非常广泛, 其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。
直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。
本设计AC-DC多路直流电压输出电源设计,不仅在稳定性可靠性上引入桥式整流、电容滤波,同时增加多路输出改善以往单路输出转换效率低的问题。
并且还引入单片机AT89S52控制,使其在功能上具有一定智能化。
在硬件方面,除了变压器外,还将使用LED数码管来进行显示。
目前,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所不可缺少的。
关键词:变压器,桥式整流,电容滤波,数码管,稳压电源ABSTRACTThe rapid development of electronic technology, the DC power is widely used, have a direct impact on the electrical equipment or the control system performance, at present, the DC power supply on the market in virtually the same as the basic aspects, including the exchange of power, AC adapter, converter, filter regulator circuit. DC power is widely used, have a direct impact on the electrical equipment or the control system performance. DC power supply electronic technology is one of the commonly used equipment, widely used in teaching, research and other fields. In this design the power of AC-DC multiplexer direct current output voltage is not only import the Bridge rectifier and capacitor filter but also it add multiplexer of output enhance the simple output diversion efficiency , and import the AT89S52 control of its functions on a certain intelligence. In terms of hardware, in addition to transformers, will be used to control LED digital display. At present, the power source develop in small part, the featherweight and the high efficiency's characteristic is widely applied in by the electronic accounting machine as the leading each kind of terminal device, the communication facility and so on nearly all electronic installation, the electronic information industry can not lake of it in today development.Keywords: transformers, Bridge rectifier, capacitor filter, LED,power supply目录第1章引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2 AC-DC电源设计的要求 (1)第2章直流稳压电源的原理及使用 (2)2.1直流稳压电源原理 (2)2.2变压器原理及应用 (2)2.2.1变压器的原理 (2)2.2.2本设计对变压器的要求 (3)2.3 AC-DC变换概述 (4)第3章整流滤波及稳压方面的原理及使用 (5)3.1整流方面分类及概述 (5)3.1.1半波整流电路 (5)3.1.2全波整流电路 (6)3.1.3桥式整流电路 (8)3.2滤波方面分类及概述 (9)3.2.1电容滤波 (9)3.2.2电感滤波 (11)3.3稳压电路方面分类及概述 (12)3.3.1线性串联型稳压电源 (12)3.3.2三端集成稳压器 (14)3.4直流电源输出信号测试电路 (16)第4章总体方案设计 (21)4.1初期实现部分原理图 (21)4.2最终定型原理图 (22)4.3后端显示部分原理 (23)第5章方案具体实现 (24)5.1整流部分 (24)5.2滤波部分 (25)5.3稳压部分 (27)5.4控制电路部分 (28)5.5本设计最终实物电路板 (32)第6章总结 (33)参考文献 (34)致谢 (35)英文资料原文 (36)中文译文 (38)第1章引言1.1课题背景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、生活的关系日益密切。
多路输出开关电源的设计和应用

多路输出开关电源的设计及应用原则1 引言对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。
目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。
不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。
2 多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。
仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。
为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。
从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。
从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。
对Vaux1,Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面:1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np32)辅助电路的负载情况。
3)主电路的负载情况。
注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。
多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则多路输出开关电源是一种电力电子设备,它可以从交流电源中提供多个不同电压和电流的直流电输出。
在设计和应用多路输出开关电源时,有几个重要的原则需要考虑。
1. 选定合适的开关电源拓扑结构:多路输出开关电源可以采用多种拓扑结构,例如非隔离型Buck、Boost、Buck-Boost和隔离型Flyback、Forward等。
选择合适的拓扑结构需要考虑输出电压、输出功率和成本等因素。
2. 合理设计输出电压和电流的等级:多路输出开关电源通常需要提供不同电压和电流级别的输出。
在设计时,应根据实际需求合理确定输出电压和电流的等级,并确保满足负载的功率需求。
3. 增加输出电压和电流的调节功能:多路输出开关电源应具备电压和电流的调节功能,以满足不同负载的需求。
可以通过采用可调电压稳压器(例如LM317)或数字控制芯片(例如TL494)来实现。
4. 合理设计电源滤波电路:多路输出开关电源需要具备良好的电源滤波电路,以降低输入和输出端的电磁干扰。
可以采用电容、电感和磁珠等元件来设计滤波电路,并确保滤波效果良好。
5. 保证输出电压和电流的稳定性:输出电压和电流的稳定性是多路输出开关电源设计中的重要指标。
可以采用反馈控制回路和稳压芯片等来保证输出电压和电流的稳定性。
多路输出开关电源的应用范围广泛,常见应用包括:1. 电子设备:多路输出开关电源可以为电子设备提供不同电压和电流的直流电源,例如计算机、通信设备、工业自动化设备等。
2. 医疗设备:多路输出开关电源可以为医疗设备提供稳定、可靠的电源,例如医用仪器、电子监护设备等。
3. 光电设备:多路输出开关电源可以为光电设备提供适合的电压和电流,例如LED照明、激光器、光纤通信设备等。
4. 电源适配器:多路输出开关电源可以用作电源适配器,为各种便携电子设备充电,例如手机、平板电脑、笔记本电脑等。
需要注意的是,在使用多路输出开关电源时,应确保正确安装和连接,避免电气安全问题。
基于UC3844的多路输出电源设计详解

基于UC3844的多路输出电源设计详解1. 引言现代电子设备的发展越来越依赖于电源技术,尤其是高效、低噪音、小体积、高可靠的电源技术,这是实现很多高性能电子设备的重要因素,同时也促进了电力电子技术的飞速发展。
UC3844是一种高性能、低成本、多功能的控制IC,被广泛应用于开关电源设计中。
在本文中,我们将讲解如何基于UC3844设计多路输出电源。
2. UC3844概述UC3844是一种高性能的PWM控制器,它能够实现高效率、高精度的电源控制,并具有多种保护功能。
UC3844具有以下特点:•工作频率可调•内部参考电压可调•可以实现电源快速启动•具有过流保护、过压保护、欠压保护等多种保护功能3. 多路输出电源设计多路输出电源是指在同一电源下提供多个输出电压。
在某些电子系统中,需要多个不同电压的电源供电,例如FPGA/CPLD、模拟电路、显示器和各种传感器等。
一个多路输出电源可以集成多个不同的电源,同时降低成本和体积。
3.1 多路输出电源原理图我们采用基于UC3844的多路输出电源电路设计,如下所示:+Vcc R1| |----- || | || | |C1 --- -----| | | || | | |----- C5 | || | | || | | |C2 --- | Q3 || | | || | | |----- C6 | || | | || | | |C3 --- | Q4 || | | || | | |----- C7 | || | | || | | |C4 --- | Q5 | +Vout5| | | | || | | | |----- ------- || | | | || | | | |C8 --- | Q6 | || | | | || | | | |----- ------- -| | | || | | |----- C10 | Q2 | +Vout2| | | | || | | | |C9 --- | / || | | / || | | / |----- |/ || | |\\ || | |\\ |C11 --- | \\ Q1 || | | \\ | +Vout1 | | | \\ | |----- | Q7 | || | |--------- ------------|Gnd上面的电路表示了一个基于UC3844的多路输出电源设计,其中包含七个输出电压。
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目录摘要 (I)Abstract..................................................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1)1.1设计的背景及意义 (1)1.2 设计的主要内容和技术指标 (3)1.2.1设计的主要内容 (3)1.2.2技术指标 (3)第二章系统的总体结构及方案设计 (5)2.1方案比较 (5)2.2方案设计 (6)2.3 主电路的结构 (7)2.4开关电源的基本工作原理 (7)2.5高频开关电源的结构 (8)第三章主电路设计 (10)3.1. 滤除干扰电路 (10)3.1.1开关电源电磁干扰的产生机理 (10)3.1.2滤除电磁干扰电路设计 (11)3.1.3.电磁脉冲(EMP)电路的设计 (14)3.1.4.电磁兼容(EMC)的设计 (14)3.2.整流、滤波电路 (15)3.3电路拓扑结构选择 (15)3.3.1反激式电路 (16)3.3.2 单激式变压器开关电源的工作原理 (16)3.3.3 正激式变压器开关电源工作原理 (17)3.3.4 双激式变压器开关电源 (18)3.3.5反激式变压器开关电源工作原理 (18)3.3.6反激式电路拓扑稳压过程 (22)3.4输出整流滤波电路 (22)3.4.1稳压输出 (23)3.4.2三段集成稳压器 (23)3.4.3稳压输出电路 (25)3.5变压器参数的计算 (26)第四章控制电路的设计 (30)4.1 PWM技术简介 (30)4.1.1 PWM控制技术概述 (30)4.1.2 PWM控制的基本原理 (30)4.1.3 PWM控制的基本概念 (32)4.2 电流型PWM控制原理及优点 (33)4.2.1 电流型PWM控制原理 (33)4.2.2电流型PWM控制芯片 (34)4.2.3 UC3842的性能特点 (34)4.2.4 UC3842的引脚排列及内部框图 (35)4.3 反馈电路的设计 (38)4.3.1 反馈绕组设计 (38)4.3.2反馈电路设计 (39)4.4 保护电路 (40)4.4.1 过电流保护原理 (40)4.4.2过压保护原理 (41)4.5 场效应管MOSFET (41)4.5.1功率MOSFET驱动电路 (42)4.5.2 MOS管的缓冲保护电路 (43)4.6系统稳定性 (45)4.6.1系统稳压过程 (45)4.6.2 稳定分析 (46)4.6.3 故障分析 (46)第五章系统仿真 (49)5.1仿真软件介绍 (49)5.2系统仿真 (49)第六章设计总结 (55)参考文献 (57)外文翻译 (58)致谢 (82)附录: (83)摘要本文阐述了一种多路输出的反激式开关电源电路的设计及应用。
设计中主要包括UC3842芯片,MOS管,TL431和光电耦合器组成的反馈电路,高频变压器,以及由二级管、电容构成的滤波电路。
通过将交流输入整成高压直流,再用单端反激式的DC—DC变换电路实现电压变换。
且在4路输出中设有主回路和辅助回路,其中主回路通过电压、电流反馈来控制PWM脉冲输出宽度,最终构成了一个能够输出稳定电压的多路输出开关电源。
关键字:反激; 开关电源; 高频变压器AbstractThe design and application of a multi-output single flyback switching power supply is proposed in this paper, the design mainly includes UC3842 chip, MOS tube, TL431 photoelectric coupler and composed of feedback circuit, high frequency transformers, and by diodes, capacitor consists of the filter circuit.By exchange the AC input into the high voltage DC, then use the single flyback type of transform circuit implementation DC-DC voltage transform.And in the four ways of output contains main loop and with auxiliary loop, of which main loop control PWM pulse output width through by the voltage and current feedback. Finally form amulti-channel switch power which can formate stable output voltage.Key words: Flyback; Switching Power supplies; High-frequency transformer第一章绪论1.1设计的背景及意义随着计算机、电子技术的高速发展,电子技术的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的生活、工作的关系日益密切。
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。
电子设备的小型化和低成本化,使电源以轻,薄、小和高效率为发展方向。
传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。
这种传统稳压电源技术比较成熟,并且已有大量集成化的线性稳压电源模块,具有稳定性能好,输出纹波电压小,使用可靠等优点。
但通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。
由于调整管工作在线性放大状态,为保证输出电压稳定,其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差,导致调整管功耗较大,电源效率低,一般只有45%左右。
另外由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器,很难满足现代电子设备的发展要求。
20世纪50年代,美国宇航局以小型化,重量轻为目标,为搭载火箭开发了开关电源。
在近半个世纪的发展过程中,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了传统技术制造的连续工作电源,并广泛应用于电子整机与设备中。
在电力电子技术高速发展的时代,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。
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。
开关型稳压电源采用功率半导体器件作为开关,通过控制开关的占空比调整输出电压。
其效率可高达70%~95%。
而功耗小,散热器也随之减小。
开关稳压电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整,然后由开关调整管进行稳压,不需要电源变压器。
此外,开关工作频率为几十千赫,滤波电容器、电感器数值较小,应此开关电源具有体重轻、体积小等优点。
另外,由于功耗小,机内温升低,提高了整机的稳定性和可靠性。
而且对电网的适应能力也有较大的提高,一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V 10%,而开关型稳压电源字电网电压为110~260V范围内变化时,都可获得稳定的输出电压。
开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化,并使开关电源进入更广泛的领域,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、轻变化,另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。
21世纪,市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管,开关频率可达几十千赫;采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百千赫。
为提高开关频率,必需采用高速开关器件。
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,理论上开关损耗为零,噪声也很小,这是提高开关电源工作频率的一种方式。
21世纪开关电源的追求和发展趋势可以概括为以下四个方面。
①小型化、薄型化、轻量化、高频化。
开关电源的体积、重量主要是由储能元件(磁性原件和电容)决定的,因此开关频率的小型化,实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。
在一定范围内,开关频率的提高,不仅能有效的减小电容、电感及变压器的尺寸,而且还能够抑制干扰,改善系统的动态性能,因此,高频化时开关电源的主要发展方向。
②高可靠性。
开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍,因此提高了可靠性。
从寿命角度出发,电解电容、光耦合器等器件的寿命决定着电源的寿命。
所以,要从设计方面着眼,尽可能使用较少的器件,提高集成度,这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题,也增加了保护等功能,简化了电路,提高了平均无故障时间。
③低噪声。
开关电源的缺点之一是噪声大。
单纯的追求高频化,噪声也会随之增大。
采用部分谐振转换回路技术,在原理上可以提高频率又可以降低噪声,所以,尽可能的降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。
④采用计算机辅助设计和控制。
采用CAA和CDD技术设计最新变换拓扑和最佳参数,使开关电源具有最简结构和最佳工况。
在电路中引入微机监测和控制,可构成多功能监控系统,可以实时检测、记录并自动报警等。
开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。
高频化的实现,需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。
发展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件,开发高频用的低损磁性材料,改进磁性元件的结构及设计方法,提高电容的介电常数及降低其等效串联电阻,对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。
现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压,一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。