电子线路课程设计报告——开关电源S

1 设计任务和性能指标 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 性能指标 (1)

2 设计方案 (1)

2.1 需求分析 (1)

2.2 方案论证 (2)

2.2.1 基于TL494降压型电路方案 (2)

2.2.2 基于SG1524DC降压型电路方案 (3)

2.2.3 TL494和SG1524性能分析 (3)

3 系统硬件设计 (4)

3.1 系统原理框图 (4)

3.2 DC-DC中的驱动电路及BUCK电路模块的分析 (4)

3.2.1 电路工作原理 (5)

3.2.2 基本关系式 (5)

3.3 SG1524芯片方波信号源 (6)

3.3.1 SG1524集成电路的特点、参数 (6)

3.3.2 SG1524内各部分电路功能说明 (7)

3.3.3 SG1524典型应用电路和工作原理分析 (7)

4 安装、调试/仿真、调试 (8)

4.1 调试步骤 (8)

4.1.1 调试仪器 (8)

4.1.2 实际调试步骤 (9)

4.1.3 仿真调试步骤 (9)

4.2 实验测试结果/仿真测试结果及性能分析 (9)

4.2.1 实验测试结果 (9)

4.2.2 仿真测试结果 (10)

4.2.3 数据比较记录 (16)

5 总结 (16)

6 参考文献 (17)

附录1 系统硬件电路图/仿真电路图 (18)

附录2 28V-5V 降压变换器实验电路板 (18)

附录3 元器件清单 (18)

1设计任务和性能指标

1.1 设计任务

1、画出电路原理图（或仿真电路图）；

2、确定元器件及参数；

3、制作要求：自行装配和调试，并能发现问题和解决问题；

4、编写设计报告：写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，心得体会；

1.2 性能指标

1、根据电路能完成整个电路装配，并实现28V-5V DC-DC变换功能；

2、实验数据与仿真数据基本一致；

3、检测数据：

（1）PWM信号输出波形，开关管漏极波形；

（2）输入及输出直流电源波形；

（3）改变PWM占空比，观测输出电压的变化；

2设计方案

2.1 需求分析

能源在每个国家中的地位都是举足轻重，关乎兴衰的，所以如何开发并合理利用能源是一个重要的课题。特别对于我国这样的能源消耗大国和贫乏国，更是如此。美国、俄罗斯等大国始终把能源技术列为国家关键性的科技领域。

所有的电子设备都需要电源作为动力，而此次课程设计研究对象为开关电源(Switching Power Supply)。开关电源由于功耗小、效率高(可高达70％．95％)、体积小、重量轻、稳压范围宽、滤波效率高、不需要大容量滤波电容等优点，已逐渐取代线性电源。而低压化是开关电源主要发展趋势，半导体工艺等级在未来十年将从O．18微米向50纳米工艺迈进，芯片所需最低电压最终将变为0．6V，但输出电流将朝着大电流方向发展。据市场调查得知，随着半导体工艺的发展，半导体对各种电压的需求百分率走势见下表。

表2-1半导体器件工作电压要求的变化

由表可以看出，未来用户所需电源电压有下降的趋势，估计不久将来1V及lV 以下的电源需求量将有明显增加，市场占有率会占一定比率。

迄今为止电源制造业已成为非常重要的基础产业，并广泛应用于各个部门，其发展趋势为：继续朝高频、高效、高密度化、低压、大电流化和多元化发展。

2.2 方案论证

2.2.1基于TL494降压型电路方案

图2-1 TL494降压型电路图

TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路。

采用TI公司的PWM产生芯片TL494，配以MOS管驱动芯片NCP5181,以及低导通电阻的PMOS管IRF9540构成DC/DC模块。TL494内部集成两个误差放大器，通过反馈能对PWM信号的占空比进行调节，从而精确地调整输出电压。NCP5181具有高驱动能力，开关管能工作在完全导通或完全截止的理想状态，从而使该DC/DC模块具有较高效率。

2.2.2基于SG1524DC降压型电路方案

图2-2 SG1524降压型电路图

1) 振荡频率的确定

SG1524开关频率由SG1524的6脚、7脚外接电容器Ct 和外接电阻器Rt 决定, 其值约为ft = 1.18 /(RtCt ) 。Rt 的取值范围为1.8～100 kΩ, Ct 为0.001～0.1μF, Rt , Ct 的实际取值为3 kΩ和0.1μF。由于SG1524内的触发器有二分频作用, 故其输出信号频率f = ft /2 = 78.9 kHz。

2) 补偿网络的确定

管脚9为补偿端, 此处接上R C补偿网络给从而消除掉电路寄生振荡, 电阻、电容的取值分别为50kΩ和0.1μF。

3) 输出电压稳定的实现

SG1524的内部基准电源Vref (16脚输出) 5V经过电阻R3 , R4 分压后为

2.5V, 输入到其内部误差放大器EA的同相输入端(2脚) 。输出高压经R1 , R2 取样后输入到其内部误差放大器EA的反相输入端(1脚) ,当输出电压降低时，

SG1524内部误差放大器的反相输入电压减小, 使输出脉冲的占空比变大, VT1 管的导通时间变长, 从而使输出电压能回到原来的稳定值。C1,R1构成半波整流和平滑电路, 使输出为高压直流信号。

2.2.3TL494和SG1524性能分析

从原理,内部来说,SG1524与TL494相比有如下优点：

1．SG1524它能直驱动场效应管,驱动电流达200MA；

2．对每一个输出脉冲单脉冲检测控制,防两管直通能力更强；

3．外接冲电路,有效防此由于电路还未正常而大功率输出损坏场管的情部；

3系统硬件设计

3.1 系统原理框图

图3-1系统原理框图

3.2 DC-DC中的驱动电路及BUCK电路模块的分析

图3-2方波信号源模拟28V-5V降压电路

采用一个方波信号源产生器产生方波信号，来替代芯片SG1524出现的PWM调制信号，从而实现电路的分块分析。主电路由开关管BD204，二极管1N4500，储能滤波电感器L，输出滤波电容器C等组成。它是DC-DC变换器中最常用的，输出电压等于或小于输入电压的非隔离型变压电路，输入与输出负端是公共端。

Time

4ms

8ms

12ms

16ms

20ms

V(R18:2)

0V 2.0V

4.0V

6.0V

Time

20us

40us

60us 80us 100us

V(R12:2)V(L4:2)

V(R19:1)

-50V

50V

图 3-3 主原理输出电压波形图 3-4 方波信号源输出电压波形

3.2.1 电路工作原理

三极管基极加的是一个周期为T 的方波信号（此方波信号由控制回路提供）。当方波信号为高电平时，三极管导通，续流二极管因反偏截止，三极管的集电极电流便通过储能电感L 向负载电阻R1供电，并同时向滤波电容C 充电，此时储能电感L 处于储能状态（电能转换成磁能）；当方波信号为低电平时，三极管截止，由于通过储能电感L 的电流不能突变，所以在它两端便感应出一个左负右正的自感电势，使续流二极管导通。此时储能电感便把原先储存的磁能转换成电能供给负载电阻R1。滤波电容C 是为了降低输出电压Uo 的脉动而加入的。

续流二极管的作用为：当三极管截止时，提供一条通路，使储能电感L 中得电流能继续流通，故称它为续流二极管。此二极管是必不可少的器件，如果无此二极管，降压式开关电源不仅不能正常工作，还会在储能电感两端感应出很高的自感电势，使三极管击穿和损坏其他元器件。

3.2.2 基本关系式

占空比：0i V D V =，滤波电感：(1)2

s T D R

L -=,滤波电容：200(1)8S T D V C L V -=?

3.3 SG1524芯片方波信号源

3.3.1SG1524集成电路的特点、参数

SG1524系列集成电路应用于单端调宽型开关电流中作控制器。芯片内部都包含有基准电压源

V、振荡器OSC、比较器C，误差放大器EA、限流保护电

REF

路CL、触发器FF、输出关断电路和两只输出开关晶体管Q1、Q2等。

图3-5 SG1524参数要求图3-6 SG1524引脚说明

图3-7 SG1524内部结构图

3.3.2 SG1524内各部分电路功能说明

表 3-1 SG1524内各部分电路功能说明

3.3.3 SG1524典型应用电路和工作原理分析

SG1524集成电路是一种应用十分广泛的控制器，图是用SG1524作为控制器的5V ，1A 单端降压型开关电源电路。

图 3-8 用SG1524的降压型开关电源

图中的基准电源REF V (5V)通过电阻3R 和4R 分压，分出1

REF V =2.5V 加于误差

放大器EA 的同相输入端脚2，输出电压Vo (额定

值为5V) 通过电阻1R 、2R 分压后，加入误差放大

器EA 反相输入端脚1的电压亦为01

2.52

V V =。设

这时加在脉宽调制比较器反相输入端的电压V -，加于同相输入端的为振荡器外接电容T C 两端的

锯齿波，如图'

U -时间内的波形。

图 3-9 降压型开关电源输出波形

这是输出晶体管Q1、Q2的导通时间设有1ON Q ，其波形亦如图所示。在2

t t >时，设由于电源电压降低或负载电阻变小引起输出电压降低时，则反馈到SG1524误差放大器反相输入端的电压将减小，误差放大器的输出电压将增加，

从而使加到脉宽调制比较器反相输入端的电压增大为'U -。由于'U ->U -，所以输

出晶体管的导通时间2ON Q 变长，如图所示，图中2ON Q >1ON Q 。由于Q1、Q2导通时间变长，则图中功率管4Q 导通时间也变长，占空比δ变大，从而使输出电压0V 回升到原来的稳定。当输入电源电压in V 增大或负载电阻值增大，引起0V 增加时，与前类同，通过闭环反馈系统，能使0V 下降到原来的稳定值，从而达到稳定输出电压的目的。

4 安装、调试/仿真、调试

4.1 调试步骤

4.1.1 调试仪器

示波器，数字万用表，直流稳压电源

4.1.2 实际调试步骤

1、将焊接好的电路根据电路原理图对电路进行连接，控制在28V 工作电源下；

2、保持负载R 1=10Ω，用数字万用表对其输出端电压进行测量，观察是否达到5V 的输出电压，同时用示波器对其输出端的纹波和稳定时间进行观察；

4.1.3 仿真调试步骤

1、根据仿真电路图，在28V 工作电压下，改变负载R 1参数阻值，观察负载两端输出电压波形；

2、根据仿真电路图，在保持负载R 1=10Ω下，改变输出电压参数值，观察负载两端输出电压波形；；

3、保持28V 工作电压，通过调整反馈部分的电阻值，实现PWM 调整来改变输出电压，观察占空比波形及输出电压变化；

4.2 实验测试结果/仿真测试结果及性能分析

4.2.1 实验测试结果

输入电压：28.4i V V = 输出电压： 4.97o V V =

图 4-1 降压型开关电源输入电压波形图 4-2 降压型开关电源输出电压波形

图 4-3 降压振荡输出波形

图4-4降压PWM调制信号波形

实验结果：通过示波器对各个关键参数的波形进行记录，和理论数据相比较，各个波形能够符合。

4.2.2仿真测试结果

图4-5 降压型电路实验仿真图

输入电压波形: 28

V V

Time

20ms40ms60ms80ms100ms V(V1:+)

10V

20V

30V

图4-6输入电压波形图

输出电压波形： 4.98o V V

Time

20ms

40ms

60ms

80ms

100ms

V(C5:2)

0V 5V

10V

15V

图 4-7 输出电压波形

Time

80.00ms

80.05ms 80.10ms 80.15ms 80.20ms

V(C7:2)

2.0V

4.0V

5.0V

图 4-8 振荡器波形

Time

80.00ms

80.05ms 80.10ms 80.15ms 80.20ms

V(R20:1)

10V

20V

30V

Time

80.00ms

80.01ms 80.02ms

80.03ms 80.04ms

80.05ms

V(R20:1)

10V

20V

图 4-9 PWM 调节波形

图 4-10 28V-5V SG1524降压变换器仿真电路图

Time

2ms

4ms

6ms

8ms

10ms

12ms

14ms

16ms

18ms

20ms

V(L1:2)

0V 5V

10V

15V

图 4-11 不同负载下的输出电压波形

通过仿真结果观察，该图反映：改变负载R 1的参数阻值，输出电压稳定所需时间的变化趋势。可知，随着负载R 1的参数阻值越大，负载两端输出电压稳定所需时间越长。

V(L4:2)

Time

图4-12不同输入电压下的输出电压波形

通过仿真结果观察，该图反映：改变输入电压的参数值，输出电压稳定所需时间的变化趋势。在芯片正常工作电压范围内，输入电压越高，输出电压稳定所需时间越长。

（1）28V-5V稳压后输出波形：通过PWM调整输出电压

①当R12=5.1KΩ

15V

10V

0s2ms4ms6ms8ms10ms V(L1:2)

Time

图4-13稳压后的输出电压波形

②当R12=10kΩ

15V

10V

0s2ms4ms6ms8ms10ms V(R14:2)

Time

图4-14稳压后的输出电压波形

③ 当R 12=1K Ω

Time

2ms

4ms

6ms

8ms

10ms

V(R14:2)

12V

图 4-15 稳压后的输出电压波形

通过仿真结果观察，该图反映：通过PWM 调整输出波形，，改变R 12的参数阻值，可以改变输出电压值。可知，随着R 12参数阻值的增加，输出电压随之增加。根据课程设计的要求，在R 12=5K Ω时，输出电压U=5V 。即实现28V-5V 降压变换。

表 4-1 PWM 调整输出电压

（2）28V-5V 稳压后输出波形：通过PWM 调整占空比

① 当R 12=5.1k Ω

Time

8.0ms

8.5ms 9.0ms 9.5ms 10.0ms

V(R20:1)

10V

20V

30V

图 4-16 SG1524芯片13端输出占空比波形

② 当R 12=10k Ω

Time

8.0ms

8.5ms 9.0ms 9.5ms 10.0ms

V(R20:1)

10V

20V

30V

40V

图 4-17 SG1524芯片13端输出占空比波形

③ 当R 12=1k Ω

Time

8.0ms

8.5ms 9.0ms 9.5ms 10.0ms

V(R20:1)

10V

20V

30V

图 4-18 SG1524芯片13端输出占空比波形

通过仿真结果观察，该图反映：通过PWM 调整输出波形，，改变R 12的参数阻值，可以改变输出占空比。可知，随着R 12参数阻值的增加，占空比随之减小。

表 4-2 PWM 调整占空比

4.2.3数据比较记录

表4-3理论、仿真、实际测量结果比较

5总结

转眼间就到了电子线路课程设计落幕的时刻，说实话，这几天过的有点匆忙，有点辛苦，但是却学到了不少东西，在很大程度上锻炼了我的动手能力，当然更重要的是学到了不少以前不知道的理论知识。我们小组做的是降压型开关电源，一开始就被SG1524电源芯片所难倒，想要设计出好的电源，就必须熟悉这块芯片的功能，从不懂到懂——真的是一个比较困难的过程，但是从中获得的知识经验也挺让我感到安慰的，毕竟也算比较好的完成了这个课题。

我主要负责的是电路的PSPICE仿真，说实话，要设计这样复杂一个开关电源电路真的挺难的，尤其是在关于模电方面理论知识的匮乏，发现自己懂得东西实在很少，以至于在寻求解决一些技术难题方案时需要一个劲的上网查资料和翻书，浪费了不少时间。其次，在仿真的时候因为要对电路的各种参数修改，以至于整个电路仿真了不下百次，比如在研究输入电压，负载，反馈等的调整对输出的影响上，就做了好多次仿真，对这个软件的使用的不熟悉更拖慢了节奏，在吸取了别的小组设计的电路经常因电流或者电压过负荷各炸掉的情景，我发现仿真真的很重要，尤其是对电路中一些支路电流和电压的分析，仿真很大程度上决定了后面电路该怎么焊接，如果开始没有做好，在最后的测试就会出现各种各样的问题。换句话说：工欲善其事，必先利其器。

这个课题设计给我的最大感受就是人要经得起失败，一个电路有时候就是要憋几天才能憋出来的，才能有些时候也是憋出来的，很多时候总是会遇到各种各样的困难，其实只要坚持下去总是会有结果的。

6参考文献

[1] Jai P.Agrawal 著. 电力电子系统——理论与设计Power Electronic Systems Theory and Design [M].清华大学出版社，2001.

[2] Christophe P.Basso 著.吕章德译. 开关电源SPICE仿真与实用设计Switch-Mode Power Supplies SPICE Simulations and Practical Designs [M].电子工业出版社，2009 [3] Keith Billings 著. 开关电源手册（第2版）Switchmode Power Supply Handbook [M].人民邮电出版社，2006

[4] 杨贵恒等编著. 常用电源元器件及其应用[M].中国电力出版社，2012

[5] 陈建业编著. 开关电源计算机仿真技术[M].电子工业出版社，2011

[6] 刘明章主编. PSpice电路设计与分析[M].国防工业出版社，2010

[7] 汪建民主编. PSpice电路设计与应用（第2版）[M].国防工业出版社，2010

附录1 系统硬件电路图/仿真电路图

图28V-5V SG1524降压变换器仿真电路图

附录2 28V-5V 降压变换器实验电路板

图实验电路板

附录3 元器件清单

常见几种开关电源工作原理及电路图

一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算，即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路

图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。２．单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。

开关电源实验报告

开关电源实验报告一开关电源原理如下图30W开关电源电路图所示，市电先经过由电容CX1和滤波电感LF1A组成的滤波电路后，再经过型号为KBP210的整流桥BD1和C1组成的整流电路，输出直流电。直流电又经过由UC3842和2N60等元器件组成的高频逆变电路后，变成高频的交流电，经高频变压器输出为低电压的高频交流电。高频交流经肖基特二极管SR1060后变为脉动的直流电，最后经滤波电容和滤波电感变为我们想要的直流电输出。

MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。（2）输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。（3）整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。

1.2功率变换电路（1）MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。（2）常见的原理图：（3）工作原理 R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。

开关电源各模块原理实图讲解

开关电源原理一、开关电源的电路组成：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5 容量变小，输出的交流纹波将增大。

时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。三、功率变换电路： 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量

开关电源设计报告

1开关电源主电路设计 1.1主电路拓扑结构选择由于本设计的要求为输入电压176-264 V 交流电，输出为24V 直流电,因此中间需要将输入侧的交流电转换为直流电，考虑采用两级电路。前级电路可以选用含电容滤波的单相不可控整流电路对电能进行转换，后级由隔离型全桥Buck 电路构成。总体要求是先将AC176-264V 整流滤波，然后再经过BUCK 电路稳压到24V 。考虑到变换器最大负输出功率为1000W ，因此需采用功率级较高的Buck 电路类型，且必须保证工作在CCM 工作状态下，因此综合考虑，本文采用全桥隔离型Buck 变换器。其主电路拓扑结构如下图所示：图1-1 主电路拓扑结构 1.2开关电源电路稳态分析下面将对全桥隔离型BUCK 变换器进行稳态分析，主要是推导前级输出电压g V 与后级输出电压V 之间的关系，为主电路参数的设计提供参考。将前级输出电压g V 代替前级电路，作为后级电路的输入，且后级BUCK 变换器工作在CCM 模式，BUCK 电路中的变压器可以用等效电路代替。由于全桥隔离型BUCK 变换器中变压器二次侧存在两个引出端，使得后级BUCK 电路的工作频率等同于前级二倍的工作频率，如图1-1所示。在S T 2的工作时间内，总共可分为四种开关阶段，其具体分析过程如下： 1) 当S DT t <<0时，此时1Q 、4Q 和5D 导通，其等效电路图如图1-2所示。

i () t R v i ‘ 图1-2 在S DT t <<0时等效电路 g nv v =s （1-1） v nv v g -L = （1-2） R v i i /-C = （1-3） 2) 当S S T t DT <<时，此时1Q ~4Q 全部关断，6D 和5D 导通，其等效电路图如图1-3 所示。此时前级输出g V 为0，假设磁化电流为0，则流过6D 和5D 电流相等，均为L i 2 1 。。 i () t R i ‘ 图1-3 在S S T t DT <<时等效电路 0=s v （1-4） v v -L = （1-5） R v i i /-C = （1-6） 3) 当S S T D t T ）（ +1<<时，此时2Q 、3Q 和6D 导通，其等效电路图如图1-2所示。

高频开关电源电路原理分析

高频开关电源电路原理分析开关电源微介绍开关电源具有体积小、效率高的一系列优点。已广泛应用于各种电子产品中。然而，由于控制电路复杂，输出纹波电压高，开关电源的应用也受到限制。它电源小型化的关键是电源的小型化，因此必须尽可能地减少电源电路的损耗。当开关电源工作在开关状态时，开关电源的开关损耗不可避免地存在，损耗随着开关频率的增加而增大。另一方面，开关电源中的变压器和电抗器等磁性元件和电容元件的损耗随着频率的增加而增加。它在目前市场上，开关电源中的功率晶体管大多是双极型晶体管，开关频率可以达到几十kHz，MOSFET开关电源的开关频率可以达到几百kHz。必须使用高速开关器件来提高开关频率。对于开关频率高于MHz的电源，可以使用谐振电路，这被称为谐振开关模式。它可以大大提高开关速度。原则上，开关损耗为零，噪声非常小。这是一种提高开关电源工作频率的方法。采用谐振开关模式的兆赫变换器。开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的开关电源其实是高频开关电源的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。开关电源分类介绍开关电源具有多种电路结构：（1）根据驱动方式，存在自激和自激。它2）根据DC／DC变换器的工作方式：（1）单端正激和反激、推挽式、半桥式、全桥式等；2）降压式、升压式和升压式。它（3）根据电路的组成，有谐振和非谐振。它（4）根据控制方式分为：脉宽调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）、PWM和PFM混合。（5）根据电源隔离和反馈控制信号耦合方式，存在隔离、非隔离和变压器耦合、光电耦合等问题。这些组合可以形成各种开关模式电源。因此，设计者需要根据各种模式的特点，

开关电源课程设计报告

现代电源技术课程实践报告院系：物理与电气工程学院班级：电气自动化一班姓名: 李向伟学号: 111101007 指导老师:苗风东

一、设计要求（1）输入电压：AC220±10%V （2）输出电压: 12V （3）输出功率:12W （4）开关频率: 80kHz 二、反激稳压电源的工作原理

图2-1 反激稳压电源的电路图三、反激电路主电路设计 (1)(1)Np Vdc Ton Vo Tr Nsm -=+ （3-1） 1. 反激变压器主电路工作原理反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM 模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM

模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计. 1）工作过程： S 开通后，VD 处于断态，W1绕组的电流线性增长，电感储能增加； S 关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD 向输出端释放。反激电路的工作模式：反激电路的理想化波形 S u S i S i V D t o t o ff t t t t U i O O O O 反激电路原理图

开关电源入门必读：开关电源工作原理超详细解析

开关电源入门必读：开关电源工作原理超详细解析第1页：前言：PC电源知多少个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Sw itching Mode P ow er Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（sw itching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图

配图2：线性电源的波形尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/W ii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。事实上，终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案：闭回路系统（closed loop system）——负责控制开关管的电路，从电源的输出获得反馈信号，然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器（这个方法称作PW M，Pulse W idth Modulation，脉冲宽度调制）。所以说，开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整，从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量，而且降低发热量。反观线性电源，它的设计理念就是功率至上，即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下，结果产生高很多的热量。第2页：看图说话：图解开关电源下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction，功率因素校正)电路的廉价电源，图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。图3：没有PFC电路的电源图4：有PFC电路的电源通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处：一个具备主动式PFC电路而另一个不具备，前者没有110/220V转换器，而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。

开关电源实验报告

开关电源实验报告一、开关电源电路图及清单 1.1 60W-12V开关电源电路图图1-1 开关电源电路原理1.2.60W-12V开关电源电清单

二、开关电源介绍开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED 灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它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，一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC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。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。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，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国

开关电源原理图精讲.pdf

开关电源原理（希望能帮到同行的你更加深入的了解开关电源，温故而知新吗！！）一、开关电源的电路组成[/b]：：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路[/b]：： 1、AC输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防

止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。 2、 DC输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。三、功率变换电路[/b]：： 1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图：

高频开关电源电路组成及稳压原理

高频开关电源电路组成及稳压原理高频开关电源由以下几个部分组成：一、主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： 1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。三、检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。

四、辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。第二节开关控制稳压原理开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示 EAB=TON/T*E 式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，

开关电源电路详解

FS1: 由变压器计算得到Iin值，以此Iin值可知使用公司共享料2A/250V，设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。 TR1(热敏电阻):

电源启动的瞬间，由于C1(一次侧滤波电容)短路，导致Iin电流很大，虽然时间很短暂，但亦可能对Power产生伤害，所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻，以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A，230V/60A)，但因热敏电阻亦会消耗功率，所以不可放太大的阻值(否则会影响效率)，一般使用SCK053(3A/5Ω)，若C1电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。 VDR1(突波吸收器): 当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power的正常动作，所以必须在靠AC输入端(Fuse之后)，加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K)，但若有价格上的考虑，可先忽略不装。 CY1，CY2(Y-Cap): Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容，若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap ，AC Input若为2Pin(只有L，N)一般使用Y1-Cap，Y1与Y2的差异，除了价格外(Y1较昂贵)，绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘，绝缘耐压约为Y2的两倍，且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1)，此电路蛭蠪G所以使用Y2-Cap，Y-Cap 会影响EMI特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电及价格问题，漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。 CX1(X-Cap)、RX1: X-Cap为防制EMI零件，EMI可分为Conduction及Radiation两部分，Conduction 规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B 两种，FCC 测试频率在450K~30MHz，CISPR 22测试频率在150K~30MHz，Conduction可在厂内以频谱分析仪验证，Radiation 则必须到实验室验证，X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI防制有效，一般而言X-Cap愈大，EMI防制效果愈好(但

电脑开关电源原理及电路图

2.1、输入整流滤波电路只要有交流电AC220V输入，ATX开关电源，无论是否开启，其辅助电源就一直在工作，直接为开关电源控制电路提供工作电压。图1中，交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0，经BD1—BD4整流、C5和C6滤波，输出300V左右直流脉动电压。C1为尖峰吸收电容，防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。TH1为负温度系数热敏电阻，起过流保护和防雷击的作用。L0、R1和C2组成Π型滤波器，滤除市电电网中的高频干扰。C3和C4为高频辐射吸收电容，防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。 2.2、高压尖峰吸收电路 D18、R004和C01组成高压尖峰吸收电路。当开关管Q03截止后，T3将产生一个很大的反极性尖峰电压，其峰值幅度超过Q03的C极电压很多倍，此尖峰电压的功率经D18储存于C01中，然后在电阻R004上消耗掉，从而降低了Q03的C极尖峰电压，使Q03免遭损坏。 2.3、辅助电源电路整流器输出的300V左右直流脉动电压，一路经T3开关变压器的初级①~②绕组送往辅助电源开关管Q03的c极，另一路经启动电阻R002给Q03的b极提供正向偏置电压和启动电流，使Q03开始导通。Ic流经T3初级①~②绕组，使T3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，通过正反馈支路C02、D8、R06送往Q03的b极，使Q03迅速饱和导通，Q03上的Ic电流增至最大，即电流变化率为零，此时D7导通，通过电阻R05送出一个比较电压至IC3（光电耦合器Q817）的③脚，同时T3次级绕组产生的感应电动势经D50整流滤波后一路经R01限流后送至IC3的①脚，另一路经R02送至IC4（精密稳压电路TL431），由于Q03饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定，经IC4的K端输出至IC3的②脚电压变化率几乎为零，使IC3发光二极管流过的电流几乎为零，此时光敏三极管截止，从而导致Q1截止。反馈电流通过R06、R003、Q03的b、e极等效电阻对电容C02充电，随着C02充电电压增加，流经Q03的b极电流逐渐减小，使③~④反馈绕组上的感应电动势

简易开关电源设计报告

四川教育学院应用电子设计报告课程名称：Protel99 电路设计系部：物理与电子技术系专业班级：应用电子技术0901 学生姓名：x x x 学号：指导教师：完成时间：

开关电源电路设计报告一. 设计要求：直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源，由于开关稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，适用性强，故选择设计可调开关稳压电源，其具体设计要求如下：（1）．所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调，输出电压U0=+6V —— +9V连续可调，输出额定电流为500mA；（2）．输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时，对各元器件不会产生影响；（3）．电路还必须简单可靠，有过流保护电路，能够输出足够大的电流。二.方案选择及电路的工作原理方案一：首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压，然后经过电容滤波，然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管，最后整过电路形成一个通路，达到最终的效果。方案二：开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效

应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。在短路电流出现时，为了避免关断电流的过大形成过电压，导致IGBT 锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。利用IGBT的Vce设计过流保护电路

开关电源工作频率的原理分析

开关电源工作频率的原理分析一、开关电源的原理和发展趋势第一节高频开关电源电路原理高频开关电源由以下几个部分组成：图12-1 (一)主电路从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： 1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 (二)控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 (三)检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。 (四)辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。

第二节开关控制稳压原理图12-2 开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示： EAB=TON/T*E 式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（Time Ratio Control,缩写为TRC）。按TRC控制原理，有三种方式： (一)、脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。 (二)、脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。 (三)混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。第三节开关电源的发展和趋势

高频开关电源的基本原理

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第一节高频开关电源的基本原理一、高频开关电源的组成高频开关整流器通常由工频滤波电路、工频整流电路、功率因数校正电路、直流-直流变换器和输出滤波器等部分组成，其组成方框图如图1-3-1所示。图1-3-1高频开关整流器组成方框图图中输入回路的作用是将交流输入电压整流滤波变为平滑的高压直流电压；功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉冲电压；整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压；开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，来控制功率开关器件的驱动脉冲的宽度，从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。从框图中可见，由于高频变压器取代了笨重的工频（50HZ）变压器，从而使稳压电源的体积和重量大小减小。开关整流器的特点： ①重量轻，体积小采用高频技术，去掉了工频变压器，与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况下，开关整流器的体积只上相控整流器的1/10，重量也接近1/10。 ②功率因数高相控整流器的功率因数随可控硅导通角的变化而变化，一般在全导通时，可接近0.7以上，而小负载时，仅为0.3左右。经过校正的开磁电源功率因数一般在0.93以上，并且基本不受负载变化的影响（对20%以上负载）。 ③可闻噪音低在相控整流设备中，工频变压器及滤波电感工作时产生的可闻噪声较大，一般大于60dB。而开关电源在无风扇的情况下可闻噪声仅为45dB左右。 ④效率高开关电源采用的功率器件一般功耗较小，带功率因数补偿的开关电源其整机效率可达88%以上，较好的可做到91%以上。 ⑤冲击电流小开机冲击电流可限制的额定输入电流的水平。 ⑥模块式结构由于体积不，重量轻，可设计为模块式结构，目前的水平是一个2m高的19英寸（in）机架容量可达48V/1000A以上，输出功率约为60KW。二、高频开关电源的分类（二）开关整流器分类 1、按激励方式可分为自激式和他激式。自激式开关电源在接通电源后功率变换电路就自行产生振荡，即该电路是靠电路本身的正反馈过程来实现功率变换的。自激式电路出现最早。它的特点是电路简单、响应速度较快，但开关频率变化大、输出纹波值较大，不易作精确的分析、设计，通常只有在小功率的情况下使用，如家电、仪器电源。他激式开关电源需要外接的激励信号控制才能使变换电路工作，完成功率变换任务。他源激式开关电源的特点是开关频率恒定、输出纹波小，但电路较复杂、造价较高、响应速度较慢。 2、按开关电源所用的开关器件可分为双极型晶体管开关电源、功率MOS管开关电源、IGBT开关电源、晶闸管开关电源等。

电脑开关电源电路大全详解

电脑开关电源详解计算机电源是根据计算机相应的电源标准设计和生产的,在计算机高速发展的这十多年间,计算机电源标准也跟着在不断地发生变化,以适应计算机高速发展的要求,计算机电源主要采用了以下几个标准： PC/XT标准: 是由IBM最先推出个人PC/XT计算机时制定的标准; AT标准: 也是由IBM早期推出PC/AT机时所提出的标准,当时能够提供大约190W的电力供应; ATX标准: 是由Intel公司于1995年提出的工业标准,从最初的ATX1.0开始,ATX标准又经过了多次的变化和完善,目前国内市场上流行的是ATX2.03和ATX12V这两个标准,其中ATX12V 又可分为ATX12V1.2、ATX12V1.3、ATX12V2.0等多个版本。 ATX与AT标准比较：

1、ATX标准取消了AT电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制,增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等功能; 2、ATX电源首次引进了+3.3V的电压输出端,与主板的连接接口上也有了明显的改进。 ATX12V与ATX2.03标准比较： 1、ATX2.03是1999年以前PII、PIII时代的电源产品,没有P4 4PIN接口; 2、ATX12V加强了+12VDC端的电流输出能力,对+12V的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等做出了新的规定; 3、ATX12V增加的4芯电源连接器为P4处理器供电,供电电压为+12V; 4、ATX12V加强了+5VSB的电流输出能力,改善主板对即插即用和电源唤醒功能的支持。 ATX12V标准之间的比较： ATX 12V是支持P4的ATX标准,是目前的主流标准,该标准又分为如下几个版本： ATX12V_1.0：2000年2月颁布,P4 时代电源的最早版本,增加P4 4PIN接口;

开关电源实习报告

第十届TI杯电子设计竞赛培训实习报告日8月7年2012 1.开关稳压电源 1.1工频变压器工频变压器作为本电源降低电压的核心。它把有效值为220V的交流市电降低为20V的交流电压。为后级稳压环节输入一个低的直流电压做了准备。 1.2整流滤波本电源整流采用4安的集成整流桥堆。前级滤波采用三个电容进行。如图1示，分别为C12，C14，C15。C14是一个1000uF的铝电解电容，它可以很好地滤除低频脉动成分，使整流输出波形变得很平滑。电容的高频小信号模型为电感、电容、电阻的串联。铝电解电容，由于其内部结构决定了它的高频等效电感比较大。再加之铝电解电容的容值比较大，这就导致它的自身谐振频率比较低。这样它可以很好地滤除低频杂波成分，但是对于高频杂波成分，它的滤除效果不是很好。这就需要给他并联一个0.1uF的瓷片电容C15，这样滤波器的带宽就会大大提高，可以滤除掉更多的杂波成分。C12是作为LM2576的输入滤波的，以保证输入LM2576的交流杂波成分更小。 1.3稳压本电源稳压环节采用LM2576开关降压（Buck）型集成稳压芯片。其内部集成了52KHz的振荡器，功率管，PWM调制器和反馈环路。LM2576输出最大电流可以保证3A，输入最大电压40V。D4是一个肖特基二极管，型号为MBR20200。它是作为Buck电路的续流二极管使用的。电感L2是一个用铁粉磁环绕制的100uH 的大功率电感，它是Buck电路的储能电感。L2和C13共同组成了一个LC滤波器。R12，R10是一个电阻串联分压网络。LM2576的4脚在分压网络分压点采集电压反馈给其内部误差放大器，控制PWM调制器改变PWM波的脉宽，从而控制功

高频开关电源系统原理及维护

高频开关电源的结构和工作原理： 2.1高频开关电源的结构 2.1.1主电路 2.1.1.1输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 2.1.1.2整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 2.1.1.3逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 2.1.1.4输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。 2.1.2控制电路控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 2.1.3检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。 2.1.4辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。 2.2开关控制稳压原理开关控制电路如图2，开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量;当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示： EAB=TON/T*E

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