开关电源设计与制作
开关电源设计开发流程
开关电源设计开发流程1. 需求分析
- 确定电源输入电压范围和输出电压规格
- 确定电源输出功率和效率要求
- 确定电源尺寸和工作环境要求
2. 拓扑结构选择
- 分析常见拓扑结构的优缺点
- 根据需求选择合适的拓扑结构
3. 关键器件选择
- 选择功率开关管
- 选择变压器
- 选择输出滤波电容和其他辅助器件
4. 电路设计
- 进行电路原理设计和仿真验证
- 进行PCB布局设计
5. 电源原型制作与调试
- 制作样机电路板
- 对电路进行调试和测试
- 进行功率和效率测试
6. 电磁兼容性(EMC)设计
- 分析电路的EMC问题
- 采取相应的EMC设计措施
7. 热设计
- 进行热分析和模拟
- 设计散热结构
8. 机械结构设计
- 确定外壳尺寸和材料
- 设计机械结构和组装工艺
9. 安全认证和标准符合性
- 进行安全认证测试
- 确保满足相关标准和规范
10. 试产和量产
- 制作小批量试产样品
- 进行可靠性测试和改进
- 量产和交付
这个流程概括了开关电源设计开发的主要步骤,具体细节需要根据实际产品需求进行调整和完善。良好的设计流程有助于提高开发效率,确保产品质量和可靠性。
开关电源的设计及计算
开关电源的设计及计算
1.先计算BUCK 电容的损耗（电容的内阻为R buck 假设为350m Ω，输入范围为
85VAC~264VAC,频率为50Hz ，P OUT =60W,V OUT =60W ）：电容的损耗：P buck =R buck *I buck,rms 2
I buck,rms =I in,min
1
**32
−c
line t F t c :二极管连续导通的时间
t c =
line
line
F Vpeak
V e F **2)min
(
arcsin *41
π−
=3ms
其
中
：
V min =line
in ch in in in F C D P V V *)1(***2min ,min ,−
−V peak =2*V in,min
其图中的T1就是下面公式中t c
或：V min =η
*)
*21
(
**2**2min ,min ,in c line o in in C t F P V V −−
所以(假设最低输入电压时，输入电流=0.7A)：
I buck,rms =I in,min
1**32−c
line t F =0.7*13*50*32−=1.3A P buck =350m*1.32=0.95W
第一步计算电容损耗是为了使用其中的t c 值,电容的容量一般通用范围选2~3μ/W ，固定电压为1μ/W
2.输入交流整流桥的计算(假设V TO =0.7V,R d =70m Ω)
在同一个时间内有两个二极管同时导通，半个周期内两个二极管连续导通I d,rms =
c line in t F I **3min ,=m
开关电源的设计与仿真
开关电源的设计与仿真
第⼀章绪论
1.1 开关电源的基本概念
开关电源⼴泛⽤于⽣活、⽣产、科研、军事等各个领域。彩⾊电视机、VCD 播放机等家⽤电器、医⽤X光机、CT机，各种计算机设备，⼯业⽤的电解、电镀、充电、焊接、激光等装置，以及飞机、卫星、导弹、舰船中，都⼤量采⽤了开关电源。
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。
顾名思义，开关电源的核⼼为电⼒电⼦开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利⽤反馈控制电路，采⽤占空⽐控制⽅法，对开关电路进⾏控制。开关电源的这⼀技术特点使其同其他形式的电源，如采⽤调整管的线性电源和采⽤晶闸管的相控电源相⽐具有明显的优点。
1.2 开关电源的发展及⽅向
开关电源的发展经历了从线性电源、相控电源到开关电源的发展历程，由于开关电源具有功率转换效率⾼、稳压范围宽、功率密度⽐⼤、重量轻等优点，从⽽取代了相控电源，成为通信电源的主体，并向着⾼频⼩型化、⾼效率、⾼可靠性的⽅向发展。计算机控制、计算机通信和计算机⽹络技术的快速发展，为通信电源监控系统的发展和完善提供了外部条件，使其发展逐步实现少⼈值守，直⾄⽆⼈值守。
开关电源的原理与设计
开关电源的原理与设计
一、引言
开关电源是一种将交流电转换为直流电的电子设备，广泛应用于各种电子设备中。本文将介绍开关电源的原理与设计。
二、开关电源的原理
开关电源的基本原理是利用开关管（MOS管）的导通和截止来控制电源输出。其主要由输入滤波电路、整流电路、变换电路、输出电路和控制电路等组成。
1. 输入滤波电路
输入滤波电路的作用是将交流电转换为稳定的直流电。它由电容和电感构成，通过对电流的整流和滤波作用，使得输出电压平稳。
2. 整流电路
整流电路主要由二极管桥整流电路组成，将交流电转换为脉冲直流电。二极管桥整流电路具有整流和滤波功能，可以将交流电转换为脉动较小的直流电。
3. 变换电路
变换电路是开关电源的核心部分，主要由开关管、变压器和输出电感组成。开关管的导通和截止控制了电源的输出电压，变压器用于提高或降低电压。通过开关管的开关动作，可以实现高效率的电能
转换。
4. 输出电路
输出电路由输出电容和负载组成，用于稳定输出电压并提供给负载使用。输出电容的作用是存储能量，平稳输出直流电压。
5. 控制电路
控制电路主要由控制芯片和反馈电路组成，用于监测和控制输出电压。控制芯片通过反馈电路不断调整开关管的导通和截止，以保持输出电压的稳定。
三、开关电源的设计
开关电源的设计需要考虑输入电压、输出电压、输出功率、效率和稳定性等因素。
1. 输入电压
根据应用场景的不同，可以选择不同的输入电压范围。常见的输入电压有220V交流电和110V交流电。
2. 输出电压
输出电压是开关电源设计的关键参数之一，需根据实际需求确定。常见的输出电压有5V、12V、24V等。
开关电源的设计与仿真
开关电源的设计与仿真
开关电源是一种常用的电源设计方案，它能够将输入电压转换成稳定的输出电压，并具有高效率、小体积和轻负载能力强等特点。下面将介绍开关电源的设计原理和仿真方法。
首先，选择合适的拓扑结构对于开关电源的设计至关重要。常见的拓扑结构有：Boost、Buck、Buck-Boost、Cuk等。不同的拓扑结构适用于不同的输入输出电压范围和应用场景。例如，Buck拓扑适用于输出电压小于输入电压的场合，Boost拓扑适用于输出电压大于输入电压的场合，Buck-Boost拓扑适用于输出电压可大可小的场合。
其次，控制策略对于开关电源的性能也起到了至关重要的作用。常见的控制策略有：固定频率PWM（脉宽调制）控制、变频PWM控制和电流模式控制等。不同的控制策略对于输出电压的稳定性、负载能力和效率等方面的影响不同。因此，在设计开关电源时需要根据具体的要求选择合适的控制策略。
电路仿真是对开关电源的基本电路进行模拟和分析。在电路仿真中，可以使用专业的电路仿真软件如SPICE进行建模和仿真。通过调整参数和信号输入，可以模拟不同负载、不同工况下开关电源的工作情况，并获取电路的输出特性、电压波形等信息。这样可以及时发现设计缺陷和改进方向。
系统仿真是对整个开关电源系统进行建模和仿真。开关电源系统包括开关电源核心电路、控制电路以及反馈电路等。系统仿真能够模拟复杂的工作环境和系统交互，并综合考虑开关电源的输入输出特性、稳定性和效率等。通过系统仿真，可以评估和优化整个开关电源系统的性能。
综上所述，开关电源的设计与仿真是一个相互依赖、相辅相成的过程。设计者需要根据实际需求选择合适的拓扑结构和控制策略，并进行电路仿
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理
我们先熟悉一款开关电源的工作原理，该电源可输出5V电压，如图1所示。
1. 抗干扰电路
在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻，作用是保护后面的整流桥，刚开机时热敏电阻处于冷态，阻值比较大，可以限制输入电流，正常工作时，电阻比较小。这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。
电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号，电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号，用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。
采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感，实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作，对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能，而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图
2. 整流滤波电路
在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，把输入的交流电压进行全波整流，然后用C1进行滤波，最后变成直流输出供电电压，为后级的功率变换器供电，整流滤波后的电压约为300V。
3. UC3842供电与振荡
300V的脉动直流电压，此电压经R12降压后给C4充电，供电UC3842的7脚，当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6脚输出推动开关管工作。一旦开关管工作，反馈绕组的能量经过D6整流，C4滤波，又供电到UC3842的7脚，这时可以不需要R12的启动了。
开关电源工作原理与设计
开关电源工作原理与设计
1. 概述
开关电源是一种将电能从一种形式转换成另一种形式的电源装置。它通过开关器件（如晶体管、MOSFET等）来精确控制电路的通断，从而实现对电能的高效调节和
转换。本文将详细介绍开关电源的工作原理和设计。
2. 开关电源工作原理
2.1 输入电路
开关电源的输入电路通常包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。 -
输入滤波电路用于去除输入电源中的高频噪声和杂散信号。 - 整流电路将交流输
入转换为直流信号，常见的整流方式有单相整流桥和三相整流桥。 - 功率因数校
正电路主要用于改善电源对电网的功率因数，提高电能的利用率。
2.2 PFC控制电路
功率因数校正（PFC）是开关电源中的一个重要环节，通过控制输入电流和输入电
压之间的相位关系，提高整体效率和功率因数。常见的PFC控制技术有边界模式控制和谐振模式控制。
2.3 DC-DC变换器
DC-DC变换器是开关电源的核心部分，它将输入的直流电压转换为需要的输出电压。常见的DC-DC变换器包括降压、升压、降压升压和反激式变换器。
2.4 控制电路
开关电源中的控制电路主要负责检测输出电压和输出电流，并通过反馈回路对开关器件的导通和断开进行精确控制。常见的控制技术有电压模式控制和电流模式控制。
3. 开关电源的设计要点
3.1 选型与设计
在开关电源的设计过程中，需要根据实际需求选择合适的开关器件、电容和电感等元件，并进行适当的参数计算和仿真分析，以保证整体性能和稳定性。
3.2 效率和功率因数
开关电源的效率和功率因数是评估其性能的重要指标。通过合理的拓扑结构设计、优化控制算法和合适的滤波电路，可以提高开关电源的效率和功率因数。
开关电源原理与设计-经典(免费)
开关电源原理与设计
世纪电源网-论坛
第一章
开关电源的基本工作原理
1-1．几种基本类型的开关电源
1-2．串联式开关电源
1-2-1．串联式开关电源的工作原理
1-2-2．串联式开关电源输出电压滤波电路
1-2-3．串联式开关电源储能滤波电感的计算
1-2-4．串联式开关电源储能滤波电容的计算
1-3．反转式串联开关电源
1-3-1．反转式串联开关电源的工作原理
1-3-2．反转式串联开关电源储能电感的计算
1-3-3．反转式串联开关电源储能滤波电容的计算
1-4．并联式开关电源
1-4-1．并联式开关电源的工作原理
1-4-2．并联式开关电源输出电压滤波电路
1-4-3．并联开关电源储能电感的计算
1-4-4．并联式开关电源储能滤波电容的计算
1-5．单激式变压器开关电源
1-5-1．单激式变压器开关电源的工作原理
1-6．正激式变压器开关电源
1-6-1．正激式变压器开关电源工作原理
1-6-2．正激式变压器开关电源的优缺点
1-6-3．正激式变压器开关电源电路参数计算
1-6-3-1．正激式变压器开关电源储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算1-6-3-2．正激式开关变压器参数的计算
1-6-3-2-1．变压器初级线圈匝数的计算
1-6-3-2-2．变压器初、次级线圈匝数比的计算
1-7．反激式变压器开关电源工作原理
1-7-1．反激式变压器开关电源工作原理
1-7-2．开关电源电路的过渡过程
1-7-3．反激式变压器开关电源电路参数计算
1-7-3-1．反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算
1-7-3-2．反激式开关变压器参数的计算
开关电源电路设计要点与调试
开关电源电路设计要点与调试
开关电源是一种用于电子设备的电源供应，其具有高效率、稳定性和可调性等优点。设计和调试开关电源时，需要注意一些重要要点。
一、开关电源设计要点：
1.选择适当的拓扑结构：开关电源的拓扑结构有多种，如降压型、升压型、升降压型等。要根据设备的功率需求和使用环境来选择合适的拓扑结构。
2.选择合适的功率器件：开关电源的功率器件主要包括开关管、二极管和变压器等。需要选择具备合适功率和工作频率范围的器件，并且要考虑其可靠性和成本。
3.控制和保护电路设计：开关电源需要有稳定的控制和保护功能，如输出电压、电流的监测和调节，过载、过压、短路等故障的保护。需要设计相应的反馈和控制电路，保证开关电源的可靠工作。
4.选择合适的滤波电路：开关电源在工作过程中会产生较大的开关干扰，需要采取合适的滤波措施，减小开关干扰对其他电子设备的影响。
5.选择合适的输出电容：开关电源的输出端需要连接电容进行滤波，以减小输出纹波。应选择适当容量和质量的电容，保证输出电压稳定。
6.保证开关电源的安全性：开关电源设计时需要考虑一些安全因素，如避免触电危险、瞬态过电压保护等，保证电源的安全可靠性。
7.合理布局和散热设计：开关电源的布局设计要合理，器件的热量要及时散热，避免温度过高对电源稳定性的影响。
二、开关电源调试要点：
1.确认电源输入输出参数：在开关电源调试之前，首先要明确电源的
输入和输出参数，如输入电压范围、输出电压和电流等，以便调试和验证
工作的正确性。
2.建立逐步调试的过程：开关电源调试时可以采用逐步调试的方法，
开关电源设计手册（看2遍就懂）.pdf
开关电源设计⼿册（看2遍就懂）.pdf 反激式开关电源变压器设计计
学习培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
⼀、变压器的设计步骤和计算公式：
1.1 变压器的技术要求:
输⼊电压范围；输
出电压和电流值；
输出电压精度；效
率η；磁芯型号；
⼯作频率f；
最⼤导通占空⽐Dmax；
最⼤⼯作磁通密度Bmax;
其它要求。
1.2 估算输⼊功率，输出电压，输⼊电流和峰值电流:
1）估算总的输出功率：P o=V01x I01+V02x I02……
2）估算输⼊功率：P in= P o/η
3）计算最⼩和最⼤输⼊电流电压
V in(MIN)=AC MIN x1.414(DCV)
V in(MAX)=AC MAX x1.414(DCV)技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
4）计算最⼩和最⼤输⼊电流电流
I in(MIN)
=P IN
x V
IN (MAX)
I
in(MAX)
=P
IN
x V
IN (MIN)
5）估算峰值电流：
K P
OUT
I PK = V
IN (MIN)
其中：K=1.4(Buck 、推挽和全桥电路）
K=2.8(半桥和正激电路） K=5.5(Boost ，Buck- Boost 和反激电路）
技术部培训教材
反激式开关电源变压器设计(2)
1.3 确定磁芯尺⼨
确定磁芯尺⼨有两种形式，第⼀种按制造⼚提供的图图表表，，按按各各种种磁磁芯芯可传递的能量来选择磁芯，例如下表：表⼀输出功率与⼤致的磁芯尺⼨的关系
输出功率/W MPP环形E-E、E E--L L等等磁磁芯芯
磁芯直径/（in/mm) (每边)/()/(in/mm)in/mm)
六款简单的开关电源电路设计,内附原理图详解
六款简单的开关电源电路设计，内附原理图详解简单的开关电源电路图（一）
简单实用的开关电源电路图
调整C3和R5使振荡频率在30KHz-45KHz。输出电压需要稳压。输出电流可以达到500mA.有效功率8W、效率87%。其他没有要求就可以正常工作。
简单的开关电源电路图（二）
24V开关电源，是高频逆变开关电源中的一个种类。通过电路控制开关管进行高速的道通与截止，将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！
24V开关电源的工作原理是：
1.交流电源输入经整流滤波成直流;
2.通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上;
3.开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载;
4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。
24v开关电源电路图
简单的开关电源电路图（三）
单端正激式开关电源的典型电路如下图所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于50％。
由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200 Ｗ的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
直流开关电源的设计
直流开关电源的设计
1. 引言
直流开关电源是一种根据输入电源的电压转换为特定输出电压的电源装置，常
用于电子设备、通信设备和工业设备中。本文将介绍直流开关电源的设计原理、关键参数和设计步骤。
2. 设计原理
直流开关电源设计的核心是使用开关元件（如MOSFET）进行电压转换。其工
作原理如下：
1.输入电压通过整流电路进行整流，并经过滤波电路去除杂散波动，得
到一个平滑的直流电压。
2.转换电路使用开关元件将直流电压转换为高频脉冲信号。
3.输出滤波电路平滑高频脉冲信号并降低输出电压纹波。
4.控制电路根据输出电压反馈信号控制开关元件的导通和断开，以维持
稳定的输出电压。
3. 关键参数
在直流开关电源设计中，有几个关键参数需要考虑：
3.1 输入电压范围
输入电压范围决定了直流开关电源能够适应的外部电源情况。一般情况下，输
入电压范围应根据应用需求选择合适的数值范围。
3.2 输出电压和电流
输出电压和电流是直流开关电源的最重要的输出参数。根据不同的应用需求，
需要确定合适的输出电压和电流数值。
3.3 效率
直流开关电源的效率是指输出功率与输入功率之间的比值，通常以百分比表示。高效率是设计过程中需要追求的目标之一，可通过优化电路拓扑和选择合适的元件来提高效率。
3.4 纹波与噪声
直流开关电源输出电压的纹波和噪声对于一些敏感的应用来说是非常重要的指标。纹波是指输出电压的小幅度波动，而噪声是指随机的杂散信号。设计过程中需要注意控制纹波和噪声，以满足不同应用的需求。
4. 设计步骤
以下是直流开关电源的设计步骤：
4.1 确定输出电压和电流需求
开关电源设计开发流程
开关电源设计开发流程
Switching power supply design and development process 开关电源设计开发流程
Developing a switching power supply involves a highly structured and meticulous process from conception to production. The process begins with defining the requirements and specifications of the power supply, followed by designing, prototyping, testing, and finally, mass production. This multifaceted process involves a variety of engineering disciplines and requires careful consideration of factors like efficiency, cost, size, and reliability. Starting from the initial idea to the final product, the development of a switching power supply is a complex and iterative journey, demanding a thorough understanding of electrical principles, components, and design methodologies. 如何设计和开发开关电源涉及一个高度结构化和细致的过程，从概念到生产。这个过程始于定义电源的要求和规格，然后是设计、原型制作、测试，最后是大规模生产。这种多方面的过程涉及各种工程学科，需要仔细考虑效率、成本、尺寸和可靠性等因素。从最初的想法到最终产品，开关电源的开发是一个复杂且迭代的过程，需要对电气原理、元件和设计方法的全面理解。
开关电源电路设计与实现
开关电源电路设计与实现
目录
1 绪论 (3)
1.1 课题研究的背景 (3)
1.2 研究的目的及意义 (5)
1.2.1课题研究的目的 (5)
1.2.2课题研究的意义 (5)
1.3 高频开关电源的发展情况 (5)
1.3.1开关电源的发展情况 (5)
1.3.2高频开关电源的主要新技术标志 (6)
1.4 隔离式高频开关电源简介 (8)
2 高频开关电源的总体设计 (9)
2.1 主电路的选择 (9)
2.2 控制电路的选择 (10)
2.2.1单片机控制电路分析 (10)
2.2.2芯片控制电路分析 (10)
2.3 电流工作模式的方案选择 (11)
2.3.1电流连续模式分析 (11)
2.3.2电流断续模式分析 (11)
2.4 综合结构电路图 (12)
3 开关电源输入电路设计 (13)
3.1 电压倍压整流技术 (13)
3.1.1 交流输入整流滤波电路原理 (13)
3.1.2倍压整流技术 (14)
3.2 输入保护器件保护 (15)
3.2.1浪涌电流的抑制 (15)
3.2.2热敏电阻技术分析 (16)
4 开关电源主电路设计 (17)
4.1 单端反激式变换器电路的工作原理 (17)
4.2 开关晶体管的设计 (19)
4.3 变压器绕组的设计 (21)
4.4 输入整流器的选择 (23)
整流器的额定电压应该为最高输入电压的效值的3倍以上，其原因是电网中存在瞬态过电压，通常输入电压220*（1±20%）V或是85——265V应该选择600V 以上电压的整流器和二极管， (24)
5 开关电源控制电路设计 (24)
5.1 芯片简介 (24)
开关电源设计入门与实例解析
开关电源设计入门与实例解析
开关电源设计是一项技术艰苦而又复杂的任务，而它仍然是电子领域的主要技术之一，被用于各种用途，从家用电器到军事系统，从消费型系统到工业级应用，甚至包括无人机。计算机、网络和嵌入式应用也非常依赖开关电源。
开关电源由供电设备和模拟控制器组成，它是一个由高频开关技术构成的电路，以改变一种电压的稳定的输出能量来提供一种电压的转换。它的设计是复杂的，因为它必须处理涉及电源、控制、输出稳定性和波形质量的多个问题。
开关电源的设计受到外部电磁干扰和电源波纹影响，这些噪音需要通过滤波器移除。功耗也是设计中的重要参数，其中最重要的是，设计人员必须在器件热损失和效率之间寻求一种最佳的平衡。
开关电源设计师一般需要一个框架来指导他们完成设计。这个框架可以用一系列步骤来组成：
首先，定义目标电路的基本功能需求，包括输入电压、输出电压和功率，及电源的额定工作转换率。
其次，根据输入和输出电压确定简单的开关控制策略，通常采用直流输入、脉宽调制输出的技术。
第三，确定模拟控制回路的架构，并针对特定需求选择正确的滤波器和变换器，以确保其输出电压稳定且施加最小功耗。
最后，做原型，对电源和输出稳定状态进行分析。
本文介绍了开关电源设计入门的基本内容，包括电路构成、噪声
抑制、功耗优化和设计框架等。
本文还介绍了几个实例，以说明开关电源设计的关键要点。例如，一个设计实例，用于将3.3V DC输入信号转换为恒定电压2.5V DC输出，它采用了正常的框架，作为电源分析的起点。它的输入电压为VIN，电流为Iin，额定电压转换率为Vout，最大输出电流为Iout，设计者需要根据输出频率来选择适当的电源开关，并使用低压动失调技术来降低噪声。
1000W大功率开关电源设计方案
1000W大功率开关电源设计
第1章开关电源的基本原理
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。
1.1 开关电源的组成与工作原理
1.1.1 开关电源的工作原理
开关电源的工作原理可以用图1-1进行说明。图中输入的直流不稳定电压
U经开关S加至输入端，S为受控开关，是一个受脉冲控制的开关调i
整管。开关S按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压
U变成
i
矩形脉冲电压。这个脉冲电压经过滤波电路进行平滑滤波就可得到稳定的直流输出电压
U。
o
（a）原理电路
O O O
t
（b）波形图
图1-1开关电源工作原理
定义脉冲占空比如下：
T
t D on = （1-1） 式中，T 表示开关S 的开关重复周期：on t 表示开关S 在一个开关周期中的导通时间。
开关电源直流输出电压o U 与输入电压i U 之间具有如下关系：
D U U i o = （1-2）
由上面两式可以看出：
（1）若开关周期T 一定，改变开光S 的导通时间on t ，即可改变脉冲占空比D ，达到调节输出电压的目的，这种保持T 不变而只改变on t 来实现占空比调节的方式，称为脉冲宽度调节（ＰＷＭ）。由于ＰＷＭ式的开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，因此ＰＷＭ式开关电源用的较多。
（2）若保持on t 不变，利用改变开关频率T
f 1=来实现脉冲占空比调节，从而实现输出直流电压o U 稳压的方式，称为脉冲频率调制（ＰＦＭ）。由于开关频率不固定，所以ＰＦＭ方式的输出滤波电路的设计不易实现最优化。
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《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：**
学号：***********
指导教师：**
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：
（1）
式中，ton 为VT 处于导通的时间，toff 为VT 处于关断的时间；T 为开关管控制信号的周期，即ton+toff ；α为开关管导通时间与控制信号周期之比，通常称为控制信号的占空比。从该式可以看出，，占空比最大为1，若减小占空比，该电路输出电压总是低于输入电压，因此将其称为降压型DC-DC 转换器。负载电流的平均值为（式2）：
（2）
若负载中电感值较小，则在VT 管断后，负载电流会在一个周期内衰减为零，出现负载电流断续的情况。
1.2开关电源的分类
开关电源的结构形式很多，按PWM 方式来分有以下几种。
（1）反激式变换器
所谓反激式是指变压器的初级极性与次级极性相反。如果变压器的初级上端为正，则次级上端为负。反激式变换器效率高，线路简单，能提供多路输出，所以得到了广泛应用。但是在次级输出的电压中，有较大的纹波电压。为了解决这一问题，只有加大输出虑波电容和电感，但这样做的结果是增大了电源的体积。
（2）反激式双晶体管变换器
开关电源的功率在200W 以上，不宜采用单管反激式电路，这时可以利用反激式双晶体管结构，两管可用双极型晶体管或长效应管。其中场效应管特别适用，无论是固定频率，可变频率，完全和不完全能量传递方式，用场效应管代替双极型晶体管是首选方案。
（3）正激式变换器
正激式变换器纯粹是个隔离元件，它是利用电感L 储能及传递电能的。变压器的初级和次级线圈是相同的同名端，由于电感L 的存在，它的电感折算到初级，使初级电感增大，而电流却减小。正激式变换器的优点是铜耗低，因为使用无气隙磁芯，电感量较高，变压器的峰值电流比较小，输出电压纹波低；缺点是电路较为复杂，所用元器件多，如果有假负载存在，效率较低。它适用于低电压，大电流的开关电源，多用于150W 以下的小功率场合。它还具有多台电源并联使用而互不影响的特点，而且可以自动均很，而反激式却做不到这点。
in on in off on on in o U T t U t t t U U α==+=R U I o o =
（4）正激式双晶体管变换器
正激式双晶体管是在单管正激式的电路上再串接一只三极管而组成的，这对于高压大功率的开关电源来说更加安全可靠。安全可靠是最大的效益，所以，双管正激式变换器得到了广泛应用。
（5）半桥式变换器
为了减小开关三极管的电压应力，可以采用半桥式变换器，它是离线式开关电源较好的拓扑结构。
（6）桥式变换器
（7）推挽式变换器
推挽式变换器的电路比较复杂，尤其是变压器的初级和次级都需要两个绕组，但是它的利用率高，效率高，输出纹波电压小，适合用于百瓦级至千瓦级的开关电源中。
（8）RCC变换器
RCC变换器是节流式阻尼变换器，是一种自激式振荡电路，它的工作频率随着输入电压的高低和输出电流的大小而变化。因此，在高功率、大电流场合，它的工作不很稳定，只适用于50W以下的小功率场合。但是其电路简单，成本低，制作、调试容易，因此，有一定的应用价值。
1.3开关电源特点
（1）节能（效率一般可达85%以上）；
（2）体积小，重量轻；
（3）具有各种保护功能；
（4）改变输出电流、电压容易，稳定，可控
1.4开关电源的条件
开关电源的条件有三个：
（1）.开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状；
（2）.高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频；
（3）.直流：开关电源输出的是直流而不是交流。
1.5技术追求和发展趋势
开关电源的技术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，高频化是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