开关电源课程设计
开关电源设计方案
开关电源设计方案1. 导言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备。
它具有高转换效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备中。
本文将介绍开关电源的基本工作原理、设计流程以及几个常见的开关电源设计方案。
2. 开关电源的工作原理开关电源的工作原理包括输入滤波、整流、能量存储、调节和输出等步骤。
以下是一个典型的开关电源的工作原理图：开关电源工作原理图开关电源工作原理图1.输入滤波：交流电通过电源的输入端，首先经过输入滤波电路。
该电路使用电容和电感元件，去除交流电中的高频噪声和干扰，使得电源输入的电流更加稳定。
2.整流：经过滤波的交流电信号，经过整流桥或整流管，被转换为一个较高的直流电压。
整流桥通常由4个二极管组成，它们交替导通，使得输入交流电的正半周和负半周都能够被转换为正向的直流电。
3.能量存储：整流后的直流电压通过电容器进行存储。
电容器的作用是储存电荷以平滑输出电压，防止输出电压的波动。
4.调节：开关电源通常具有可调节输出电压的功能。
这是通过调整开关管的导通和截止时间来实现的。
调节电路通常由一片PWM控制芯片和电路反馈元件（如电感、变压器等）组成，以控制开关频率和占空比。
5.输出：经过调节后的直流电压，通过输出滤波电路去除残余的高频噪声，然后供给电子设备的负载。
3. 开关电源设计流程设计一个功能稳定、安全可靠的开关电源需要经过以下几个步骤：3.1 确定设计规格在开始设计之前，需要明确电源的输入和输出要求。
输入要求包括交流电的电压范围、频率、输入的稳定性等；输出要求包括直流电的电压、电流、纹波与噪声等。
3.2 选择拓扑结构常见的开关电源拓扑结构有多种，如Boost、Buck、Buck-Boost、Flyback等。
根据实际需求选择最适合的拓扑结构。
3.3 确定主要元件参数根据设计规格和拓扑结构，确定主要元件的参数，如开关管、变压器、电感、电容等。
3.4 确定控制策略根据实际需求，选择合适的控制策略，如PWM控制、电流模式控制等。
开关电源技术课程设计
一、总体设计思路及框图1.1设计总体思路输入——EMC等滤波——整流（也就一般的AC/DC类似全桥整流模块）——DC/DC模块（全桥式DC—AC—高频变压器—高频滤波器—DC,）——输出。
系统可以划分为变压器部分、整流滤波部分和DC-DC变换部分，以及负载部分，其中整流滤波和DC-DC变换器构成开关稳压电源。
整流电路是直流稳压电路电源的组成部分。
整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。
直流/直流转换电路,是整个开关稳压电源的核心部分。
1.2开关稳压电源的基本原理框图如图1-1所示：二、电路设计及原理分析2.1单元电路设计2.1.1整流滤波电路图2-1 输入整流滤波电路电子设备的电源线是电磁干扰（EMI）出入电子设备的一个重要途径，在设备电源线入口处安装电网滤波器可以有效地切断这条电磁干扰传播途径，本电源滤波器由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成。
IEC插头电网滤波器主要是阻止来自电网的干扰进入电源机箱。
PCB电源滤波器主要是抑制功率开关转换时产生的高频噪声。
交流输入220V时，整流采用桥式整流电路。
如果将JTI跳线短连时，则适用于110V交流输入电压。
由于输入电压高，电容器容量大，因此在接通电网瞬间会产生很大的浪涌冲击电流，一般浪涌电流值为稳态电流的数十倍。
这可能造成整流桥和输入保险丝的损坏，也可能造成高频变压器磁芯饱和损坏功率器件，造成高压电解电容使用寿命降低等。
所以在整流桥前加入由电阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。
电路如图2-1所示：2.1.2反激式变换器根据电路的结构形式的不同，脉宽式变换器可分为：正激式、反激式、半桥式、全桥式、推挽式和阻塞式。
所谓反激式是指变压器的初级极性与次级极性相反。
反激式变换效率较高，线路简单，能多路输出。
当开关管VT截止时，变压器初级所积蓄的电能向次级传送，这时变压器的次级绕组下端为负，上端为正，二极管VD正向导通，导通电压经过电容C滤波后向负载RL供给电能。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》课件一、教学目标1. 让学生了解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 使学生掌握开关电源的接线方式、使用注意事项和故障处理方法。
3. 培养学生动手操作开关电源设备的能力，提高学生的实际应用技能。
二、教学内容1. 开关电源的基本概念介绍开关电源的定义、特点和应用领域。
2. 开关电源的工作原理讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
3. 开关电源的主要组成部分介绍开关电源的主要组成部分，如输入端、输出端、开关元件、滤波元件和保护元件等。
4. 开关电源的接线方式讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
5. 使用注意事项强调开关电源使用过程中的安全注意事项，如正确接线、避免过载使用、防止短路等。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 采用演示法，展示开关电源的接线方式和实际操作过程。
3. 采用案例分析法，分析开关电源在使用过程中可能出现的故障和解决方法。
4. 采用小组讨论法，让学生分组讨论开关电源的故障处理技巧。
四、教学准备1. 准备开关电源设备，用于实际操作演示。
2. 准备相关教材、图片和案例资料。
3. 准备投影仪、电脑等教学辅助设备。
五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对开关电源基本概念、工作原理和接线方式的掌握程度。
2. 实操考核：检查学生动手操作开关电源设备的能力。
3. 小组讨论：评估学生在故障处理方面的分析和解决问题的能力。
4. 期末考试：全面测试学生对开关电源知识的掌握情况。
六、教学活动1. 引入新课：通过提问方式引导学生思考开关电源在日常生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解开关电源的基本概念，让学生了解开关电源的定义、特点和应用领域。
3. 讲解开关电源的工作原理，包括输入滤波、开关变换、输出滤波和保护电路等。
4. 讲解开关电源的接线方式，包括串联接线、并联接线和混联接线等。
《开关电源教案》课件
《开关电源教案》课件一、教学目标1. 了解开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
2. 掌握开关电源的优缺点以及应用领域。
3. 学会开关电源的设计与选型方法。
4. 了解开关电源的故障诊断与维护技巧。
二、教学内容1. 开关电源概述定义分类应用领域2. 开关电源工作原理开关电源的基本电路开关元件脉宽调制（PWM）技术3. 开关电源主要组成部分输入滤波器整流器开关变换器输出滤波器保护电路4. 开关电源的优缺点优点缺点5. 开关电源的设计与选型设计考虑因素选型依据三、教学方法1. 讲授法：讲解开关电源的基本概念、工作原理、主要组成部分、优缺点等知识点。
2. 案例分析法：分析实际应用中的开关电源案例，加深学生对知识点的理解。
3. 互动教学法：提问、讨论，激发学生思考，提高课堂参与度。
4. 实践操作法：安排课后实践，让学生动手设计简单的开关电源电路，巩固所学知识。
四、教学资源1. PPT课件：展示开关电源的相关图片、电路图、原理图等。
2. 教材或参考资料：提供详细的开关电源理论知识。
3. 实验设备：用于实践操作，加深对知识的理解。
五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对开关电源基本概念、工作原理等的掌握程度。
2. 课后作业：检查学生对开关电源设计与选型的理解与应用能力。
3. 实验报告：评价学生在实践操作中的表现，包括故障诊断与维护技巧。
4. 综合考试：全面测试学生对开关电源知识的掌握。
六、教学安排1. 课时：本教案共需10课时，每课时45分钟。
2. 课程安排：第1课时：开关电源概述第2课时：开关电源工作原理第3课时：开关电源主要组成部分第4课时：开关电源的优缺点第5课时：开关电源的设计与选型第6课时：开关电源案例分析第7课时：开关电源故障诊断与维护第8课时：实验一：简单开关电源设计第9课时：实验二：开关电源故障诊断与维修七、教学重点与难点1. 教学重点：开关电源的基本概念、工作原理和主要组成部分。
开关电源的优缺点以及应用领域。
开关电源设计(精通型)
开关电源设计（精通型）一、开关电源基本原理及分类1. 基本原理开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。
它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。
在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。
2. 分类（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。
（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。
二、开关电源关键技术与设计要点1. 高频变压器设计（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。
（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。
（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。
2. 开关器件的选择与应用（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。
（2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。
（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。
（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。
3. 控制电路设计（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。
（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。
（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。
三、开关电源设计实例分析1. 确定设计指标输入电压：AC 85265V输出电压：DC 24V输出电流：4.17A效率：≥90%2. 高频变压器设计选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。
3. 开关器件选择根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。
4. 控制电路设计采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。
5. 实验验证搭建实验平台，对设计的开关电源进行测试，验证其性能指标是否符合要求。
直流开关电源设计课设
直流开关电源设计课设
直流开关电源是一种将交流电转换为直流电的电路，其具有工作效率高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于电子设备、工业控制、通信等领域。
以下是一些关于直流开关电源设计课程设计的建议：
1. 设计任务和要求：在开始课程设计之前，需要明确设计任务和要求，如设计一个降压型直流开关电源，输入电压为220V交流电，输出电压为12V直流电，输出电流为5A等。
2. 电路原理图设计：根据设计任务和要求，设计电路原理图，包括主电路、控制电路、保护电路等。
在设计过程中，需要考虑电路的稳定性、可靠性和安全性。
3. 元器件选型：根据电路原理图，选择合适的元器件，如开关管、电感、电容、二极管等。
需要注意元器件的规格参数、性能指标和可靠性。
4. 计算和优化：根据设计任务和要求，进行电路参数的计算和优化，如开关频率、占空比、电感值等。
可以通过模拟仿真软件对计算结果进行验证和优化。
5. 实验调试：根据设计任务和要求，进行实验调试，包括电路板的制作、元器件的安装和调试、实际运行效果的测试等。
6. 报告撰写：在完成实验调试后，撰写课程设计报告，包括设计任务和要求、设计思路和方案、实验结果和分析等。
7. 答辩和评估：在完成课程设计报告后，进行答辩和评估，包括回答问题、展示成果、接受评估和改进建议等。
通过以上的课程设计过程，可以帮助学生深入了解直流开关电源的原理和设计方法，提高实际操作能力和解决问题的能力，同时也可以为学生的后续学习和职业发展提供支持和帮助。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤
1.需求分析（100字）
在设计开关电源之前，首先需要明确设计的目标和需求。
这包括输出电压、输出电流、输入电压范围、效率要求、输出电流稳定性等。
根据不同的需求，确定开关电源的拓扑和参数。
2.电路设计（300字）
在进行电路设计之前，需要选择开关电源的拓扑结构。
常见的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic等。
根据需求和所选拓扑结构，设计主要电路模块包括开关管、滤波电感、修正电容、输出滤波电容等。
3.电路实现（300字）
根据电路设计确定的电路参数，在电路板上布线，连接各个器件和元件。
布线时需考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。
注意分离高压和低压区域，减少互相干扰。
4.性能评估（200字）
完成电路实现后，需要进行性能评估，检验设计是否满足预期需求。
主要评估指标包括输出电压稳定性、负载调整能力、效率、开关频率、静态功耗、温度等。
通过测试数据和实际情况进行比较，查找问题和优化空间。
5.优化（200字）
根据性能评估的结果和问题分析，进行电路的优化。
优化可以包括改进布线、更换元器件、调整控制策略等。
目的是提高电路的性能，使其更加稳定、高效和可靠。
总结：
开关电源设计步骤包括需求分析、电路设计、电路实现、性能评估和优化。
通过明确需求，选择合适的拓扑结构，并根据电路设计参数进行电路实现，然后进行性能评估和优化。
这些步骤相互关联，需要不断地调整和优化，以得到满足需求的高性能开关电源设计。
第1课 开关电源的设计
从市场的角度设计电源
➢ 电源方案的选择： 采用何种工作方式反激、正激、推挽、半
桥、全桥等； ➢ 产品的工作环境：
主要考虑温度、湿度和灰尘等（例如销 往海南的电源和销往黑龙江的就不一样， 一个是注意温度和湿度，另一个要注意温 度和干燥防尘）； ➢ 产品的保护方面考虑。
3/30/2020
3/30/2020
输出直流电压Vo计算
➢ 输出电压为： Vo/Vi = -d/1-d
3/30/2020
电源的技术指标
➢ 线形电源： 工作在线形放大区内；纹波小；电路比较简单； 效率低，35~60%； 形式比较简单，只能用在降压环境下；
➢ 开关电源： 效率高。70~95%； 形式多种多样，升压、降压、升降压等； 适用范围广，40V~480V； 小巧轻便。
➢ 稳压： 稳压管、复合管、三端稳压管（大家设计重点考 虑哪些因素呢？） 注意隔离、端子区分、散热、计算的问题
3/30/2020
开关电源的组成2
➢ PWM控制部分 主要包括：取样、供电、辅助供电、开关
3/30/2020
开关电源的组成3
➢ 输出（滤波、整流、稳压）：
3/30/2020
典型电路的组成
➢ 整流： 半波（电压一般U/2）、全桥（√2U）、倍压 （ 2√2U ）二倍压。
➢ 滤波： 电感、电容 （根据什么特性滤波？） 电流不能突变、电压不能突变。
电压Vo； ➢ 当S截至时，D上负下正，是由L感应的电压所至，
由于没有能量补充，所以电感IL是下降的；
所以：Vo=（Ton/T）×Vin=D × Vin
课后作业：请出计算Buck电路中的电感L 值的公式。
3/30/2020
Boost电路原理图
dsp课程设计直流开关电源设计
dsp课程设计直流开关电源设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解直流开关电源的基本原理，掌握其电路组成及工作过程。
2. 学生能掌握开关电源中关键元器件的作用，如开关器件、滤波器、稳压器等。
3. 学生能了解开关电源设计的基本方法和步骤。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的直流开关电源电路。
2. 学生能运用仿真软件对开关电源电路进行仿真测试，分析并解决常见问题。
3. 学生能通过实际操作，搭建并调试开关电源电路。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电力电子技术的兴趣，增强对开关电源技术在实际应用中的认识。
2. 学生在团队协作中提高沟通与表达能力，培养合作精神。
3. 学生在学习过程中，培养解决问题的能力，增强自信心和自主学习意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程为电子技术专业课程，强调实践性与应用性。
2. 学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，具有较强的动手能力和求知欲。
3. 教学要求：注重理论联系实际，以学生为中心，引导学生主动探究，培养实践能力。
二、教学内容1. 开关电源基本原理：讲解开关电源的工作原理，对比线性电源与开关电源的优缺点，介绍开关电源的转换效率及电磁干扰问题。
教材章节：第一章 开关电源概述2. 开关电源电路组成：分析开关电源的主要电路组成部分，包括开关器件、驱动电路、反馈环路、滤波器等。
教材章节：第二章 开关电源电路组成及工作原理3. 开关电源设计方法：讲解开关电源设计的基本步骤，如确定电源需求、选择开关器件、设计控制环路等。
教材章节：第三章 开关电源设计方法4. 仿真与实际操作：运用仿真软件进行开关电源电路设计、仿真测试及优化，实际操作中搭建并调试开关电源电路。
教材章节：第四章 开关电源仿真与实验5. 常见问题分析：分析开关电源设计中可能遇到的问题，如开关噪声、电压波动、稳定性等，并提出解决方案。
教材章节：第五章 开关电源设计与测试中的问题及解决方法教学进度安排：1. 第1周：开关电源基本原理及优缺点分析2. 第2周：开关电源电路组成及工作原理3. 第3周：开关电源设计方法及步骤4. 第4周：仿真软件操作与实践5. 第5周：实际操作——搭建并调试开关电源电路6. 第6周：常见问题分析及解决方案讨论教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
多路开关电源课程设计
多路开关电源课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多路开关电源的基本原理与功能，掌握其电路组成及各部分的作用。
2. 学生能够运用所学的电路知识，分析并设计简单的多路开关电源电路。
3. 学生了解多路开关电源在实际应用中的优缺点，以及与其他类型电源的比较。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确选择和使用电子元件，搭建并测试多路开关电源电路。
2. 学生通过实践操作，掌握多路开关电源的调试和故障排除方法。
3. 学生能够运用相关软件或工具，进行多路开关电源电路的仿真与优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生积极探索、勇于实践的科学精神，增强学生对电子技术学习的兴趣。
2. 培养学生团队合作意识，学会在团队中分工与协作，共同完成项目任务。
3. 增强学生的环保意识，让学生认识到节能环保在电源设计中的重要性。
课程性质：本课程为电子技术课程的一部分，以实践操作为主，理论教学为辅，旨在培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：本课程面向初中或高中年级学生，学生对电子技术有一定的基础，具备基本的电路知识和操作技能。
教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，引导学生通过实践探索，掌握多路开关电源的设计与应用。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，使每个学生都能在课程中取得进步。
通过课程学习，使学生能够达到以上设定的知识、技能和情感态度价值观目标。
二、教学内容1. 多路开关电源基本原理：包括电源的定义、分类及其工作原理，重点讲解多路开关电源的转换过程和关键性能指标。
2. 电路组成与元件选择：介绍多路开关电源的电路组成，分析各部分功能，学习如何选择合适的电子元件，如开关器件、变压器、整流器件等。
3. 电路设计与搭建：学习多路开关电源电路设计方法，掌握电路图的绘制和解读，实际操作搭建简易的多路开关电源电路。
4. 电路调试与故障排除：学习多路开关电源电路的调试方法，掌握常见故障的排除技巧，提高学生的实际操作能力。
电源开关课程设计
电源开关课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并描述电源开关的基本原理和电路组成；2. 学生能够掌握电源开关的种类、功能及使用方法；3. 学生能够解释电源开关在日常生活和工业中的应用。
技能目标：1. 学生能够正确使用实验器材，进行电源开关的连接和测试；2. 学生能够通过实际操作，分析并解决电源开关使用过程中出现的问题；3. 学生能够运用所学知识，设计简单的电源开关电路。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电源开关及相关电子元件的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作的安全性和规范性；3. 增强学生的环保意识，认识到合理使用电源开关对节能环保的重要性。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，以实践操作为主，理论讲解为辅。
学生特点：五年级学生，具备一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，培养学生的问题分析和解决能力。
通过课程目标的具体分解，使学生在掌握知识的同时，提升技能和情感态度价值观。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 电源开关基本原理及电路组成- 电路的基本概念和电路图表示方法；- 电源开关的原理、种类及功能；- 电路中的电流、电压、电阻的关系。
2. 电源开关的使用及实践操作- 实验器材的认识和使用方法；- 电源开关的连接和测试；- 常见电源开关故障分析与排除。
3. 电源开关在实际应用中的案例分析- 日常生活和工业中电源开关的应用实例；- 节能环保型电源开关的设计理念；- 安全使用电源开关的注意事项。
教学大纲安排如下：第一课时：电源开关基本原理及电路组成第二课时：电源开关的使用及实践操作第三课时：电源开关在实际应用中的案例分析教材章节：第一章：电子技术基础第二节：电源开关及其应用教学内容进度：第一课时：完成电源开关基本原理及电路组成的学习；第二课时：进行电源开关的使用及实践操作，分析常见故障；第三课时：结合实际案例，了解电源开关在不同领域的应用，探讨节能环保设计理念。
模拟电子技术课程设计——开关电源
开关电源课程设计目录1.课程设计的任务及要求1.1课程设计任务1.2课程设计要求2.课程设计的方案及选择2.1方案一2.2方案二2.3方案选择3.框内电路设计3.1信号产生电路3.2功率开关3.3滤波电路3.4反馈电路3.5保护电路4.整体电路仿真及计算4.1总电路图4.2 EWB仿真5.电路草图6.电路实际调试中的问题及解决方案7.器件表8.心得体会9.参考文献1.课程设计的任务及要求1.1 课程设计任务降压DC-DC变换（开关电源）1.2 课程设计要求1、12V输入- 5V/1A输出2、1A输出电压跌落小于等于30mv3、1A输出电压纹波Vopp小于等于50mv4、1A输出电压尖峰Vop小于等于200mv5、效率大于等于70%2.课程设计的方案及选择2.1方案一驱动方式DC-DC转换电路首先通过一个信号产生电路产生12V方波信号，再通过功率开关，以及滤波电路，将该方波信号转换为一个直流信号，最后通过反馈控制来使其输出稳定5V电压。
同时，为了避免电流过大，我们设置一个保护电路。
结构图控制占空比（上拉电阻1K-几K，不宜过大）F信号产生电路功率开关滤波电路原理将平均输出电压予以降低，可以将输入接在输出端，通过调节其输出电压来达到调节负载之目的，以保护输出电压在其最大功率点的电压和电流处。
2.2方案二自激DC-DC 降压电路 结构图：2.3方案选择本次试验我选择的是方案一，分析如下：器件方面：方案一较方案二需要更多的原件，方案二占有一定优势； 实际操作方面：方案一较方案二更易理解、操作。
综上所述，我们不难发现两种方案都各有各的特点，但方案一可以让我更进一步地掌握一些基础知识，以及锻炼自我调试方面的实际能力，因此选择方案一。
信号产生电路功率开关滤波电路反馈电路3.框内电路设计3.1信号产生电路此部分电路采用了555芯片，3端输出频率，占空比应为85%以上。
其中555芯片是一种具有广泛用途的单片集成电路，只要在其外部接上能够适当的电阻、电容等元件，就可以方便的构成施密特触发器、多谐振荡器等脉冲信号的产生和变换电路及其他应用电路。
开关电源课程设计
开关电源课程设计
开关电源课程设计
开关电源是一种简单易行的供电方式，是指在电路中通过开关控制或调节电压来控制
一条线路的电路，它能够提供稳定的电源给电子设备，是日常使用的重要电气设备之一。
该课程的目的是让学生了解开关电源的基本原理，掌握开关电源设计的基本方法。
主
要内容包括：
1. 介绍开关电源的基本原理，包括对比不同开关芯片的特点、结构及工作原理；
2. 学习电路参数计算，分析电流和电压之间的关系，掌握电源设计的基本原理；
3. 学习开关电源安全设计，了解简单的开关电源系统调节电路、保护电路和遥控电
路的原理；
4. 通过实物实验，加深对电路理论的学习，熟悉开关电源系统的设计、安装、调试
和维护；
5. 介绍开关电源的应用，如太阳能系统、工控系统、汽车电子系统等，掌握节能效率。
本课程将系统地展示开关电源的相关知识，旨在提高学生对开关电源及其设计、调试、应用及维护的能力，促进对开关电源的深入学习与研究。
acdc电源开关课程设计
ac dc电源开关课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解AC和DC电源的基本概念，掌握它们的特性及在日常生活中的应用。
2. 学生能掌握电源开关的工作原理，了解其内部电路组成。
3. 学生能了解并区分不同类型的电源开关，如继电器、晶体管和集成电路等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确选择合适的电源开关，并设计简单的电路。
2. 学生能够通过实验操作，检测并解决电源开关故障。
3. 学生能够运用信息技术工具，如电路仿真软件，进行电源开关电路的设计与测试。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生树立安全意识，遵守实验室规章制度，养成良好的实验操作习惯。
3. 学生在小组合作中，培养团队协作精神，尊重他人意见，共同完成任务。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电子技术基础课程，旨在帮助学生掌握电源开关的基本知识和应用。
学生处于初中年级，对电子技术有一定的好奇心，动手能力强。
教学要求注重实践与理论相结合，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高其电子技术水平。
课程目标分解为具体的学习成果，以便后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 引言：电源开关在日常生活中的重要性，介绍AC和DC电源的基本概念及其区别。
- 教材章节：第一章第一节- 内容：交流电与直流电的定义、特性及应用。
2. 电源开关原理及分类- 教材章节：第一章第二节- 内容：电源开关工作原理，如继电器、晶体管、集成电路等开关的分类及特点。
3. 电源开关电路设计- 教材章节：第二章- 内容：电路设计基础，电源开关在电路中的应用，如何选择合适的电源开关。
4. 实践操作：电源开关电路搭建与测试- 教材章节：第三章- 内容：实验器材准备，电路搭建步骤，电源开关功能测试及故障排查。
5. 电源开关应用案例分析- 教材章节：第四章- 内容：分析实际生活中的电源开关应用案例，提高学生理论联系实际的能力。
开关电源课程设计结论
开关电源课程设计结论一、课程目标知识目标：1. 学生能理解开关电源的基本工作原理，掌握其主要组成部分及功能。
2. 学生能描述开关电源在不同应用场景中的优缺点，并解释其重要性。
3. 学生能掌握开关电源的关键参数及其对电源性能的影响。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并设计简单的开关电源电路。
2. 学生能运用实验方法，测试并优化开关电源的性能。
3. 学生能运用相关软件工具，进行开关电源电路的仿真和计算。
情感态度价值观目标：1. 学生对电子技术产生兴趣，提高学习积极性，培养创新意识和动手能力。
2. 学生树立节能环保意识，认识到开关电源在节能减排方面的重要性。
3. 学生培养团队协作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为电子技术领域的一门实践性课程，旨在帮助学生掌握开关电源的基本原理和设计方法。
学生特点：本年级学生具有一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践，但理论知识掌握程度不一。
教学要求：结合学生特点，课程注重理论与实践相结合，强调动手实践和实际应用，提高学生的综合能力。
通过分解课程目标，使学生在学习过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 开关电源基本原理- 纵向开关电源与横向开关电源的工作原理- 开关电源的主要组成部分及其功能2. 开关电源电路分析与设计- 开关电源电路的拓扑结构- 开关电源电路的关键元件选型与应用- 开关电源电路的设计方法和步骤3. 开关电源性能测试与优化- 开关电源性能参数及其测试方法- 电路优化策略及其实践应用4. 开关电源仿真与计算- 介绍开关电源仿真软件及应用- 开关电源电路的仿真分析与计算方法5. 开关电源在实际应用中的案例分析- 开关电源在各类电子设备中的应用案例- 开关电源的优缺点分析及改进措施教学内容安排与进度：1. 第1-2周：开关电源基本原理及主要组成部分的学习2. 第3-4周：开关电源电路分析与设计方法的学习3. 第5-6周：开关电源性能测试与优化的实践操作4. 第7-8周：开关电源仿真与计算的学习及实践5. 第9-10周：开关电源在实际应用中的案例分析及总结教材章节关联：1. 教材第3章：开关电源基本原理与电路分析2. 教材第4章：开关电源设计方法与性能测试3. 教材第5章：开关电源仿真与计算4. 教材第6章：开关电源在实际应用中的案例分析与实践经验总结三、教学方法1. 讲授法：- 对于开关电源的基本原理、电路分析及设计方法等理论知识，采用讲授法进行教学，结合多媒体课件，使抽象的理论形象化，便于学生理解。
《开关电源设计》课件
电感的计算
根据电路要求计算合适的电 感值，需要考虑输入输出电 压、电流、开关频率等参数 。
电阻的选择与计算
根据电路要求选择合适的电 阻，需要考虑其阻值、功率 、精度等参数，并根据电路 参数计算出所需的阻值。
开关电源的优化设计方法
提高效率
采用低损耗元件、优化电路结构、降低热损 耗等方法提高效率。
降低噪音
3
AFR（年度故障率）
设备在单位时间内发生故障的概率。
影响开关电源可靠性的因素
元器件质量
元器件的品质和可靠性直接影响开关电源的寿命和稳定性。
电路设计
合理的电路设计能够提高开关电源的稳定性和可靠性。
制造工艺
制造工艺的精细程度和质量控制影响产品的可靠性和稳定性。
环境因素
温度、湿度、灰尘等环境因素对开关电源的可靠性产生影响。
全桥式开关电源
适用于大功率、要求输出电压 较高的场合。具有输出电压高
、效率高的特点。
开关电源的元件选择与计算
开关管的选择
根据电路要求选择合适的开 关管，如MOSFET、IGBT等 ，需要考虑其额定电压、电 流、开关频率等参数。
滤波电容的选择
根据输出电压的要求选择合 适的滤波电容，需要考虑其 容量、耐压、温度系数等参 数。
详细描述
开关电源是一种将电能进行高效转换的设备，通过控制开关管的工作状态，实 现电压和电流的调节。它具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点，因 此在许多领域得到广泛应用。
开关电源的应用领域
总结词
开关电源广泛应用于通信、计算机、工业控制、医疗器械等 领域。
详细描述
开关电源具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻等特点， 因此在许多领域得到广泛应用。它广泛应用于通信、计算机 、工业控制、医疗器械等领域，为各种电子设备提供稳定的 电源供应。
开关电源matlab课程设计
开关电源matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解开关电源的基本原理，掌握其工作流程及关键参数；2. 学会使用MATLAB软件进行开关电源的仿真与设计；3. 掌握开关电源电路的建模方法，能够运用MATLAB进行模型搭建与分析。
技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成开关电源的MATLAB仿真实验；2. 能够运用MATLAB软件解决开关电源设计中的实际问题，提高实际操作能力；3. 通过课程学习，培养学生动手实践、团队协作和问题解决的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电力电子技术及MATLAB软件的兴趣，提高学生的学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与创新，养成良好的学习习惯；3. 引导学生关注开关电源在实际应用中的节能环保作用，提高学生的社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论联系实际，培养学生运用MATLAB软件解决开关电源设计问题的能力。
学生特点：学生具备一定的电路基础知识，对MATLAB软件有一定的了解，但对开关电源的深入研究和实践操作经验不足。
教学要求：结合学生特点，课程要求教师采用任务驱动、案例教学等方法，引导学生主动参与，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于开关电源的设计与优化，提高综合素质。
二、教学内容1. 开关电源基本原理：介绍开关电源的工作原理、类型及性能指标，结合教材相关章节，让学生掌握开关电源的基础知识。
2. MATLAB软件入门：回顾MATLAB软件的基本操作，重点讲解仿真、建模及分析等功能，为后续课程打下基础。
3. 开关电源电路建模：讲解开关电源电路的建模方法，指导学生运用MATLAB软件进行模型搭建，结合教材实例进行分析。
4. 开关电源MATLAB仿真：详细介绍开关电源的MATLAB仿真步骤，包括电路图绘制、参数设置、仿真分析等，使学生能够独立完成仿真实验。
5. 开关电源设计实例：选取具有代表性的开关电源设计实例，引导学生运用所学知识解决问题，提高实际操作能力。
开关电源课程设计
开关电源课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握开关电源的基本原理、性能、设计和应用。
具体包括：1.知识目标：（1）了解开关电源的基本概念、分类和特点；（2）掌握开关电源的工作原理、电路结构和关键元件；（3）熟悉开关电源的设计方法和应用领域。
2.技能目标：（1）能够分析开关电源的基本性能指标；（2）具备开关电源电路分析和设计的基本能力；（3）学会使用相关仪器仪表进行开关电源的调试和维护。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对电子技术的兴趣和好奇心，激发学生学习开关电源的积极性；（2）培养学生团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力；（3）培养学生具备创新意识，鼓励学生进行发明创造。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.开关电源的基本概念、分类和特点；2.开关电源的工作原理、电路结构和关键元件；3.开关电源的设计方法与应用领域；4.开关电源的基本性能指标及其分析方法；5.开关电源电路的调试和维护技巧。
三、教学方法为了实现教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解开关电源的基本概念、原理和设计方法；2.讨论法：引导学生探讨开关电源的性能优化和应用领域；3.案例分析法：分析实际开关电源电路，让学生了解开关电源在实际工程中的应用；4.实验法：让学生动手搭建开关电源电路，培养学生的实践操作能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的开关电源教材，为学生提供系统、全面的知识体系；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备；3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：准备充足的开关电源实验设备，确保每位学生都能动手实践。
五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，以考察学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的知识掌握程度和应用能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电气与电子信息工程学院《电力电子装置设计与制作课程设计报告》课设名称：开关直流升压电源（BOOST）设计专业名称：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：指导教师：课设时间：课设地点：电气与电子信息工程学院《电力电子装置设计与制作》课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作部门：一、课程设计题目：开关直流升压电源（BOOST）设计二、课程设计内容根据题目选择合适的输入输出电压进行电路设计，在Protel或OrCAD软件上进行原理图绘制；满足设计要求后，再进行硬件制作和调试。
如实验结果不满足要求，则修改设计，直到满足要求为止。
题目：开关直流升压电源（BOOST）设计主要技术指标：1）输入交流电压220V（可省略此环节）。
2）输入直流电压在11-12V之间。
3）输出直流电压17V，输出电压纹波小于2%。
4）输出电流1A。
5）采用脉宽调制PWM电路控制。
目录摘要 (5)第一章方案选择和方案论证 (7)1.系统方案设计 (7)2.方案论证 (7)第二章主电路计算和器件选择 (8)1.设计要求 (8)2.选择开关管的频率 (8)3.占空比计算 (8)4.电感的计算(按D=35.29%) (8)5.电容的计算 (8)6.电感峰值电流的计算(按D=35.29%) (8)7.开关管的选择 (8)8.开关损耗的计算(按D=35.29%) (9)9.二极管的选择 (9)10.电阻的计算 (9)第三章系统功能及原理 (10)1.系统功能 (10)2. boost电路工作原理 (10)第四章各模块的功能和原理 (13)1. TL494工作原理 (13)2. 开关频率的计算 (13)第五章 MATLAB仿真 (15)1.仿真原理图 (15)2.仿真结果 (15)3.仿真结果分析 (16)第六章实验结果以及分析 (17)1.实验结果 (17)2.结果分析 (17)第七章硬件电路 (18)1.焊接电路主电路图 (18)2.焊接电路控制电路图 (18)3.焊接实物图 (19)第八章总结 (20)参考文献 (20)摘要提高转换器(升压转换器)是一个DC-to-DC电源转换器的输出电压大于输入电压。
它是一个类的开关电源(smp)至少含有两个半导体(二极管和晶体管)和至少一个储能元件,电容,电感器,或两者的组合。
过滤器由电容器(有时结合电感)通常添加到转换器的输出,以减少输出电压纹波。
提高转换器的基本原理。
开关通常是一个MOSFET、IGBT或者是机器。
概述电压的提高转换器可以来自任何合适的直流源,如电池、太阳能电池板、整流器和直流发电机。
这一过程变化一个直流电压不同的直流电压称为直流直流转换。
提高转换器是一个直流对直流转换器的输出电压大于源电压。
提高转炉有时被称为一个升压转换器,因为它“步骤”源电压。
自(P=VI)必须节约用电,输出电流低于源电流。
历史为了效率高,smp开关必须打开或关闭快速和较低的损失。
的出现,一个商业半导体开关在1950年代代表一个重要的里程碑,让smp如boost变换器成为可能。
直流对直流转换器主要是在1960年代早期,当半导体开关已经变得可用。
航空航天工业需要小,重量轻,高效的电力转换器导致了转换器的快速发展。
切换系统如smp设计挑战,因为他们的模型依赖于一个开关是否打开或关闭。
r·d·麦德布鲁克从加州理工学院在1977年出版的今天使用的模型直流对直流转换器。
麦德布鲁克平均每个开关状态的电路配置状态空间平均技术。
这简化了两个系统。
新模型导致深刻的设计方程,帮助smp的增长。
关键词：斩波电路、BOOST电路A boost converter (step-up converter) is a DC-to-DC power converter with an output voltage greater than its input voltage. It is a class of switched-mode power supply (SMPS) containing at least two semiconductors (a diode and a transistor) and at least one energy storage element, a capacitor, inductor, or the two in combination. Filters made of capacitors (sometimes in combination with inductors) are normally added to the output of the converter to reduce output voltage ripple.The basic schematic of a boost converter. The switch is typically a MOSFET, IGBT, or BJT.OverviewPower for the boost converter can come from any suitable DC sources, such as batteries, solar panels, rectifiers and DC generators. A process that changes one DC voltage to a different DC voltage is called DC to DC conversion. A boost converter is a DC to DC converter with an output voltage greater than the source voltage. A boost converter is sometimes called a step-up converter since it “steps up” the source voltage. Since power () must be conserved, the output current is lower than the source current.HistoryFor high efficiency, the SMPS switch must turn on and off quickly and have low losses. The advent of a commercial semiconductor switch in the 1950s represented a major milestone that made SMPSs such as the boost converter possible. The major DC to DC converters were developed in the early 1960s when semiconductor switches had become available. The aerospace industry’s need for small, lightweight, and efficient power converters led to the converter’s rapid development.Switched systems such as SMPS are a challenge to design since their models depend on whether a switch is opened or closed. R. D. Middlebrook from Caltech in 1977 published the models for DC to DC converters used today. Middlebrook averaged the circuit configurations for each switch state in a technique called state-space averaging. This simplification reduced two systems into one. The new model led to insightful design equations which helped the growth of SMPS.第一章方案选择和方案论证1.系统方案设计本系统采用闭环控制需要对一直流电源进行直流斩波，通过控制开关管的导通时间，来控制最终输出的电压。
整个系统包括BOOST主电路、闭环调节模块、电压反馈模块。
系统方框图如图1所示：图1 系统方框图2.方案论证闭环控制系统输出电压由给定电压决定，当给定电压与反馈电压不相等时积分电容就不断地冲放电改变电压调节器的输出从而改变可输出的PWM波的占空比进而改变输出电压的大小，方案可行。
第二章主电路计算和器件选择1.设计要求1）输入交流电压220V（可省略此环节）。
2）输入直流电压在11--12V之间。
3）输出直流电压17V ，输出电压相对变化量小于2%。
4）输出电流1A 。
5）采用脉宽调制PWM 电路控制。
2.选择开关管的频率本设计选择20KHz 的开关管3.占空比计算DU U i o -=11（3-1） 得D=29.41%--35.29%4.电感的计算(按D=35.29%)532o 21028.621020117)3529.01(3529.02)1(-⨯=⨯⨯⨯-=-≥osI T U D D L （3-2）取H L μ63=5.电容的计算F U f D I C o 53max max 1019.5%2171020%29.351-⨯=⨯⨯⨯⨯=∆≥（3-3） 取F C μ52=6.电感峰值电流的计算(按D=35.29%)A LTD D U I o L 08.3)1(=-=∆ (3-4)7.开关管的选择Mosfet 开关损耗小，开关速度快，所以适用于高频切换的场合；IGBT 导通压降低，耐压高，所以适用于高压大功率场合。
一般而言，IGBT 的正压驱动在15V 左右，而Mosfet 建议在10—12V 左右。
所以从功耗的角度来说，选择Mosfet 。
Mosfet 的型号为IFR540N, IFR540N 的极限电压为100V ，极限电流为27A ，功率为120W ，导通电阻为Ω=m R on ds 44)(,V U DS 100=,A I DSS μ25=,满足设计条件。
8.开关损耗的计算(按D=35.29%)W D R I D D R I P on ds on ds d on 3)(2)(21059.4)21(-⨯=∆==(3-5)W D I U P DSS DS off 36106.1%)29.351(1025100)1(--⨯=-⨯⨯⨯=-= (3-6)9.二极管的选择选择FR602, FR602的最大反向电压为100V ，最大正向电流为6A,满足条件。