34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究2011_6

34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究2011_6
34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究2011_6

34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究wxleasyland

2010.2~2011.6

红色是我写的。

一、34063标准降压“恒压”电路:

振荡器通过恒流源对外接在CT管脚(3脚)上的定时电容不断地充电和放电,以产生振荡波形,充电和放电的电流都是恒定的,所以振荡频率决定于外接定时电容的容量。

与门的C输入端在振荡器对外充电时为高电平,D输入端在比较器的输入电平低于阈值电平时为高电平。当C和D的输入端都变成高电平时,触发器被置为高电平,输出开关管导通。反之,到振荡器在放电期间,C输入端为低电平,触发器被复位,使得输出开关管处于关闭状态。

电流限制检测端Is通过检测连接在V+和7脚之间电阻上的压降来完成功能。当检测到电阻上的电压降接近超过300mV时,电流限制电路开始工作。这时通过CT管脚(3脚)对定时电容进行快速充电,以减少充电时间和输出开关管的导通时间,结果是使得输出开关管的开关时间延长。

优点::低成本;

缺点:

(1) 可靠性差,功能单一;没有过温度保护,短路保护等安全性措施;

(2) 输出虽然是直流电压,但控制输出恒流充电电流的方式为最大开关电流峰值限制,精度不够高;

(3) 由于34063为1.5A 开关电流PWM+PFM模式(内部没有误差放大器)

其车充方案输出直流电压电流的纹波比较大,不够纯净;输出电流能力也非常有限;(常见于300ma~600ma 之间的低端车充方案中)

我注:Rsc中的电流与34063中开关管电流一样,34063可检测出7脚与6脚间的压差,压差到0.3V时说明过流了,就加快CT充电,提早关闭开关管。Rsc就是用来保护开关管不过流的,这个电流是峰值电流。

Rsc就是电流检测电阻,Rsc中的电流就是输入电流:

Rsc中的电流是锯齿的,因为流过L的电流不能突变,所以开关管导通时Rsc中的电流是慢慢增加的。所以Rsc保护的是输入峰值电流,而不是输入平均电流。

当负载一定时,Rsc中的电流又与输入电压有关,输入电压变化,电流也变化。

所以恒流接近是输入电流恒流,在输入电压不变时,就是输入恒功率,那基本就是输出恒功率!!!(输出电压降低时,输出电流会增加,而不是输出恒流)

输出恒流则要用别的方法。

反馈到5脚的电压要恒定在1.25V左右,这样就实现了输出恒压。

引用:https://www.360docs.net/doc/a110347880.html,/html/dydl_QiTa/2011-04/600189.htm

最早想到用34063,因为它是自己比较熟悉的器件。同时考虑它有周期内检测峰值电流的功能,于是考虑是否可以用该芯片做波形产生器和控制器。

可以利用的资源:

1、电源电压范围;

2、输出驱动管1.5A;

3、周期内峰值电流检测—0.3V固定阈值到达后结束ton的控制方式;

4、电压检测闭锁PWM —可以用做平均电流反馈控制。

但34063用在这个电路有以下问题:

1、对Ct的充放电是恒流源,电流分别约是31uA和190uA(不同厂家略有不同),阈值电压范围是0.75~1.25V=0.5V。厂家资料上图表中的最大电容是0.1uF,计算得出最大ton=1.6mS,toff=0.3mS,D=0.84,f=520Hz >>30Hz,不能满足最低频需求。

2、如果需要调整频率,从常规用法上看,这需要改变Ct,而根本就没有这么大的可变电容。

1、2问题的解决方案:考虑Ct内部是恒流源,可以直接将外部时基信号接到该管脚,低频率和频率可调整的问题都可以解决。

3、34063不能实现连续周期的工作。它时用一种时断时续的方式进行控制。

对34063的特点的体会:

1)占空比固定D=0.86,由单元件CT产生(因为充放电都用内部恒流源,所以没有RT)

2)电压反馈不是调整占空比,而是取样、放大、最后与阈值2.5V比较、闭锁PWM输出

3)峰值电流Ipk限制,逐周期监控,当输出管电流超过阈值电压0.3V时,提前关闭ton

虽然也改变占空比,但这只是保护输出管,并非是通过可变占空比进行控制

34063是否可以实现占空比调整控制?

占空比控制通过三角波和阈值电压比较实现,不论三角波是来自RC电压还是电感L的电流,通常三角波的斜率是确定的,其电压高低对应时间,阈值电压可以看作是三角波的限制,限制越强,三角波的峰值电压就越低,对应的导通时间就越短,占空比就越小。

34063的Ipk可以逐周期输入开关管电流的三角波,但与之比较的阈值电压0.3V外部无引脚,不能改变,也就无法简单地实现可变占空比控制了!

有一种方法可以实现可变占空比控制

增加误差放大器,增加电流取样比较器,类似3842一样,输出高于或低于Vcc-0.3V的开关信号给34063的P7脚Ipk,用于关断ton,实现占空比控制。

方案是可行的,不过回头想想,这是在做什么?造3842!有必要吗?没有

二、具有关断功能的34063电路

图上是具有关断功能的34063电路,R4取510Ω,R6取3.9kΩ。当控制端加一个高电平,则34063的输出就变成0V,同时不影响它的过流保护功能的正常工作。

我注:即是将7脚的电压降低,34063就关断了。

三、34063升压“恒流”LED驱动电路

手电坛的:

我注:5脚电压要恒定在1.25V左右,所以10Ω电阻上的电压是1.25V,即电流恒定为125mA,流过LED的电流就是125mA,二个LED串联,所以是升压恒流。

缺点:10Ω电阻上的功率损耗较大。

四、34063降压“恒流”LED驱动电路

我注:这个电路加了一个Q1,使R2上的损耗减小。5脚要恒定在1.25V,这样Q1的基极电压约为1.25-0.7=0.55V左右,R2上的电流约300mA,LED恒流在300mA。

五、34063降压“恒流恒压”充电电路

降压恒压恒流充电电路如图所示,可用于给蓄电池进行充电,先以500mA电流恒流充电,充到13.8V后变为恒压充电,充电电流逐渐减小。

我注:原理是R2上的电压超过一定值,Q1导通,5脚电压升高,开关管就关断打不开。这样实现输出恒流。

R1用来防止34063的开关管过流。

六、市面上的车充(“恒压”)

一般都是标准的34063降压恒压电路。

通过7脚上的电阻来实现过流保护,保护34063的开关管。

输入一定要加一个保险丝!以免34063的开关管坏了短路了,那就有很大电流输出,很危险。

标准车充一般不直接对电池充电,都没有输出恒流功能,所以不能直接对电池充电。只是输出一个恒压5V而已。

如SIEMENS的车充(只是扩流降压):

七、夏新蓝牙GPS的车充(“恒压恒流”)

夏新蓝牙GPS配的车载充电器,由于要直接对GPS电池充电,所以这个车充有“恒压恒流”功能。

我画的电路图:

我注:原理是R7,R8上的电压超过一定值,Q1导通,7脚电压降低,开关管就关断。这样实现输出恒流。

R11的作用很奇怪,可能是限流用的,但又没有接在7脚上。按理应该像上面“具有关断功能的34063电路”那样的接法才对。

八、NOKIA手机的车充

我注:真的NOKIA手机车充我没实物,见网上的对比图。

我看了一下,假的NOKIA手机车充是34063电路,应是标准的34063降压恒压电路,好像没有恒流功能!这样对手机充电是很危险的!一充电就是最大的保护电流!或者保护电流不能设成默认值,要设得小一些,如500mA。

九、34063升压“恒压”电路

我注:

如果输出电压偏高,则COMP.输出负,Q1不导通,直接是电源-L-D-输出,这样输出电压将下降,直到恒压值点;

如果输出电压偏低,则COMP.输出正,Q1处于振荡开关状态;

这时如果Ipk超电流,则Q1导通时间变短,输出电压会下降,直到达到一个平衡点为止。

会有一个危险的问题:

如果输出电压被负载拉低,比输入电压还低,又超电流了,比如对电池充电,这时Ipk超电流,Q1导通时间就是短得不能再短了,Q1就是截止了,那直接就是电源-L-D-输出!这样很危险,电流可能非常大!

所以这个升压电路不能用来对电池充电。

要对电池充电,怎么办?用变压器输出就可以了!将输入与输出隔离。

(傻办法:降压容易做恒流,用二个MC34063来做,一个从USB的5V升压到8V,另一个将8V降压到6V并进行恒流,这样效率很低。或者先用二极管降压,5V降到3V,再用MC34063升压到6V并恒流。)

十、NOKIA手机的USB取电升压“恒压”“充电”电路

诺基亚手机配的CA-100 USB充电器:

我画的电路图:

我注:

空载是输出6.16V。

输入5V时(电源容量>1A),输出如下:

负载电阻负载电流换算电压换算功率

1 0.69 0.7 0.5

2 0.68 1.4 0.9

3 0.63 1.9 1.2

6 0.50 3.0 1.5

8 0.45 3.6 1.6

12 0.38 4.6 1.7

21 0.27 5.7 1.5

30 0.20 6.0 1.2 会有误差,因为电流表有内阻。

基本上可确定CA-100是恒功率输出了。

在电路上,R1是电流取样电阻,电流超过时IC就会限制了。输入电压5V不变,所以基本就是输入恒功率了,这样输出就恒功率了。所以是“恒压”“恒功率”。

输入电压小于2.4V或高于7.0V,则输出就没有电压了,其它就是恒压输出在6.16V左右。

开关电源设计与制作

《自动化专业综合课程设计2》 课程设计报告 题目:开关电源设计与制作 院(系):机电与自动化学院 专业班级:自动化0803 学生姓名:程杰 学号:20081184111 指导教师:雷丹 2011年11月14日至2011年12月2日 华中科技大学武昌分校制

目录 1.开关电源简介 (2) 1.1开关电源概述 (2) 1.2开关电源的分类 (3) 1.3开关电源特点 (4) 1.4开关电源的条件 (4) 1.5开关电源发展趋势 (4) 2.课程设计目的 (5) 3.课程设计题目描述和要求 (5) 4.课程设计报告内容 (5) 4.1开关电源基本结构 (5) 4.2系统总体电路框架 (6) 4.3变换电路的选择 (6) 4.4控制方案 (7) 4.5控制器的选择 (8) 4.5.1 C8051F020的内核 (8) 4.5.2片内存储器 (8) 4.5.312位模/数转换器 (9) 4.5.4 单片机初始化程序 (9) 4.6 输出采样电路 (10) 4.6.1 信号调节电路 (10) 4.6.2 信号的采样 (11) 4.6.3 ADC 的工作方式 (11) 4.6.4 ADC的程序 (12) 4.7 显示电路 (13) 4.7.1 显示方案 (13) 4.7.2 显示程序 (14) 5.总结 (16) 参考文献 (17)

1.开关电源简介 1.1开关电源概述 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。它运用功率变换器进行电能变换,经过变换电能,可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC,即整流),直流到交流(DC-AC,即逆变),交流到交流(AC-AC,即变压),直流到直流(DC-DC)。广义地说,利用半导体功率器件作为开关,将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源(SwitchingPower Supply)。 将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系,DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如1: 图1 降压型DC-DC转换器主电路 其中,功率IGBT为开关调整元件,它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件。驱动VT导通时,负载电压Uo=Uin,负载电流Io按指数上升;控制VT关断时,二极管VD可保持输出电流连续,所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流,负载电压Uo近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小,通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束,在驱动VT导通,重复上一周期过程。当电路工作于稳态时,负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为:

2019年反激式开关电源设计大全

2019年反激式开关电源设计大全

前言 对一般变压器而言,原边绕组的电流由两部分组成,一部分是负载电流分量,它 的大小与副边负载有关;当副边电流加大时,原边负载电流分量也增加,以抵消 副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量,主要产生主磁通,在空载运行和负 载运行时,该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样,若抽水泵中无水,它就无法产生真空效应,大气压就无法将水压上来,水泵就无法正常工作;只有给水泵中加适量的水,让水泵排空,才可正常抽水。在整个抽水过程中,水 泵中保持的水量又是不变的。这就是,励磁电流在变压器中必须存在,并且在整 个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样,初级绕组的电流也由励磁电流和负载电 流两部分组成;在初级绕组有电流的同时,次级绕组也有电流,初级负载电流分 量去平衡次级电流,激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝 数相互抵消,它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动,而励磁电流占初级总电流很 小一部分,一般不大于总电流10%,因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同,反激式变换器工作过程分两步:第一:开关管导通,母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来; 第二:开关管关断,存储的磁能通过次级绕组给电容充电,同时给负载供电。

可见,反激式变换器开关管导通时,次级绕组均没构成回路,整个变压 器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样,此时仅有初级电流,转换器没 有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动,实现电能向 磁能的转换;这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时,很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时,磁 感应强度基本不变,dB/dt近似为零,根据电磁感应定律,将不会产生自感电动 势去抵消母线电压,初级绕组线圈的电阻很小,这样母线电压将几乎全部加在开 关管上,开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知,反激式开关电源的设计,在保证输出功率的前提下, 首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题?磁场能量存于何处?将在下一篇文章:反激式开关电源 变压器设计的思考二中讨论。 反激式开关电源设计的思考二---气隙的作用 “反激式开关电源设计的思考一”文中,分析了反激式变换器的特殊性防止磁 芯和的重要性,那么如何防止磁芯的饱和呢?大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下,ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢? 由全电流定律可知:

各种开关电源介绍-开关电源设计知识大全

开关电源介绍 一、基础知识: 新型变压器:磁性元件,新型磁材料和新型变压器的开发。如集成磁路,平面型磁心,超薄型变压器;以及新型变压器如压电式,无磁芯印制电路变压器等,使开关电源的尺寸重量都可减少许多。 硬开关的条件下MOSFET和IGBT开关损耗分析: 1).开通损耗方面:由于MOSFET的输出电容大,器件处于断态时,输入电压加在输出电容上,输出电容储存较大能量。在相继开通时这些能量全部消耗在器件内,开通损耗大。器件的开通损耗和输出电容成正比,和频率成正比和输入电压的平方成正比[12]。而IGBT的输出电容比MOSFET小得多,断态时电容上储存的能量较小,故开通损耗较小。 2).关断损耗方面:MOSFET属单极型器件,可以通过在施加栅极反偏电压的方法,迅速抽走输入电容上的电荷,加速关断,使MOSFET关断时电流会迅速下降至零,不存在拖尾电流,故关断损耗小[10];而IGBT由于拖尾电流不可避免,且持续时间长(可达数微秒),故关断损耗大。 综合以上分析,硬开关条件下MOSFET的开关损耗主要是由开通损耗引起,而IGBT则主要是由关断损耗引起。因此使用MOSFET作为主开关器件的电路,应该工作于ZVS条件下,这样在器件开通前,漏极和源极之间的电压先降为零,输出电容上储存能量很小,可以大大降低MOSFET的开通损耗;而使用IGBT作为主开关器件的电路,应该工作于ZCS条件下,这样在器件关断前,流过器件的电流先降为零,可以大大降低因拖尾电流造成的关断损耗。 软开关:当电流过零时,使器件关断;当电压过零时,使器件开通-实现开关损耗为零。 变流器:把输入的电源,进行电压、电流变换,达到规定的要求后输出给用电设备。 DC-DC:直流变压器。斩波器。 为什么反激开关电源只能适合小功率?200W以下。正激开关电源适合大功率开关电源? 高效率小体积(高功率密度)一直是DC-DC变换器用户的追求,也是设计的要点。提高功率密度最有效的方式就是提高开关频率,线圈和变压器对高速变化的磁力线感应灵敏度高、特别高效率,衰减特别小,传递效率特别高,而对低频变化的磁力线灵敏度低、衰减大,传递效率差,因此高频下的磁芯体积会大幅度减小,但频率的提高会使开关管的开关损耗加大,对变换器的效率造成影响。如何在高频下减小开关管的开关损耗,是DC-DC变换器是否能实现高效率高功率密度的关键,在这种背景下,高频软开关技术逐渐成为研究的热点,LLC谐振变换器是在串联谐振变换器的基础上增加了一个与负载并联的电感,是目前效率最高的开关电源。

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

开关电源设计步骤(精)

开关电源设计步骤 步骤1 确定开关电源的基本参数 ① 交流输入电压最小值u min ② 交流输入电压最大值u max ③ 电网频率F l 开关频率f ④ 输出电压V O (V ):已知 ⑤ 输出功率P O (W ):已知 ⑥ 电源效率η:一般取80% ⑦ 损耗分配系数Z :Z 表示次级损耗与总损耗的比值,Z=0表示全部损耗发生在初级, Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2 根据输出要求,选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3 根据u ,P O 值确定输入滤波电容C IN 、直流输入电压最小值V Imin ① 令整流桥的响应时间tc=3ms ② 根据u ,查处C IN 值 ③ 得到V imin 步骤4 根据u ,确定V OR 、V B ① 根据u 由表查出V OR 、V B 值 ② 由V B 值来选择TVS 步骤5 根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比Dmax V OR D m a x = ×100% V OR +V I m i n -V D S (O N ) ① 设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) ② 应在u=umin 时确定Dmax 值,Dmax 随u 升高而减小 步骤6 确定C IN ,V Imin 值

步骤7 确定初级波形的参数 ① 输入电流的平均值I A VG P O I A VG= ηV Imin ② 初级峰值电流I P I A VG I P = (1-0.5K RP )×Dmax ③ 初级脉动电流I R ④ 初级有效值电流I RMS I RMS =I P √D max ×(K RP 2/3-K RP +1) 步骤8 根据电子数据表和所需I P 值 选择TOPSwitch 芯片 ① 考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10%,所选芯片的极限电流最小值 I LIMIT(min)应满足:0.9 I LIMIT(min)≥I P 步骤9和10 计算芯片结温Tj ① 按下式结算: Tj =[I 2RMS ×R DS(ON)+1/2×C XT ×(V Imax +V OR ) 2 f ]×R θ+25℃ 式中C XT 是漏极电路结点的等效电容,即高频变压器初级绕组分布电容 ② 如果Tj >100℃,应选功率较大的芯片 步骤11 验算I P IP=0.9I LIMIT(min) ① 输入新的K RP 且从最小值开始迭代,直到K RP =1 ② 检查I P 值是否符合要求 ③ 迭代K RP =1或I P =0.9I LIMIT(min) 步骤12 计算高频变压器初级电感量L P ,L P 单位为μH 106P O Z(1-η)+ η L P = × I 2P ×K RP (1-K RP /2)f η 步骤13 选择变压器所使用的磁芯和骨架,查出以下参数: ① 磁芯有效横截面积Sj (cm 2),即有效磁通面积。 ② 磁芯的有效磁路长度l (cm ) ③ 磁芯在不留间隙时与匝数相关的等效电感AL(μH/匝2) ④ 骨架宽带b (mm ) 步骤14 为初级层数d 和次级绕组匝数Ns 赋值 ① 开始时取d =2(在整个迭代中使1≤d ≤2) ② 取Ns=1(100V/115V 交流输入),或Ns=0.6(220V 或宽范围交流输入) ③ Ns=0.6×(V O +V F1) ④ 在使用公式计算时可能需要迭代 步骤15 计算初级绕组匝数Np 和反馈绕组匝数N F ① 设定输出整流管正向压降V F1 ② 设定反馈电路整流管正向压降V F2 ③ 计算N P

开关电源设计

开关直流稳压电源设计 摘要 直流稳压电源应用广泛,几乎所有电器,电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压(电流)供电,它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时,输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供,如何将交流电压(电流)变为直流电压(电流)供电又如何使直流电压(电流)稳定这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多,归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类,他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高,输出功率大,输入电压变化范围宽,节约能耗等优点。 一、引言 基本要求 稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围:12V~15V; ②最大输出电流IOmax:2A;

③U2从15V变到21V时,电压调整率SU≤2%(IO=2A); ④IO从0变到2A时,负载调整率SI≤5%(U2=18V); ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V(U2=18V,UO=36V,IO=2A); ⑥DC-DC变换器的效率≥70%(U2=18V,UO=36V,IO=2A); ⑦具有过流保护功能,动作电流IO(th)=±; 发挥部分 (1)排除短路故障后,自动恢复为正常状态; (2)过热保护; 二、方案设计与论证 开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中,调宽式应用较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数为脉宽调制(PWM)型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值,即占空比来改变输出电压,通常有三种方式:脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定,滤波电路的设计比较简单,因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压,再经过整流滤波电路,将交流电变成直流电,然后再经过DC-DC变换,由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止,从而产生一个稳定的电压源。

开关电源类PCB电路板设计规范大全(一)

开关电源类PCB电路板设计规范大全(一)来源:华强PCB 在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析: 一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出. 二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil. 焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开. 三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路: (1). 电源开关交流回路

(2).输出整流交流回路 (3). 输入信号源电流回路 (4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短.建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下: ·放置变压器 ·设计电源开关电流回路 ·设计输出整流器电流回路

关于开关电源设计时的基本问题解答

关于开关电源设计时的基本问题解答 如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数?很多未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理,比如担心开关电源的干扰问题,PCB layout问题,元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用开关电源设计还是非常方便的。一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,也简化了PCB设计,但是设计的灵活性就减少了一些。 开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统,所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路,还有来控制反馈深度,因为如果反馈环响应过慢的话,对瞬态响应能力是会有很大影响。 输出部分设计包含了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些器件的选择基本上就是要满足性能和成本的平衡,比如高的开关频率就可以使用小的电感值(意味着小的封装和便宜的成本),但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗,从而效率降低。低的开关频率带来的结果则是相反的。 对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的,小的ESR可以减小输出纹波,但是电容成本会增加,好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动能力也要注意,过多的MOSFET是不能被良好驱动的。 一般来说,开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。如何调试开关电源电路?有一些经验可以共享给大家:(1)电源电路的输出通过低阻值大功率电阻接到板内,这样在不焊电阻的情况下可以先做到电源电路的先调试,避开后面电路的影响。(2)一般来说开关控制器是闭环系统,如果输出恶化的情况超过了闭环可以控制的范围,开关电源就会工作不正常,所以这种情况就需要认真检查反馈和采样电路。特别是如果采用了大ESR值的输出电容,会产生很多的电源纹波,这也会影响开关电源的工作的。

开关电源设计教程—理论基础篇

前工程师讲解:开关电源设计教程—理论基础篇 2015-02-06 09:24 来源:电源网作者:铃铛 很多工程师都能回想起自己初学电源时的情景,从最基础的理论基础开始,大量的查阅资料。经历了迷茫和困惑,用时间一点点的积累。小编将为大家整理一系列有关开关电源设计的教程,几乎包含了开关电源的所有拓扑。这些教程由前工程师编写,根据自身的自学经验为大家量身打造,希望能够帮助大家走出迷茫,尽快迈上正轨。 对于初学者来说,最难的不是学习资料,而是找到并且区别哪些资料是有价值的,并且哪些是有必要的。为了新手能够快速找到学习的路子,快速入门,真的迈进开关电源这个世界,现在将常用的拓扑一个一个写出来,用最简单,通俗的语言,用工程实践检验过的最可靠的理论。 先说说做开关电源需要具备的理论基础,做电源的工程师,分两类,一类是搞研究的,一类是搞工程的。 所谓搞研究的,就是研究各种新的技术、新材料、新工艺、新的拓扑结构等等。这些人需要很高的理论底子,当然必须是高学历,数学、电磁学、电子学、自动控制等等。 还有一种就是我们最常见的电源工程师,就是在公司开发部做项目的电子工程师。本文面对的是第二类的,也就是面对应用阶层的电源设计工程师。 必须加一句,像陶显芳老师赵修科老师这一类的大神级别的大师写的书,新手完全没必要使劲啃的,很费时费力。大可囫囵吞枣看一下,能懂多少是多少。然后在慢慢成长的过程中,回头再看,就会有很大的收获。 我们是做工程的,他们搞理论基础的。大师写的书,一下子完全看懂,不大可能。那些书很多方面写得很详细,有完整的理论推导,包括的也非常全面。但是我还是奉劝新手不要在数学公式里面纠结。 那些书完全可以作为技术手册来使用。做技术都有一个成长的过程,到了一定的程度,那些书就很有用处了。 应用类的工程师需要必须具备的理论基础有:模拟电子技术基础。先说模拟电子技术的学习深度问题。刚毕业,一般都不可能把模电学好,谁要是真的觉得自己刚毕业就很棒,那就有两种可能,要么自己自高自大,不知天高地厚。要么就是跟导师真正实际做过项目,并且勤奋学习理论的人。对于我们做电源的工程师来说,模电必须懂的东西列举一下: 电阻:电阻是各种电子电路里面最基础的原件,电阻在开关电源里面的应用主要有各种控制返回电路的分压网络,然后就是吸收回路里面的功率耗散。我们设计中必须关注的有电阻的封装,功耗,耐压,精度。 三极管:三极管在开关电源中有两类用途:第一,做开关管。开关电源的开关管现在主要有Mos管,三极管,IGBT。第二,信号处理。三极管在开关电源的控制电路里面,用的最多的也就是做个保护电路里面简单的小信号开关,然后就是做线性稳压电源(主电路里面的辅助电源)。 需要懂什么呢,刚开始,知道三极管怎么打开,怎么关闭就好。然后知道什么是线性工作状态,什么是开关状态。书上那些乱七八糟的计算,先放下来,平时基本用不上,用到了,再去查,很快就看懂了。千万不要一头钻进理论里面去,浪费时间,浪费精力,用到的时候,第一参考元器件规格书,第二请教别人,然后再回头看书。 二极管:正向导通,反向截止。知道什么是二极管结电容,二极管的关断时间,反向耐压,正向导通电压,正向持续电流,脉冲电流这些概念就OK了,基本够用了。工作中遇到问题,然后再回头看书。

开关电源设计

& 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。

开关电源设计教学内容

开关电源设计

开关直流稳压电源设计 摘要 直流稳压电源应用广泛,几乎所有电器,电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压(电流)供电,它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时,输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供,如何将交流电压(电流)变为直流电压(电流)供电?又如何使直流电压(电流)稳定?这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多,归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类,他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高,输出功率大,输入电压变化范围宽,节约能耗等优点。 一、引言 1.1基本要求 稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围:12V~15V; ②最大输出电流IOmax:2A; ③U2从15V变到21V时,电压调整率SU≤2%(IO=2A); ④IO从0变到2A时,负载调整率SI≤5%(U2=18V); ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V(U2=18V,UO=36V,IO=2A); ⑥DC-DC变换器的效率≥70%(U2=18V,UO=36V,IO=2A); ⑦具有过流保护功能,动作电流IO(th)=2.5±0.2A; 1.2发挥部分 (1)排除短路故障后,自动恢复为正常状态; (2)过热保护; 二、方案设计与论证 开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中,调宽式应用较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数为脉宽调制(PWM)型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值,即占空比来改变输出电压,通常有三种方式:脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定,滤波电路的设计比较简单,因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压,再经过整流滤波电路,将交流电变成直流电,然后再经过DC-DC变换,由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止,从而产生一个稳定的电压源。

关于开关电源设计

一种基于TOP227Y 的脉冲开关电源设计 摘要:在研究脉冲开关电源技术的基础上 ,提出一种基于 TOP227Y的脉冲开关电源设计。首先给出脉冲开关电源的 总体结构 ,分析其工作原理 ,对系统中高频变压器、主电路、控制电路进行设计。接着介绍 TOP227Y芯片的工作原理及各个 功能块的主要作用 ,最后设计系统总电路图。 关键词:PWM;TOP227Y;开关电源;高频变压器 Design of Pulse Switch Power Supply Based on TOP227Y Abstract:A pulse switch power supply based on TOP227Yis introduced in the paper ,after analsing its working principle , the whole structure of switch power supply is also designed ,the main design content consists of the high frequency trans former ,the main circuit and the control circuit ,then the working principle and the main action of each function module of TOP227Yare introduced in the paper ,finally the whole circuit of system is designed. Keywords:PWM;TOP227Y;switch power supply;high frequency transformer 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种,它的电压或电流波形为脉冲状。其实质上是一种通断的直流电源,其基本工作原理是首先经过慢储能 ,使初级能源具有足够的能量,然后向中间储能和脉冲成形系统电或流入能量 ,能量经化 等复杂过程之后 ,形成脉冲电源。随着开关电源的发展 ,电源的小型化、模块化、智能化越来越受到人们的关注。各种电源控制芯片如雨后春笋纷纷涌现 ,美国电源集成 PI 公司相继推出 TOP系列芯片 ,这些芯片集脉冲信号控制电路和功率开关器件 MOSEFT 于一体 ,具有高集成度、最简外围电路、最佳性能指标等特点,能组成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。所以,本文设计基于 TOP227Y芯片控制的开关电源。 一、绪论 1.设计的目的及意义 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,这一点称为成本反转点。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,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阔的发展空间。 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

开关电源设计与实现

Xx大学机电工程学院 Mechanical &Electronic Engineering Department 开关电源技术原理及应用设计报告 说明书 设计题目:开关电源的设计与实现 专业: 学号: 姓名: 指导教师: 设计时间:

开关电源的设计与实现 摘要: 本文通过对日常生活中用到的开关电源,进行了比较详细的描述和说明,也就相关制作问题进行了描述。再根据开关电源的理论、电路分析、及变压器的基础,从电路工作的角度分析了开关电源的工作原理,制作了一种比较简单,工作可靠,且适用于目前生活中常用的开关电源。这个设计的主要特点是稳压开关电源,设计中运用了开关电源中的整流、滤波、变压、过压保护等设计。最后按照电路图焊接元件,当接入220V的交流电时,负载所接的灯泡亮。 关键字:开关电源脉宽调制变压器 Design and Realization of Switching Power Supply Abstract: Based on the switching power supply used in daily life, for a more detailed description and explanation, also making the problem is described. According to the theory of switching power supply, circuit analysis, and the transformer, the-working principle of switching power supply circuit from the angle of the work,making a relatively simple, reliable, and suitable for the switch power supply in life. This design is the main characteristics of switching power supply, use in the design of rectifier, filter, transformer, overvoltage protection design of switch power supply. The final element welding according to the circuit diagram, when the access 220V alternating current, load the light bulb. Key words:switching power supply PWM transformer

开关电源设计设计

开关电源设计设计

开关电源设计 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。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。本论文是基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统设计。 关键词开关电源;半桥全桥;高频变压器 - II -

目录 摘要...................................................................................................................... I 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 研究的目的及意义 (2) 1.2.1 课题研究的目的 (2) 1.2.2课题研究的意义 (2) 第2章开关电源输入电路设计 (3) 2.1 电压倍压整流技术 (3) 2.1.1 交流输入整流滤波电路原理 (3) 2.1.2 倍压整流技术 (3) 2.2 输入保护器件保护 (4) 2.2.1 浪涌电流的抑制 (4) 2.2.2 热敏电阻技术分析 (5) 2.3 本章小结 (6) 第3章开关电源主电路设计 (7) 3.1 单端反激式变换器电路的工作原理 (7) 3.2 开关晶体管的设计 (8) 3.3 变压器绕组的设计 (10) 3.4 输入整流器的选择 (11) 3.5 输出滤波电容器的选择 (12) 3.6 本章小结 (12) 第4章开关电源控制电路设计 (13) 4.1 芯片简介 (13) 4.1.1 芯片原理 (13) 4.1.2 UC3842内部工作原理简介 (13) 4.2 工作描述 (14) 4.3 UC3842常用的电压反馈电路 (18) 4.4 本章小结 (20) 结论 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23) - II -

开关电源的系统设计深度解读

开关电源的系统设计深度解读 开关电源的系统设计深度解读 时间:2013-03-05 214次阅读【网友评论0条我要评论】收藏 首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧,先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态,属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。 1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避免与其他电路平行,应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离,以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。 输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子,可影响电源输出纹波指标,两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离,以延长整机寿命,电解电容是开关电源寿命的瓶劲,如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离,电解之间也须留出散热空间,条件允许可将其放置在进风口。 控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路,在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路,特别是电流控制型电路,处理不好易出现一些想不到的意外,其中有一些技巧,现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺,由于干扰限流点比设计值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性,这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。

基于TPSwitch的开关电源设计

基于TOPSwitch Ⅱ的开关电源设计 1 引言 功率开关管、PWM控制器和高频变压器是开关电源必不可少的组成部分。传统的开关电源一般均采用分立的高频功率开关管和多引脚的PWM集成控制器,例如采用UC3842+MOSFET是国内小功率开关电源中较为普及的设计方法。 90年代以来,出现了PWM/MOSFET二合一集成芯片,他大大降低了开关电源设计的复杂性,减少了开关电源设计所需的时间,从而加快了产品进入市场的速度。 二合一集成控制芯片多采用3脚,4脚,5脚,7脚和8脚封装,其中美国功率集成公司于97年推出的三端脱线式TOPSwitch Ⅱ系列二合一集成控制器件,是该类器件的代表性产品。 2 TOPSwitch Ⅱ器件简介 TOPSwitch系列器件是三端脱线式PWM开关(Three-terminal Off-line PWM Swtich)的英文缩写。TOPSwitch 系列器件仅用了3个管脚就将脱线式开关电源所必需的具有通态可控栅极驱动电路的高压N沟道功率的MOS场效应管,电压型PWM控制器,100kHz高频振荡器,高压启动偏置电路,带隙基准,用于环路补偿的并联偏置调整器以及误差放大器和故障保护等功能全部组合在一起了。

TOPSwitch Ⅱ系列器件是TOPSwitch的升级产品,同后者相比,内部电路做了许多改进,器件对于电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少,故设计更为方便,性能有所增强。其型号包括TOP221-TOP227,内部结构如图1所示[1]。 TOPSwitch Ⅱ是一个自偏置、自保护的电流-占空比线性控制转换器。由于采用CMOS工艺,转换效率与采用双集成电路和分立元件相比,偏置电流大大减少,并省去了用于电流传导和提供启动偏置电流的外接电阻。 漏极连接内部MOSFET的漏极,在启动时,通过内部高压开关电流源提供内部偏置电流。 源极连接内部MOSFET的源极,是初级电路的公共点和基准点。 控制极误差放大电路和反馈电流的输入端。在正常工作时,由内部并联调整器提供内部偏流。系统关闭时,可激发输入电流,同时也是提供旁路、自动重启和补偿功能的电容连接点。 控制电压控制极的电压V c给控制器和驱动器供电或提供偏压。接在控制极和源极之间的外部旁路电容C T,为栅极提

开关电源设计

1 绪论 开关电源(Switching Mode Power Supply,英文缩写为SMPS)又称为开关稳压电源,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。随着全球对能源问题的越来越重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低其待机功耗,提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的线性稳压电源虽然电力结构简单、工作可靠,但它存在着效率低(只有40%~50%)、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。为了提高效率,人们研究出了开关式稳压电源,它的效率可达85%以上,稳压范围宽;除此之外,还具有稳压精度高的特点,是一种较理想的稳压电源。开关电源具有效率高、体积小、重量轻、应用广泛等优点,现已成为稳压电源的主流产品。正因为如此,开关电源被誉为高效、节能型电源,代表着稳压电源的发展方向,并已广泛应用于各种电子设备中[1]。 1.1 开关电源的特点 1.1.1 开关电源的优点 (1) 功耗小,效率高。晶体管V在激励信号的激励下,它交替地工作在导通—截止和截止—导通的开关状态,转换速度很快,频率一般为50kHz左右,在一些技术先进的国家,可以做到几百或者近1000kHz。这使得开关晶体管V的功耗很小,电源的效率可以大幅度地提高,其效率可达到80%。 (2) 体积小,重量轻。采用高频技术,省掉了体积笨重的工频变压器。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后,又省去了较大的散热片。由于这两方面原因,所以开关稳压电源的体积小,重量轻。 (3) 稳压范围宽。从开关稳压电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿。这样,在工频电网电压变化较大时,它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以开关电源的稳压范围很宽,稳压效果很好。此外,改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。开关稳压电源不仅具有稳压范围宽的优点,而且实现稳压的方法也较多,设计人员可以根据实际应用的要求,灵活地选用各种类型的开关稳压电源。 (4) 滤波的效率大为提高,使滤波电容的容量和体积大为减少。开关稳压电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz,是线性稳压电源的1000倍,这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍;即使采用半波整流后加电容滤波,效率也提高了500

相关文档
最新文档