摘要：介绍了稳压电源的具体分类和稳压电源中的开关稳压电源电路各组成部分的工作原理。
关键词：开关稳压电源的结构、设计开关管滤波电容储能电感
一、引言
稳压电源就是其输出电压相对稳定，它与人们的日常生活密切相关, 也称为稳定电源、稳压器等。随着电子技术发展，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，对稳压电源的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化，使稳压电源朝轻、薄、小和高效率的方向发展。设计上，稳压电源也从传统的晶体管串联调整稳压电源向高效率、体积小、重量轻的开关型稳压电源迅速发展。
日常工作中，电子工程师通常根据稳压电源中稳压器的稳定对象，把稳压器分为直流稳压器和交流稳压器两种，并且直流稳压器输出电压是直流，交流稳压器输出电压是交流，两者一般都用市电供电。因此，就可以把稳压电源按稳压器的类型可分为直流稳压电源和交流稳压电源两大类。以下是对这两大类稳压电源进行简要的介绍（见表 1 ）。
见表 1
二、交流稳压电源分类和特点
能够提供一个稳定的交流电压和频率的电源称为交流稳压电源，市面上的交流稳压电源大致分为以下几种：
2.1参数调整（谐振）型
这类稳压电源，稳压的基本原理是LC 串联谐振，早期出现的含有磁饱和型稳压器的稳压电源就属于这一类。它的优点是结构简单，所需元器件较少，稳压范围相当宽，可靠性高，抗干扰和抗过载能力强。缺点是能耗大、噪声大、笨重且造价高。
2.2自耦（变比）调整型
2.2.1机械调压型
以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的的绕组滑动面上移动，改变输出电压(Vo) 对输入电压(Vi) 的比值，以实现稳压电源输出电压的调整和稳定。它的特点是结构简单，造价低，输出波形失真小。但由于炭刷滑动，接点易产生电火花，造成电刷损坏以至烧毁而失效，且电压调整速度慢。
2.2.2改变抽头型
将自耦变压器做成多个固定抽头，通过继电器或可控硅（固态继电器）做为开关器控件，自动改变抽头位置，从而实现输出电压的稳定。这种类型的稳压电源，优点是电路简单，稳压范围宽（130V-280V ），效率高（≥95% ），价格低。缺点是稳压精度低（±8 ～10% ）工作寿命短，它适用于家庭给空调器供电。
2.2.3大功率补偿型——净化型稳压器（含精密型稳压器）
此种稳压电源用补偿环节实现输出电压的稳定，易实现微机控制。它的优点是抗干扰性能好，稳压精度高（≤±1% ）、响应快（40 ～60ms ）、电路简单、工作可靠。缺点是带计算机、程控交换机等非线性负载时有低频振荡现象；输入端电流失真度大，源
功率因数较低；输出电压对输入电压有相移。由于具有稳压，抗干扰，响应速度快，价格适中等优点，应用比较广泛。
2.3开关型交流稳压电源
它应用于高频脉宽调制技术，与一般开关电源的区别是它的输出量必须是与输入端同上频、同相的交流电压。它的输出电压波形有准方波、梯型波、正弦波等。市场上的不间断电源（UPS ）抽掉其中的蓄电源和充电器，就是一台开关型交流稳压电源。开关型交流稳压电源的稳压性好，控制功能强，易于实现智能化，是非常具有前途的交流稳压电源。但因其电路复杂，价格较高，所以推广较慢。
三、直流稳压电源分类和特点
直流稳压电源按习惯可分为化学电源、线性稳压电源和开关型稳压电源，下面我们将具体介绍这几类电源。
3.1化学电源
我们平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于化学电源，各有其优缺点。随着科学技术的发展，又产生了智能化电池；在充电电池材料方面，美国研制人员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放电时间长，多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。
3.2线性直流稳压电源(LPS)
线性直流稳压电源指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。线性直流稳压电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电
路、保护电路等（见图 1 ）。
线性直流稳压电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关稳压电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。
3.3开关型直流稳压电源
开关型直流稳压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。它的电路形式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式等。基本的开关型直流稳压电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路（如图 2 ）。
开关型直流稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠。缺点相对于线性直流稳压电源的纹波较大（一般≤1%V P-P ）。下面分类介绍几种开关型直流稳压电源：
该类型电源也称一次电源，它自电网取得能量，经过高压整流滤波得到一个直流高压，供DC/DC 变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压，功率从几瓦~ 几千瓦均有产品，用于不同场合。
3.3.2 DC/DC电源
在通信系统中也称二次电源，它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC 变换以后在输出端获得一个或几个直流电压。
3.3.3 通信电源
通信电源其实质上就是DC/DC 变换器式电源，只是它一般以直流－48V 或－24V 供电，并用后备电池作DC 供电备份，将DC 供电电压变换成电路工作电压。一般又分中央供电、分层供电和单板供电三种，单板供电可靠性最高。
3.3.4 电台电源
电台电源输入AC220V/110V ，输出DC13.8V ，功率由所供电台功率而定。为防止AC 电网断电影响电台工作，而需要电池组作为备份，所以此类电源除输出一个13.8V 直流电压外，还具有对电池充电自动转换功能。
3.3.5 模块电源
随着科学技术飞速发展，对电源可靠性、容量、体积比要求越来越高，模块电源越来越显示其优越性，它工作频率高、体积小、可靠性高，便于安装和组合扩容，所以越来越被广泛采用。
电流电源、400Hz 输入的AC/DC 电源等，可归于此类，可根据特殊需要选用。
四、开关稳压电源的发展
4．1开关稳压电源
开关稳压电源问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。随着脉宽调制（PWM）技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20kHz 的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达65%~70%，而线性电源的效率只有30％~40％。因此，用工作频率为20 kHz的PWM开关电源替代线性电源，可大幅度节约能源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史上被誉为20kHz革命。随着超大规模集成（ultra-large-scale-integrated-ULSI）芯片尺寸的不断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大得多；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备（如手提计算机、移动电话等）更需要小型化、轻量化的电源。因此，对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量也要小。此外，还要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。这一切高新要求便促进了开关稳压电源的不断发展和进步。
4．2开关稳压电源的三个重要发展阶段
40多年来，开关稳压电源经历了三个重要发展阶段。
第一个阶段是功率半导体器件从双极型器件（BPT、SCR、GT0）发展为MOS型器件（功率MOS-FET、IGBT、IGCT等），使电力电子系统有可能实现高频化，并大幅度降低导通损耗，电路也更为简单。
第二个阶段自20世纪80年代开始，高频化和软开关技术的研究开发，使功率变换器性能更好、重量更轻、尺寸更小。高频化和软开关技术是过去20年国际电力电子界研究的热点之一。
第三个阶段从20世纪90年代中期开始，集成电力电子系统和集成电力电子模块（IPEM）技术开始发展，它是当今国际电力电子界亟待解决的新问题之一。
五、开关稳压电源技术的亮点
5．1功率半导体器件性能
1998年，Infineon公司推出冷MOS管，它采用“超级结”（Super-Junction）结构，故又称超结功率MOSFET。工作电压600~800V，通态电阻几乎降低了一个数量级，仍保持开关速度快的特点，是一种有发展前途的高频功率半导体器件。
IGBT刚出现时，电压、电流额定值只有600V、25A。很长一段时间内，耐压水平限于1200~1700V，经过长时间的探索研究和改进，现在IGBT的电压、电流额定值已分别达到3300V／1200A和4500V ／1800A，高压IGBT单片耐压已达到6500V，一般IGBT的工作频率上限为20~40kHz，基于穿通（PT）型结构应用新技术制造的IGBT，可工作于150kHz（硬开关）和300kHz（软开关）。
IGBT的技术进展实际上是通态压降，快速开关和高耐压能力三者的折中。随着工艺和结构形式的不同，IGBT在20年的发展进程中，有以下几种类型：穿通（PT）型、非穿通（NPT）型、软穿通（SPT）型、沟漕型和电场截止（FS）型。
碳化硅（SiC）是功率半导体器件晶片的理想材料，其优点是禁带宽、工作温度高（可达600℃）、热稳定性好、通态电阻小、导热性能好、漏电流极小、PN结耐压高等，有利于制造出耐高温的高频大功率半导体器件。
可以预见，碳化硅将是21世纪最可能成功应用的新型功率半导体器件材料。
5．2开关电源功率密度
提高开关电源的功率密度，使之小型化、轻量化，是人们不断追求的目标。这对便携式电子设备（如移动电话，数字相机等）尤为重要。使开关电源小型化的具体办法有以下几种。
一是高频化。为了实现电源高功率密度，必须提高PWM变换器的工作频率、从而减小电路中储能元件的体积重量。
二是应用压电变压器。应用压电变压器可使高频功率变换器实现轻、小、薄和高功率密度。压电变压器利用压电陶瓷材料特有的“电压-振动”变换和“振动-电压”变换的性质传送能量，其等效电路如同一个串并联谐振电路，是功率变换领域的研究热点之一。
三是采用新型电容器。为了减小电力电子设备的体积和重量，须设法改进电容器的性能，提高能量密度，并研究开发适合于电力
电子及电源系统用的新型电容器，要求电容量大、等效串联电阻（ESR）小、体积小等。
5．3高频磁性元件
电源系统中应用大量磁元件，高频磁元件的材料、结构和性能都不同于工频磁元件，有许多问题需要研究。对高频磁元件所用的磁性材料，要求其损耗小、散热性能好、磁性能优越。适用于兆赫级频率的磁性材料为人们所关注，纳米结晶软磁材料也已开发应用。
5．4软开关技术
高频化以后，为了提高开关电源的效率，必须开发和应用软开关技术。它是过去几十年国际电源界的一个研究热点。
PWM开关电源按硬开关模式工作（开／关过程中电压下降／上升和电流上升／下降波形有交叠），因而开关损耗大。高频化虽可以缩小体积重量，但开关损耗却更大了。为此，必须研究开关电压／电流波形不交叠的技术，即所谓零电压开关（ZVS）／零电流开关（ZCS）技术，或称软开关技术，小功率软开关电源效率可提高到800%~85%。上世纪70年代谐振开关电源奠定了软开关技术的基础。随后新的软开关技术不断涌现，如准谐振（上世纪80年代中）全桥移相ZVS -PWM，恒频ZVS-PWM／ZCS-PWM（上世纪80年代末）ZVS-PWM有源嵌位；ZVT-PWM／ZCT-PWM（上世纪90年代初）全桥移相ZV-ZCS-PWM（上世纪90年代中）等。我国已将最新软开关技术应用于6kW通信电源中，效率达93％。
5．5同步整流技术
对于低电压、大电流輸出的软开关变换器，进一步提高其效率的措施是设法降低开关的通态损耗。例如同步整流（SR）技术，即以功率MOS管反接作为整流用开关二极管，代替萧特基二极管（SBD），可降低管压降，从而提高电路效率。
5．6功率因数校正（PFC）变换器
由于AC／DC变换电路的输入端有整流器件和滤波电容，在正
弦电压输入时，单相整流电源供电的电子设备，电网侧（交流输入端）功率因数仅为0.6-0.65。采用功率因数校正（PFC）变换器，网侧功率因数可提高到0.95~0.99，输入电流THD<10％。既治理了对电网的谐波污染，又提高了电源的整体效率。这一技术称为有源功率因数校正（APFC），单相APFC国内外开发较早，技术已较成熟；三相APFC的拓扑类型和控制策略虽然已经有很多种，但还有待继续研究发展。
高功率因数AC／DC开关电源，由两级拓扑组成，对于小功率AC／DC开关电源来说，采用两级拓扑结构总体效率低、成本高。如果对输入端功率因数要求不特别高时，将PFC变换器和后级DC ／DC变换器组合成一个拓扑，构成单级高功率因数AC／DC开关电源，只用一个主开关管，可使功率因数校正到0.8 以上，并使输出直流电压可调，这种拓扑结构称为单管单级PFC变换器。
5．7全数字化控制
电源的控制已经由模拟控制，模数混合控制，进入到全数字控制阶段。全数字控制是发展趋势，已经在许多功率变换设备中得到
应用。
全数字控制的优点是数字信号与混合模数信号相比可以标定更小的量，芯片价格也更低廉；对电流检测误差可以进行精确的数字校正，电压检测也更精确；可以实现快速，灵活的控制设计。
近两年来，高性能全数字控制芯片已经开发，费用也已降到比较合理的水平，欧美已有多家公司开发并制造出开关变换器的数字控制芯片及软件。
5．8电磁兼容性
高频开关电源的电磁兼容（EMC）问题有其特殊性。功率半导体器件在开关过程中所产生的di／dt和dv／dt，将引起强大的传导电磁干扰和谐波干扰，以及强电磁场（通常是近场）辐射。不但严重污染周围电磁环境，对附近的电气设备造成电磁干扰，还可能危及附近操作人员的安全。同时，电力电子电路（如开关变换器）内部的控制电路也必须能承受开关动作产生的EMI及应用现场电磁噪声的干扰。上述特殊性，再加上EMI测量上的具体困难，在电力电子的电磁兼容领域里，存在着许多交叉学科的前沿课题有待人们研究。国内外许多大学均开展了电力电子电路的电磁干扰和电磁兼容性问题的研究，并取得了不少可喜成果。
5．9设计和测试技术
建模、仿真和CAD是一种新的设计研究工具。为了仿真电源系统，首先要建立仿真模型，包括电力电子器件、变换器电路、数字和模拟控制电路以及磁元件和磁场分布模型等，还要考虑开关管的
热模型、可靠性模型和EMC模型。各种模型差别很大，建模的发展方向是数字一模拟混合建模、混合层次建模以及将各种模型组成一个统一的多层次模型等。
电源系统的CAD，包括主电路和控制电路设计、器件选择、参数最优化、磁设计、热设计、EMI设计和印制电路板设计、可靠性预估、计算机辅助综合和优化设计等。用基于仿真的专家系统进行电源系统的CAD，可使所设计的系统性能最优，减少设计制造费用，并能做可制造性分析，是21世纪仿真和CAD技术的发展方向之一。此外，电源系统的热测试、EMI测试、可靠性测试等技术的开发、研究与应用也是应大力发展的。
5．10系统集成技术
电源设备的制造特点是非标准件多、劳动强度大、设计周期长、成本高、可靠性低等，而用户要求制造厂生产的电源产品更加实用、可靠性更高、更轻小、成本更低。这些情况使电源制造厂家承受巨大压力，迫切需要开展集成电源模块的研究开发，使电源产品的标准化、模块化、可制造性、规模生产、降低成本等目标得以实现。
实际上，在电源集成技术的发展进程中，已经经历了电力半导体器件模块化，功率与控制电路的集成化，集成无源元件（包括磁集成技术）等发展阶段。近年来的发展方向是将小功率电源系统集成在一个芯片上，可以使电源产品更为紧凑，体积更小，也减小了引线长度，从而减小了寄生参数。在此基础上，可以实现一体化，所有元器件连同控制保护集成在一个模块中。
六、并联型开关稳压电源
开关稳压电源分为串、并联型二种，下面注重并联型。
6．1结构
并联型开关稳压电源的原理框图如图6—1所示。它是由开关晶体管V和二级管V D及储能电感L、滤波电容C组成的。除此以外，通常还有较为复杂的驱动电路、调节电路、保护电路、基准电路以及构成闭环回路中的取样电路、放大电路和耦合电路等各个部分，
图6—1 并联型开关稳压电源原理图及波形图
(a)集电极输出型;(b)发射极输出型;(c)发射极输出型电路的电流、电压波形
用来对输出电压的在大小以及特性进行控制和调节。图6—1（a）是集电极输出式并联开关稳压电源的原理框图。图6—1（b）是发射极输出式并联型开关稳压电源的原理图，从形式看，它们之间的差别只是把图中的开关晶体管V与储能电感L的位置进行互换。从输出特性上看，它们的输出电压的极性刚好相反。以上只画出了发射极输出型电路各点的电流、电压波形图；下面讲述并联型开关稳压电源的工作原理。
6．2工作原理
设开关晶体管V的开关转换周期T，导通期的时间为t on，截止期的时间为t o ff，占空比为δ（δ=t on/T）。其工作原理如下：当开关晶体管V处于导通期间，输出电压Ui加到储能电感L的两端，忽略V的饱和和压降，二极管V D因被反向偏置截止。在此期间流过L 的电流i L为近似线性地增加的锯齿波电流如6—1（C），并以磁能的形式储存在L中。在这期间电流i L的变化值为
当开关晶体管V截止时，储能电感L两端的电压极性相反，此时二极管V D被正向偏置而导通。储存在L中的能量通过二极管V D 输送给负载电阻R L和滤波电容C。在此期间，L中的泄放电流i L是锯齿波电流的线性下降部分，如出6—1（b），这期间电流i L的变化值为
同理，当开关晶体管V导通期间在储能电感L中增加的电流数值应该等于开关管V截止期间在储能电感L中减少的电流值。只有这样才能达到动态平衡，才能给负载电阻R L提供一个稳定的输出电压，因此就有
将t on=Tδ和t off=T（1-δ）代入得
（1）控制开关晶体管V基极激励脉冲的占空比δ，就可以克服由于电网电压或输入电压的变化或其它参数的变化而对开关稳压电源输出电源输出电压的影响，能够起到降低输出电压波纹，稳定输出电压的作用。从后面的实用电路中可以看到，它们都是采用取样、放大、比较、反馈等环节构成闭环控制系统来自动实现占空比δ的控制的。
（2）由于以上式中的占空比δ总是小于1的，所以输出电压U总是大于输入电压Ui，这样就形成了升压式开关稳压电源。
（3）在串联型开关稳压电源的工作原理中，有三种方法可以改变占空比δ，而在并联型开关稳压电源中也可以采用这三种方法对占空比δ进行调节。所以，并联型开关稳压电源同样也调宽型、调频型和混合型三种形式。
（4）在吞并稳压电源的工作原理中，不管是串联还是并联型电路，它们的工作都是靠开关晶体管V基极的驱动信号使开关晶体管V启动，而工作于导通与截止的开关状态的。这样，我们就可以在其输出端加一取样电路，将输出电流Io和电压Uo的变化量取出，再进行放大、比较后，形成一个与输出电流和电压有关的驱动信号来控制和驱动开关晶体管V的工作。如果输出端出现短路而造成过流现象或者由于其它原因而造成输出端过压现象时，可以使加于开关晶体管V基极的驱动信号将开关管V关断，并处于截止状态，使开关稳压电源停止工作。这样既保护开关稳压电源本身免遭损坏，又保护了供电负载系统免受损坏。
七、并联型开关稳压电源的设计
并联型开关稳压电源的设计与串联型开关稳压电源的设计教程是相同的，也是讨论对开关晶体管V、二极管VD、储能电感L和滤波电容C的选择。
7．1开关晶体管V的选择
7．1．1集电极电压的选择
从图6—1所示的并联型开关稳压电源的原理框图中可见，开关晶体管V上所承受的最大电压Uie又从输入电压与输出电压之间的关系式为Ui=Uo（1-δ）/δ。考虑到输入电压有10%的波动，电感L的反峰尖刺电压为稳压值的20%。开关晶体管V上所承受的电压实际为 1.1*1.2Ui=1.3Ui。通常选择管子时要有一定的裕量，所以取
其工作电压80%的额定电压值，则有1.32Ui=0.8U ceio得到U ceo为
这就是设计并联型开关稳压电源时，选择开关晶体管V的集电极电压U ceo值应遵循的关系式。
7．1．2集电极电流的计算
从并联型开关稳压电源的工作原理可见：在晶体管导通期间，流过开关晶体管V的电流也就是在高度该期间流过储能电感L中的电流，也就是输入电流I。如果不考虑电路中的其它耗散功率的话，那么就会有：
在选择管子时，也要留有一定的裕量，应把工作电流取为80%的额定电流值，这样式改为
7．1．3集电极耗散Pc的计算。开关晶体管在导通期间的直流平均损耗功率为
在截止期间。由于集电极电流很小，可以认为这个时期的集电极损耗功率是零。在开与关的转换过程中，各种重叠损耗是直流平
均损耗，因此就可以得到开关晶体管V的集电极功耗为
7.2二极管VD的选择
7.2.1反向电压的计算。在开关晶体管V导通期间，二极管VD 因反向偏置而截止，此时VD上所承受的电压为输出电压U（V的正向饱和压降被忽略）。此外，在选择二极管时，都留有一定的裕量，一般留20%的裕量，所以二极管VD的反向耐压应为
7.2.2正向导通电流I D的计算
在开关晶体管V截止期间,二极管VD导通,流过二极管VD的电流I D正好就是输入电流Ie,也就是在这期间流过储能电感L的电流I L,因而
考虑到二极管VD为发热器件,同时二极管的发热温度与流过\的大小关系很大,所以,在选择二极管的工作电流应留有应留有较大的裕量,通常选裕量为50%,因而有
解式可得出二极管VD的正向导通电流I D为
7.3滤波电容C的选择
7.3.1电容量的计算
并联型开关稳压电源达到稳态后,输出电压稳定在所设计的恒定电压值U O上,输出直流电流为I O。由于在开关管V导通期间全部负载电阻R L上的电流I O都是由电容C供给的，所以这时这时电容C 上的电流就等于电源的输出电流I V，并且在这期间电容C上的电压变化量为输出电压的波纹电压值△U O，此时就有如下关系式
从上式就能计算出所选择的滤波电容的电容量C
把δ=U O（U O+U I）代入
7．3．2耐压值U C的计算
当开关管V截止期间，加在滤波电容C两端的电压为输入电压U I；当开关管导通期间，加在电容C两端的电压为输出电压U O，（储能电感L上的电压降和二极管V D的正向导通压降忽略）而并联开关电源的特性是输入电压UI比输出电压U O小，这里就取输出电压U O。在确定电容耐压的标称值时应留有50%的裕量，所以，滤波电容C 的耐压值应由下式来决定
低功耗小功率开关电源设计毕业设 计 南华大学船山学院毕业设计 1 开关电源简介小功率开关电源以其诸多优良的性能，在测控仪器仪表、通信设备、学习与娱乐等诸多电子产品中得到广泛的应用。随着环境和能源问题日益突出，人们对电子产品的环保要求不断提高，对电子产品的能源效率更加关注。设计无污染、低功耗、高效率的绿色模式电源已成为开关电源技术研究的热点。研究一种中小功率开关电源，应用过渡模式有源功率因数校正、准谐振变频功率隔离变换控制和同步整流等多种先进的电源控制技术，以实现绿色开关电源设计的目的。开关电源的基本结构所有事物都要遵循能量守恒定律，开关电源也不例外，实际上，开关电源也要通过以能量形式传递完成的。从能量上看，开关电
源可以分为直流开关电源模式和交流开关电源模式，直流开关电源模式主要是输出为直流信号电能，而交流开关电源模式主要是输出为交流信号电能。直流开关电源模式为当前的主流模式，该开关电源模式的基本组成结构框图如下图所示：交流输入桥式整流滤波LC 组成滤波器DC/DC变换器转换输出整流滤波占空比控制电路DC直流输出放大电路控制电路图开关电源基本组成结构框图上图中可知：开关电源主要整流滤波、DC/DC变换电路、开关占空比控制电路以及控制电路等模块组成。第1页，共29页南华大学船山学院毕业设计交直流输入电压经LC滤波器，再通过桥式整流与母线电解电容平滑后变为直流电压，再经DC/DC变换器转换，再经二极管整流和电解电容的滤波至输出，为了能使电路成为一个闭环工作，在输出端引出一个控制电路再经放大电路到占空比控制电路至DC/DC变换器转换器形成一
个闭环。占空比控制电路中占空比的表示方法如下图所示：图占空比示意图上图中可知：占空比D=Toff/(TOff+Ton)，周期T= Ton+Toff，频率f=1/T。传统开关电源的缺陷传统开关电源基本上采用的都是传统电路，传统电路大部分采用的电路芯片都为PWM控制的KA38系列芯片，这当中也要用到开关MOSFET管，还有就是也要加个启动电阻，根据P=U*U/R可知该电路上的待机功耗至少要大于，而低功耗的要求待机功耗至少要小于，甚至有些要小于。如果功耗大，对人口密集的中国来说，电能的损耗无疑是巨大的。另外传统电源存在着某些有害物质，根据我国CCC标准中的《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》，从而没能达到环保的功能。绿色开关电源的发展方向于传统电源存在着诸多的缺陷，为了能量的有效利用，人们从而提出了绿色开关电源，绿色开关电源产品主要向高频、高效率、低功
毕业论文（设计） 题目开关电源设计 英文题目switch source design
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
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毕业综合实践 课题名称： 12V/5A开关电源设计 作者：学号： 09034224系别：电气电子工程系 专业：电子工程信息技术 指导老师：专业技术职务教授
毕业综合实践开题报告 姓名：学号： 09034224 专业：电子信息工程技术 课题名称： 12V/5A开关电源设计 指导教师： 2011 年 12 月 19 日
本课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的解决方案 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、生活的关系日益紧密，任何电子设备都离不开可靠的电源，他们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。现状：电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，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地工作。 本设计基于这个思想，设计、制作了一个开关稳压电源，输入交流电220V，输出12V/5A的直流稳压电源，具有过电流、过电压、短路保护。 本电路采用自激式震荡电路（RCC），它是经济开关电源、安装方便、调试简单，元器件少。这个电路的功能适用于手机充电器和一些仪表电源是很实用的一个电路。 指导教师意见： 指导教师： 年月日 专业教研室审查意见： 教研室负责人： 年月日
课题摘要 随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务，信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。本次设计采用典型的正激式开关电源结构设计形式，以(RCC)作为控制核心器件，运用脉宽调制的基本原理，并采用辅助电源供电方式为其供电，有利于增大主电源的输出功率。采用场效应管作为开关器件，其导通和截止速度很快，导通损耗小，这就为开关电源的高效性提供保障。同时，电路中辅以过压过流保护电路，为系统的安全工作提供保障，本电路注意改善负载调整率,降低了电磁串扰，达到绿色环保的目的。输出电压可调，使其可适用于不同场合。 关键词高频变压器场效应管正激式变换器脉宽调制
UC3842开关电源毕业论文 目录 第一章开关电源概述 第一节开关电源的产生与发展 第二节隔离式高频开关电源 第三节开关电源所用的术语 第二章输入电路 第一节电压倍压整流技术 第二节输入保护器件 第三节输入阳间电压保护 第三章隔离单端反激式变换器电路 第一节单端反激式变换器电路中的开关晶体管 第二节单端反激式变换器电路中的变压器绕组 第四章 UC3842的原理及技术参数 第一节原理与特点 第二节工作描述 第三节技术参数 第五章 UC3842常用的电压反馈电路的选用 第一节概述 第二节 UC3842常用的电压反馈电路 2.1 输出电压直接分压作为误差放大器的输入 2.2 辅助电源输出电压分压作为误差放大器的输入 2.3 采用线性光偶改变误差放大器的输入误差电压 2.4 结语 第六章UC3842在开关电源电路的应用 第一节UC3842 组成的开关电源电路 1.1 启动过程 1.2 稳压过程 1.3 过流保护原理 1.4 过压保护原理 1.5 开关管保护电路 1.6 设计中的注意事项 第二节显示器开关电源电路 2.1 特点 2.2 采用开关稳压电源激励行输出的优缺点如下： 2.3 UC3842在显示器电路的应用 第七章电源市场的概况
第一节直流稳压电源(出口)购市场概况 第二节开关电源的市场概况 参考文献 开关电源概述 第一节开关电源的产生与发展 随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。 隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。 早在70年代，随着电子技术的不断发展，集成化的开关电源就已被广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。这是由于开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。 随着半导体技术的高度发展，高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。而半导体集成电路技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成化奠定了基础，适应各类开关电源控制要求的集成开关稳压器应运而生，其功能不断完善，集成化水平也不断提高，外接元件越来越少，使得开关电源的设计、生产和调整工作日益简化，成本也不断下降。目前己形成了各类功能完善的集成开关稳压器系列。近年来高反压Mos大功率管的迅速发展，又将开关电源的工作频率从20kHz提高到150一200kHz，其结果是使整个开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。开关电源的性能价格比达到了前所未有的水平，使它在与线性电源的竞争中具有先导之势。当然开关电源能被工业所接受，首先是它在体积、重量和效率上的优势。在70年代后期，功率在100w以上的开关电源是有竞争力的。到1980年，功率在50w以上就具有竞争力了。随着开关电源性能的改善，到80年代后期，电子设备的消耗功率在20w以上，就要考虑使用开关电源了。过去，开关电源在小功率范围内成本较高，但进入90年代后，其成本下降非常显著‘当然这包括了功率元件，控制元件和磁性元件成本的大幅度下降。此外，能源成本的提高也是促进开关电源发展的因素之一* 第二节隔离式高频开关电源 隔离式开关电源的变换器具有多种形式。主要分为半桥式、全桥式、推挽式、单端反激式、单端正激式等等。在设计电源时，设计者采取那种变换器电路形式，主要根据成本、要达到的性能指标等因素来决定。各种形式的电源电路的基本功能块是相同的，只是完成这些功能的技术手段有所不同。隔离式高频开关电源电路的共同特点就是具有高频变压器，直流稳压是从变压器次级绕组约脉冲电压整流滤波而来。开关电源的基本功能方框如图1—1所示。 在图1—l中，交流线路电压无论是来自电网的，还是经过变压器降压的．首先要经过整流、滤波电路变成含有””定脉动电压成分的直流电压，然后进入高频变换部分。高频变换部分的核心是有一个高频功率开关元件，比如开关晶体管、场效应管(MOsFE丁)等元件，高频变换部分产生高频(20kHz以上)高压方波，所
目录 引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1)
太原理工大学课程设计任务书 指导教师签名：日期：
前言 随着电力电子技术的发展，开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单，体积小巧等优势，广泛应用于小功率场合。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。 本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥，再与直流变压器开关管构成反激电路。通过输出反馈经UC3842控制占空比，从而使输出电压稳定。反激电路中开关管开通原边线圈储存能量，副边不导通。原边关断时，线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。输出电压反馈由TL431和光耦构成，当输出稳定时，有一个稳定的电流；当输出电压增大时，TL431分流增加，发光二极管亮度改变，使三级管电流改变，致使开关管控制导通占空比改变，从而使输出电压减小。另外，芯片UC3842引脚接一电流反馈，通过控制分压值实现截流保护，防止输出过电流。 设计中，直流变压器的设计是重点，需要计算其原边电感，原副边匝数，铁芯的选择，根据这些参数构造电路图，计算各电容电阻值及二极管承受的反压，选择合适的型号。 论文先介绍了开关电源及反激式开关电源，然后介绍器件选型，再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路，最后附表为选择时参数参考表和总电路图。
目录 前言 第一章开关电源概述 (1) 1.1开关电源综述 (1) 1.2反激式开关电源介绍 (2) 第二章总体方案的确定 (2) 2.1总体设计思路及框图 (2) 2.2仿真原理图 (3) 第三章具体电路设计 (5) 3.1EMI滤波电路 (5) 3.2整流滤波电路设计 (6) 3.3高频变压器的设计 (7) 3.4控制反馈电路的设计 (15) 3.5保护电路的设计 (17) 3.6输出侧滤波电路设计 (18) 第四章电路仿真与结果 (19) 4.1 EMI滤波电路 (19) 4.2整流电路 (21) 4.3反激型电路 (22) 4.4反馈电路 (23) 4.5总电路 (24) 心得体会 (25) 参考文献 (26)
绪论 一.开关电源概述 开关电源（Switch Mode Paver Supply,即SMPS）被誉为高效节能型电源，它代表着稳压电源的主流产品。半个世纪以来，开关电源大致经历了四个阶段。 早期的开关电源全部有分立元件构成，不仅开关频率低，效率高，而且电路复杂，不宜调试。在20世纪70年代研制出的脉宽调制器集成电路，仅对开关电源中的控制电路实现了集成化；80年代问世的单片开关稳压器，从本质上讲仍DC/DC电源变换器。随着各种类型单片开关电源集成电路的问世，AC/DC电源变换器的集成化才变为现实。 稳压电源是各种电子的动力源，被人称为电路的心脏，所有用电设备，包括电子仪器仪表，家用电器。等对供电电压都有一定的要求。至于精密的电子仪器，对供电电压的要求更为严格。所谓的DC——DC直流稳压是指电压或电流的变化小到可允许的程度，并不是绝对的不变。 目前，随着单片开关电源集成电源的应用，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。单片开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出来强大的生命力，它作为一项颇具发展和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍重视。 尤其是最近两年来，国外一些著名的芯片厂家又竞相推出了一大批单片开关电源集成电路，更为新型开关电源的推广及奠定了良好的基础。单片开关电源具有集成度高、高性价化、最简外围电路，最佳性能等指标，现已成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。 二. 开关电源的技术追求 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（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小储能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感和变压器的尺寸，而且还能抑制干扰，改善系统的动态性能。因此高频化是开关电源的主要发展方向。 2.高可能性——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、光电偶合器及排风扇等器件的寿命决定着电
开关电源系统设计方案毕业论文 目录 摘要.......................................... 错误!未定义书签。Abstract.......................................... 错误!未定义书签。 1 绪言 1.1课题背景 (2) 1.2选题的国外研究现状及水平、研究目标及意义 (2) 1.3 本课题主要的研究容 (3) 2 系统设计方案与论证 2.1课题研究的基本要求 (4) 2.2方案论证 (4) 2.2.1 DC/DC电路模块方案 (4) 2.2.2 MOSEFT驱动电路方案 (7) 2.2.3 单片机选择方案 (7) 2.2.4检测采样方案 (8) 2.2.5系统框图 (8) 3 硬件电路设计 3.1变压整流滤波电路 (9) 3.2辅助电源的设计 (11) 3.3 Buck电路参数选择原理和计算 (12) 3.3.1参数选择原理 (12) 3.3.2 电感值的计算 (15) 3.3.3 滤波电容的计算 (15) 3.3.4开关管的选择和开关管保护电路设计 (16) 3.4驱动电路的设计 (18)
3.5采样电路设计 (19) 3.6保护电路的设计 (20) 4 软件部分设计 4.1 AVR128简介 (21) 4.2 PWM波的产生 (22) 4.3 AD采样 (26) 5系统调试及结果分析 6 总结与展望 6.1 总结 (30) 6.2 展望 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32) 附录 (34)
1 绪言 开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点，应用越来越广泛，从70年代开始，并用轻量高频变压器替代笨重的工频变压器。高效的开关电源飞速发展，逐步替代传统的的线性电源，开关电源不需要较大的散热器，开关电源自20世纪90年代问世以来，便显示出强大的生命力，并以其优良特性倍受人们的青睐。近年来，开关电源在通信、工业自动化、航空、仪表仪器等领域的应用越来越广泛。随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、模块化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。随着高频开关电源技术和应用电子技术的高速发展，直流高频开关电源依靠它的高精度、低纹波及高效率等优越性能，正在逐步取代传统的线性电源。同时，高频开关电源系统的高速响应性能、输出短路电流限制及稳压和稳流等优点也使其负载的使用寿命大大增加。评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过流、短路等保护电路。同时，在同一开关电源电路中，设计多种保护电路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视[15]。 许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合出许多毛刺尖峰，甚至出现畸变。大量的谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波“污染”，一方面电流流过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网电压也发生畸变;另一方面，会造成电路故障，使用设备损坏。因为它没有采用有源功率因数校正，功率因数较低，只达到 0.9，如果采用有效的功率因数校正，功率因数可以达到0.99以上。开关电源输入端产生功率因数下降问题，利用有源功率因数校正电路，成本只增加5%，成功解决了这个问题。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种校正功率因数的方法[1]。 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MOSFET 管制成的500kHz 电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下，由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性
& 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 开关电源设计 初始条件： 输入交流电源：单相220V，频率50Hz。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）? 1、输出两路直流电压：12V，5V。 2、直流最大输出电流1A。 3、完成总电路设计和参数设计。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 ） 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 ） 引言 (1) 1设计意义及要求 (2) 设计意义 (2) 开关电源的组成部分 (2) 开关电源的工作过程 (2) 开关电源的工作方式 (3) 脉宽调制器的基本原理 (3) 2方案设计 (5) ） 设计要求 (5) 方案选择 (5) 整流滤波部分 (6) 降压斩波电路 (7) 脉宽调制电路 (8) MOSFET管的驱动电路 (9) 总电路图 (11) 3主电路参数设定 (12) { 变压器、二极管、MOSFET管选择 (12) 反馈回路的设计 (13) MOSFET的驱动设计 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)
附录一 (17) ]
引言 随着电力电子技术的高速发展，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，远程控制交换机、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。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关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IGBT和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用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。 开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以学习设计开关电源有重要的意义。
华南理工大学广州学院 本科生毕业设计（论文）开题报告 反激开关电源的设计 学院电气工程学院 专业班级10电力工程及其自动化5班 姓名吴宏达 学生学号201039488139 指导教师张冬梅 填表日期2014-1-10
说明 1．开题报告是保证毕业设计（论文）质量的一个重要环节，为规范毕业设计的开题报告，特印发此表。 2．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，主动与指导教师讨论，在指导教师的指导下，完成开题报告。 3．此表一式三份，一份交学院装入毕业设计（论文）档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。 4．选题需经基层教学单位（专业教研室）讨论审核、二级学院主管院长批准、报教务处备案, 方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。
标等特点，现己成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高效反激式开关电源以其电路抗干扰、高效、稳定性好、成本低廉等许多优点，特别适合小功率的电源以及各种电源适配器，具有较高的实用性。随着电力电子技术的发展，工作在高频的开关电源己经广泛应用于电气和电子设备的各个领域。开关电源设计的目的是通过能量处理将输入能量变化为所需要的能量输出，通常的形式是产生一个符合要求的输出电压，这个输出电压的值不能受输入电压或者负载电流的影响。 本设计开关电源是为满足一款实验用嵌入式开发板的供电需要，基于当前流行的单片集成开关电源芯片设计了一款反激开关电源。 二、研究目标、内容（论文提纲）及拟解决关键问题 通过学习和研究，收集和整理所设计开关电源的各项电气性能指标，计算和选取具体参数和器件，自主设计一个反激开关电源，论文提纲如下： 第一章绪论 1.1 开关电源及发展现状 1.2 课题背景和研究意义 1.3 本文主要工作和内容安排 第二章反激式开关电源简介 2.1 开关电源的分类 2.2 反激式开关电源的原理 第三章单端反激式开关电源系统级分析 3.1 电源设计指标 3.2 主电路拓扑 3.2.1 工作过程分析 3.2.2 工作方式选取 第四章单端反激式开关电源电路级设计 4.1 输入整流滤波器设计 4.1.1整流滤波器分析 4.1.2输入整流滤波器各个元器件选择和参数设置 4.2 钳位保护电路设计 4.2.1 钳位二级管的选择 4.3 反激变压器设计 4.2.1 反激变压器分析 4.2.2 反激变压器参数设置 4.4输出整流滤波电路设计
毕业设计报告书设计题目：基于TL494的开关电源制作系部：电子信息系 专业：新能源应用技术 班级：能源1001
基于TL494的12V开关电源制作 摘要 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,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。近年来 ,随着功率电子器件(如GTR、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展 ,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。本论文是基于TL494的12V开关电源设计，利用MOSFET管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。 关键词：直流磁偏自激振荡TL494
目录 第1章开关电源基础技术 (1) 1.1 开关电源概述 (1) 1.1.1 开关电源的工作原理 (1) 1.1.2 开关电源的组成 (2) 1.1.3 开关电源的特点 (3) 1.2 关电源典型结构 (3) 1.2.1 串联开关电源结构 (3) 1.2.2 并联开关电源结构 (4) 第2章开关电源主控元件 (6) 2.1 功率晶体管（GTR） (6) 2.1.1 功率晶体管的结构 (6) 2.1.2 功率晶体管的工作原理 (7) 2.1.3 功率晶体管的特性与参数 (7) 2.2 电力场效应晶体管（MOSFET） (8) 2.2.1 电力场效应晶体管特点 (8) 2.2.2 MOSFET的结构和工作原理 (8) 第3章开关电源中的TL494 (10) 3.1 TL494的内部功能 (10) 3.2 TL494的特点 (10) 3.3 TL494的工作原理 (11) 3.4 TL494内部电路 (12) 第4章开关电源的原理图设计 (14) 4.1 交流滤波设计 (14) 4.2 整流桥电路设计 (14) 4.3 半桥逆变和全波整流设计 (16) 4.4 变压器电路设计 (16) 4.5 主控电路设计 (17) 4.6 滤波电路设计 (18)
优秀论文审核通过 未经允许切勿外传 设计题目：12V5A直流开关电源姓名： 专业： 班级： 学号：
系部： 同组人： 指导教师： 年月日 摘要 本文介绍一种以UC3842作为控制核心，根据UC3842的应用特点，设计了一种基于该电流型PWM控制芯片、实现输出电压可调的开关稳压电源电路。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。 关键词：UC3842、开关电源、PWM 引言 开关电源是运用现代电力电子技术,控制开关开启和关闭的时候,这个比率的输出电压稳定的电源,电源一般由脉宽调制控制集成电路和场效应晶体管。开关电源、线性电源,并与成本的功率输出的增加,但这两种不同的
发展速度。在某一线性功率成本的输出功率的观点,但高于开关电源,它被称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新、开关电源技术在不断的创新,这一成本更低的输出功率对于移动、开关电源提供了广阔的发展空间 第一章开关电源概述 1.1 开关电源发展历史与应用力 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和功率开关器件（如MOS-FET）等构成。简单的说：就是开关型直流稳压电源。开关电源把直流电源或交流电源通过它可以获得一个稳定的直流电压源。它具有效率高，输出电压稳定，交流纹波小，体积小和重量轻的许多优点。获得广泛使用。 高频开关电源的发展方向是高频开关电源、小型化、使开关电源到更广阔的应用领域,尤其是在高技术领域的应用,促进高新技术产品的小型化、光。另一个开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源和保护环境,具有重要的意义。 噪音和纹波：附加在直流输出信号上的交流电压和高频尖峰信号的峰值。用示波器测量其纹波幅值，通常是以mv度量。 第二章输入电路 适，在负载电流达到稳定状态时，其阻值应该是最小。这样，就不会影响整个开关电源的效率。 2.2 输入阳间电压保护 在一般情况下，交流电网上的电压为115v或230v左右，但有时也会
1开关电源简介 小功率开关电源以其诸多优良的性能，在测控仪器仪表、通信设备、学习与娱乐等诸多电子产品中得到广泛的应用。随着环境和能源问题日益突出，人们对电子产品的环保要求不断提高，对电子产品的能源效率更加关注。设计无污染、低功耗、高效率的绿色模式电源已成为开关电源技术研究的热点。 本文研究一种中小功率开关电源，应用过渡模式有源功率因数校正、准谐振变频功率隔离变换控制和同步整流等多种先进的电源控制技术，以实现绿色开关电源设计的目的。 1.1开关电源的基本结构 所有事物都要遵循能量守恒定律，开关电源也不例外，实际上，开关电源也要通过以能量形式传递完成的。从能量上看，开关电源可以分为直流开关电源模式和交流开关电源模式，直流开关电源模式主要是输出为直流信号电能，而交流开关电源模式主要是输出为交流信号电能。直流开关电源模式为当前的主流模式，该开关电源模式的基本组成结构框图如下图1.1所示： 桥式整流 滤波LC组成 滤波器 DC/DC变 换器转换 输出 整流滤波 DC直流输出 控制电路 放大电路 占空比控 制电路 交流输 入 图1.1开关电源基本组成结构框图 由上图中可知：开关电源主要由整流滤波、DC/DC变换电路、开关占空比控制电路以及控制电路等模块组成。
交直流输入电压经LC滤波器，再通过桥式整流与母线电解电容平滑后变为直流电压，再经DC/DC变换器转换，再经二极管整流和电解电容的滤波至输出，为了能使电路成为一个闭环工作，在输出端引出一个控制电路再经放大电路到占空比控制电路至DC/DC变换器转换器形成一个闭环。占空比控制电路中占空比的表示方法如下图1.2所示： 图1.2占空比示意图 由上图中可知：占空比D=Toff/(TOff+Ton)，周期T=Ton+Toff，频率f=1/T。 1.2传统开关电源的缺陷 传统开关电源基本上采用的都是传统电路，传统电路大部分采用的电路芯片都为PWM控制的KA38系列芯片，这当中也要用到开关MOSFET管，还有就是也要加个启动电阻，根据P=U*U/R可知该电路上的待机功耗至少要大于0.5W，而低功耗的要求待机功耗至少要小于0.5W，甚至有些要小于0.3W。如果功耗大，对人口密集的中国来说，电能的损耗无疑是巨大的。另外传统电源存在着某些有害物质，根据我国CCC标准中的《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》，从而没能达到环保的功能。 1.3绿色开关电源的发展方向 由于传统电源存在着诸多的缺陷，为了能量的有效利用，人们从而提出了绿色开关电源，绿色开关电源产品主要向高频、高效率、低功耗、小型化、集成化、模块化、智能化、高可靠性、满足EMC标准和环保等诸多方向不断发展。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率比铁氧化体（Mn Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和交大磁通密度（Bs）下获得提高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。以下几个方面将是开关电源发展的方向： （1）小型化、薄型化、轻量化。开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中
基于MT7930的开关电源的设计毕业设计 目录 摘要 ............................................................................................. 错误！未定义书签。第一章：绪论 (2) 1.1 开关电源的发展过程及应用 (2) 1.2 LED的发展史和性能 (7) 1.3 本课题的研究内容、研究方法和意义 (10) 第二章：开关电源概述 (12) 2.1 线性电源和开关电源 (12) 2.1.1线性电源和开关电源的区别 (12) 2.1.2线性电源和开关电源的比较 (13) 2.2 开关电源的基本组成、基本原理和分类 (14) 2.2.1开关电源的基本组成 (14) 2.2.2开关电源的基本原理 (14) 2.2.3开关电源的分类 (15) 第三章：主要电路的设计 (17) 3.1 控制、驱动和保护电路的设计 (17) 3.1.1控制电路 (17) 3.1.2驱动电路 (18) 3.1.3保护电路 (20) 3.2 电力MOSFET的设计 (23) 3.2 .1功率MOSFET的特性 (23) 3.2.2功率MOSFET的主要参数 (25) 3.2.3 功率MOSFET的驱动和保护电路 (26) 第四章：基于MT7930的开关电源的设计 (29) 4.1 集成控制器设计 (29) 4.1.1 集成控制芯片MT7930的介绍 (29) 4.1.2 MT7930与其他控制器比较的优缺点分析 (33) 4.2输入部分的设计 (33) 4.2.1 EMC部分的设计 (33) 4.2.2整流滤波电路的设计 (35) 4.3 起动电阻和电容的设计 (36) 4.4 高频变压器的设计 (36) 4.5 PCB板的设计 (38) 参考文献 (40)
10kW直流开关电源设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
摘要：介绍了稳压电源的具体分类和稳压电源中的开关稳压电源电路各组成部分的工作原理。 关键词：开关稳压电源的结构、设计开关管滤波电容储能电感 一、引言 稳压电源就是其输出电压相对稳定，它与人们的日常生活密切相关, 也称为稳定电源、稳压器等。随着电子技术发展，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，对稳压电源的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化，使稳压电源朝轻、薄、小和高效率的方向发展。设计上，稳压电源也从传统的晶体管串联调整稳压电源向高效率、体积小、重量轻的开关型稳压电源迅速发展。 日常工作中，电子工程师通常根据稳压电源中稳压器的稳定对象，把稳压器分为直流稳压器和交流稳压器两种，并且直流稳压器输出电压是直流，交流稳压器输出电压是交流，两者一般都用市电供电。因此，就可以把稳压电源按稳压器的类型可分为直流稳压电源和交流稳压电源两大类。以下是对这两大类稳压电源进行简要的介绍（见表 1 ）。
见表 1 二、交流稳压电源分类和特点 能够提供一个稳定的交流电压和频率的电源称为交流稳压电源，市面上的交流稳压电源大致分为以下几种： 2.1参数调整（谐振）型
这类稳压电源，稳压的基本原理是LC 串联谐振，早期出现的含有磁饱和型稳压器的稳压电源就属于这一类。它的优点是结构简单，所需元器件较少，稳压范围相当宽，可靠性高，抗干扰和抗过载能力强。缺点是能耗大、噪声大、笨重且造价高。 2.2自耦（变比）调整型 2.2.1机械调压型 以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的的绕组滑动面上移动，改变输出电压(Vo) 对输入电压(Vi) 的比值，以实现稳压电源输出电压的调整和稳定。它的特点是结构简单，造价低，输出波形失真小。但由于炭刷滑动，接点易产生电火花，造成电刷损坏以至烧毁而失效，且电压调整速度慢。 2.2.2改变抽头型 将自耦变压器做成多个固定抽头，通过继电器或可控硅（固态继电器）做为开关器控件，自动改变抽头位置，从而实现输出电压的稳定。这种类型的稳压电源，优点是电路简单，稳压范围宽（130V-280V ），效率高（≥95% ），价格低。缺点是稳压精度低（±8 ～10% ）工作寿命短，它适用于家庭给空调器供电。 2.2.3大功率补偿型——净化型稳压器（含精密型稳压器） 此种稳压电源用补偿环节实现输出电压的稳定，易实现微机控制。它的优点是抗干扰性能好，稳压精度高（≤±1% ）、响应快（40 ～60ms ）、电路简单、工作可靠。缺点是带计算机、程控交换机等非线性负载时有低频振荡现象；输入端电流失真度大，源