一种高精度的自激式多路输出稳压开关电源的设计
一种多路输出的高效率开关电源设计
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｎ ｏ ． ２ ４ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ６ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘 要 ：伴 随着 电子 系统 功 能 多 元化 、 结构 小型 化 的 发展 趋 势 ，要 求 开 关 电源在 满足 体 积 的 条件下 ，能够 实现 多路 输 出以满 足 系统 使 用要 求 。针 对 该 分析 ，文章介 绍 了一 种 基 于Ｔ Ｉ 公 司的
Ｔ Ｐ Ｓ ４ ０ ０ ５ ５ Ｐ ＷＰ控 制 器及Ｌ ＭＺ １ ４ ２ ０ ３ 电源模 块开 发 的多路 非 隔 离ＤＣ ／ ＤＣ变换 器的工作原理 及设 计方
Ａ Ｈｉ ｇ ｈ － － ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎｃ ｙ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ－ － Ｍｏ ｄ ｅ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｓｕ ｐｐ ｌ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｍ ｕｌ ｉ－ ｔ － ｃ ｈａ ｎｎ ｅ ｌ Ｏｕｔ ｐｕ ｔ
ＬＩ Ｗｅ ｎ ｈ ａ ｏ ， ＤＵ Ｐｅ ｉ ｄ ｅ ， ＹＩ Ｎ Ｈｕ ａ
法 ，重 点阐述 了该型 变换 器在研 制过程 中的技 术难点及其解决 办法。最后 采 用该方案设 计 了一 个实
验 电路 。仿真和实验 电路 测试 结果表 明，分析设计满足要 求。
关键词 ：同步整流 ；Ｂ ｕ ｃ ｋ ；正 负电源输 出；多路 中图分类号 ：Ｔ Ｎ ４ ０ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ８ １ — １ ０ ７ ０（ ２ ０ １ ３ ）１ １ － ０ ０ ２ ４ － ０ ４
多路输出开关电源的设计和应用
多路输出开关电源的设计及应用原则1 引言对现代电子系统，即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲，其电源电压一般也要由＋5V，±15V或±12V等多路组成，而对较复杂的电子系统来讲，实际用到的电源电压就更多了。
目前主要由下述诸多电压组合而成：＋3.3V，＋5V，±15V，±12V，－5V，±9V，＋18V，＋24V、＋27V、±60V、＋135V、＋300V、－200V、＋600V、＋1800V、＋3000V、＋5000V（包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源）等。
不同的电子系统，不仅对上述各种电压组合有严格的要求，而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求，如电压精度，电压的负载能力（输出电流），电压的纹波和噪声，起动延迟，上升时间，恢复时间，电压过冲，断电延迟时间，跨步负载响应，跨步线性响应，交叉调整率，交叉干扰等。
2 多路输出电源对于电源应用者来讲，一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的，即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值，无论系统的各路负载特性如何变化，而各路电源电压依然精确无误。
仅就这一点来讲，目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。
为了更进一步说明多路输出电源的特性，首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。
从图1可以看到，真正形成闭环控制的只有主电路Vp，其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。
从控制理论可知，只有Vp无论输入、输出如何变动（包括电压变动，负载变动等），在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度（一般优于0.5％），也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。
对Vaux1，Vaux2而言，其精度主要依赖以下几个方面：1）T1主变器的匝比，这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np32）辅助电路的负载情况。
3）主电路的负载情况。
注：如果以上3点设定后，输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。
一款多路输出单端反激式开关电源的电路设计方案
多路输出电源对于电源应用者来讲，一般都希望其所选择的新巨电源产品为“傻瓜型”的，即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值，无论系统的各路负载特性如何变化，而各路电源电压依然精确无误。
仅就这一点来讲，目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。
为了更进一步说明多路输出电源的特性，首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。
从图1可以看到，真正形成闭环控制的只有主电路Vp，其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。
从控制理论可知，只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动，负载变动等)，在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%)，也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。
对Vaux1，Vaux2而言，其精度主要依赖以下几个方面：1)T1主变器的匝比，这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np32)辅助电路的负载情况。
3)主电路的负载情况注：如果以上3点设定后，输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。
图1在以上3点中，作为一个具体的开关电源变换器，主变压器匝比已经设定，所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。
在开关电源产品中，有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性，即就是交叉负载调整率。
为了更好地讲述这一问题，先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。
电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1)测试仪表及设备连接。
2)调节被测电源变换器的输入电压为标称值，合上开关S1、S2…Sn，调节被测电源变换器各路输出电流为额定值，测量第j路的输出电压Uj，用同样的方法测量其它各路输出电压。
3)调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值，测量第j路的输出电压ULj。
4)按式(1)计算第j路的交叉负载调整率SIL。
SIL=×100%(1)式中：ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时，Uj与该路输出电压ULj之差的绝对值；Uj为各路输出电流为额定值时，第j路的输出电压。
多路输出反激式开关电源的设计
多路输出反激式开关电源的设计作者：练新平来源：《科技与创新》2019年第08期摘要：多路输出反激式开关电源主要是以UC3844作为控制核心，详细设计了缓冲吸收、EMI滤波、启动与驱动、高频变压器等多种具体模块电路，并对开关电源电路参数进行优化设计，验证设计样机的合理性。
关键词：多路输出;反激式开关电源;技术参数;变压器中图分类号：TN86文献标识码：ADOI：10.15913/ki.kj ycx.2019.08.0581 系统设计l.l 电源设计此次设计的开关电源技术参数如下：输入电压220V，输出电压+5 V/2A;+24 V/lA;±15V/0.5A;12 V/0.2A;纹波小于l%;输出功率为52W。
该开关电源应用在电机控制中。
12V输出绕组为芯片UC3844供电，15V为IGBT逆变器供电，24V为继电器供电;5V绕组为输出绕组，不仅能够稳压，还能够作为电机控制所应用的数字5V电源。
其中Tl为高频变压器，该电路输入为220V交流，在整桥整流滤波之后，在变压器输入端达到300 V直流电压。
经过芯片PWM脉宽控制稳压之后，能够得到5路输出。
1.2 变压器设计在设计开关电源时需要注重变压器设计，电源性能会直接影响变压器设计合理性。
变压器输出功率和输入功率估算方面，按照输出电压和输出电流设计大小对总输出功率进行计算，公式如下：通常情况下，KRP数值为0.4，如果交流输入电压为230 V，则数值选取为0.6.单片反激开关电源在CCM模式下连续运行。
充分考虑器件资料，则开关电源设计KRP数值选择为0.7.确定变压器磁芯尺寸。
相比于成品电感来说，磁性元件电感在设计期间需要增加气隙从而加强磁芯储存能量的能力，如果不存在气隙，磁芯在存储少量能量之后就会出现饱和。
在增加气体比较大，则会相应加多匝数，从而加大绕组铜耗。
其次，增加匝数会相应加大绕组占用窗口的面积。
因此在实际设计期间需要考虑多种因素，利用下式进行计算：在变压器设计期间要考虑体积和铜耗问题，因此可以将上式r值设置在0.5，代入公式中可得，磁芯尺寸在7.109 m3。
多路输出反激式开关电源的设计与实现
1.付晓翠一种直流开关稳压稳流电源的设计[期刊论文]-宿州学院学报 2014(05)
2.邹贤,赵新龙,鲁文其不同模式下反激式开关电源的分析[期刊论文]-浙江理工大学学报(自然科学版)
2014(01)
3.闫静静,赵艳雷,王传晓,魏忠彩,曹丹丹电缆充气设备的电源系统设计[期刊论文]-山东理工大学学报(自然科学版) 2014(03)
引用本文格式:牛力多路输出反激式开关电源的设计与实现[学位论文]硕士 2012
陕西科技大学
硕士学位论文
多路输出反激式开关电源的设计与实现
姓名:牛力
申请学位级别:硕士
专业:控制工程
指导教师:史永胜
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1205
多路输出反激式开关电源的设计与实现
作者:牛力
学位授予单位:陕西科技大学
多路输出开关电源的设计及应用原则
多路输出开关电源的设计及应用原则多路输出开关电源是一种电力电子设备，它可以从交流电源中提供多个不同电压和电流的直流电输出。
在设计和应用多路输出开关电源时，有几个重要的原则需要考虑。
1. 选定合适的开关电源拓扑结构：多路输出开关电源可以采用多种拓扑结构，例如非隔离型Buck、Boost、Buck-Boost和隔离型Flyback、Forward等。
选择合适的拓扑结构需要考虑输出电压、输出功率和成本等因素。
2. 合理设计输出电压和电流的等级：多路输出开关电源通常需要提供不同电压和电流级别的输出。
在设计时，应根据实际需求合理确定输出电压和电流的等级，并确保满足负载的功率需求。
3. 增加输出电压和电流的调节功能：多路输出开关电源应具备电压和电流的调节功能，以满足不同负载的需求。
可以通过采用可调电压稳压器（例如LM317）或数字控制芯片（例如TL494）来实现。
4. 合理设计电源滤波电路：多路输出开关电源需要具备良好的电源滤波电路，以降低输入和输出端的电磁干扰。
可以采用电容、电感和磁珠等元件来设计滤波电路，并确保滤波效果良好。
5. 保证输出电压和电流的稳定性：输出电压和电流的稳定性是多路输出开关电源设计中的重要指标。
可以采用反馈控制回路和稳压芯片等来保证输出电压和电流的稳定性。
多路输出开关电源的应用范围广泛，常见应用包括：1. 电子设备：多路输出开关电源可以为电子设备提供不同电压和电流的直流电源，例如计算机、通信设备、工业自动化设备等。
2. 医疗设备：多路输出开关电源可以为医疗设备提供稳定、可靠的电源，例如医用仪器、电子监护设备等。
3. 光电设备：多路输出开关电源可以为光电设备提供适合的电压和电流，例如LED照明、激光器、光纤通信设备等。
4. 电源适配器：多路输出开关电源可以用作电源适配器，为各种便携电子设备充电，例如手机、平板电脑、笔记本电脑等。
需要注意的是，在使用多路输出开关电源时，应确保正确安装和连接，避免电气安全问题。
多路输出反激式开关电源的反馈环路设计
多路输出反激式开关电源的反馈环路设计引言开关电源的输出是直流输入电压、占空比和负载的函数。
在开关电源设计中，反馈系统的设计目标是无论输入电压、占空比和负载如何变化，输出电压总在特定的范围内，并具有良好的动态响应性能。
电流模式的开关电源有连续电流模式(CCM)和不连续电流模式(DCM)两种工作模式。
连续电流模式由于有右半平面零点的作用，反馈环在负载电流增加时输出电压有下降趋势，经若干周期后最终校正输出电压，可能造成系统不稳定。
因此在设计反馈环时要特别注意避开右半平面零点频率。
当反激式开关电源工作在连续电流模式时，在最低输入电压和最重负载的工况下右半平面零点的频率最低，并且当输入电压升高时，传递函数的增益变化不明显。
当由于输入电压增加或负载减小，开关电源从连续模式进入到不连续模式时，右半平面零点消失从而使得系统稳定。
因此，在低输入电压和重输出负载的情况下，设计反馈环路补偿使得整个系统的传递函数留有足够的相位裕量和增益裕量，则开关电源无论在何种模式下都能稳定工作。
1 反激式开关电源典型设计图l是为变频器设计的反激式开关电源的典型电路，主要包括交流输入整流电路，反激式开关电源功率级电路(有PWM控制器、MOS管、变压器及整流二极管组成)，RCD缓冲电路和反馈网络。
其中PWM控制芯片采用UC2844。
UC2844是电流模式控制器，芯片内部具有可微调的振荡器(能进行精确的占空比控制)、温度补偿的参考基准、高增益误差放大器、电流取样比较器。
开关电源设计输入参数如下：三相380V工业交流电经过整流作为开关电源的输入电压Udc，按最低直流输入电压Udcmin 为250V进行设计；开关电源工作频率f为60kHz，输出功率Po为60W。
当系统工作在最低输入电压、负载最重、最大占空比的工作情况下，设计开关电源工作在连续电流模式(CCM)，纹波系数为0．4。
设计的开关电源参数如下：变压器的原边电感Lp=4．2mH，原边匝数Np=138；5V为反馈输出端，U5V=5V，负载R5=5Ω，匝数N5V=4，滤波电容为2个2200μF／16V电容并联，电容的等效串联电阻Resr=34mΩ；24V输出的负载R24=24Ω，匝数N24V=17；15V输出的负载R15=15Ω，匝数N15V=1l；一1 5V输出的负载R-15V=15Ω，匝数N-15V=11。
一种多输出开关电源的设计
Vm in = (2 × V
2 ACm in
Vm ax =
2 × VACm ax )
( 2)
) -
1 - tc ) 2 fL
η ×C in
( 1)
式中 , tc 桥 式 整 流 最 大 额 定 导 通 时 间 , 在 工 频 50Hz、 单相桥式整流的情况下 , 取 tc = 3m s。最终 μF /400V。 确定 C4 = 330 3 ) PWM 变换电路 PWM 控制电路与功率开关部分的集成化可 使得电源小型化 、 成本下降 、 可靠性提高 。 TO PS2 w itch 2GX 系列智能功率开关集成了功率开关 、 检 测电路 、 保护电路 、 驱动电路和必要的外围电路 , 其基本工作方式为 PWM 电压型 , 只是在接近空 载时才自动输入 ON /O FF 型 工作 状态 。根 据电 路设计 要 求 , 参 考 芯 片 效 率 与 输 出 功 率 关 系 曲 线 ,本次设计中选用 TO P250Y 作为 PWM 变换控 制芯片 。 初级箝位电路可限制 TOP250Y的峰值漏源极 电压 。考虑到设计要求 , 采用由瞬态电压抑制器 ( TVS)和超快恢复二极管 ( VD ) 构成的箝位电路 。 该方案有所需元件数量少 、 所占印制板而积小的优 点 。为提高效率 ,箝位齐纳管的电压至少应是输出 反射电压的 115 倍 , 齐纳箝位 VOR 的值最好小于 135V ,以缩短漏电尖峰传导时间并实现齐纳二极 管的绝对容差和温差 , 故 TVS 选 P6KE200A , 其电 压 U = 200V。在 PWM 开关关断瞬间 ,综合考虑变 压器漏感产生的尖峰电压 、 原边感应的反向电动 势 ,以及直流母线最高电压 , 故 VD 选择反向耐压 为 600V 的超快恢复二极管 B YV26C。 4 )高频变压器设计 高频变压器在本电路中起到变压兼有隔离 、 限
一种高精度的自激式多路输出稳压开关电源的设计
２ １ ７月 ２ ０ ０年 ５日第 ２ ７卷第 ４期
Ｔｅｅ ｏ Ｐ ｗｅ ｃ ｎ ｌｇ ｌｅ ｍ ｏ ｒＴｅｈ ｏｏ ｙ Ｊ １ ５ ０ ｕ．２ ，２ １ ０，Ｖｏ．２ ． １ ７Ｎｏ ４
文章编号： ０— ６ （ １）４ ０６ ３ １ ９ ６４２ ００— ４— ０ ３ ０ ０ ０
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｏ ｏ ｏ ｉｓ ｅｆｅ ｃｔ ｔ ｎ ｓ ｔ ｈ ｎ ｄ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ；ｈ ｇ ｗｉｃ ｉ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ；ｄ ｔ － ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｗｅ ｕ ｐｙ ｔ ｐ ｌ ｇ ｅ ；ｓ ｌ ｘ ｉ ｉ ｗｉ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ － ａｏ ｃ ｉ ｈ ｓ ｔｈ ｎ ｒ ｑ ｅ ｃ ｕ ｙ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｓ ｌ ｅ ｃｔ ｄ ｓ ｔ ｈ ｎ ｄ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｔ ｕ ｔ ｏ ｔ ｕ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｏ ｅ ，ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｈ ｇ － ｒ ｃ ｓ ｅｆ ｘ ｉ ｗｉｃ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｗｉ ｍ ｌｉ ｕ ｐ ｔｈ ｓｂ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｏ ｅ ｈ —
ｃ ｃｅ ｙｌ
０ 引 言
开关 电源 是一种利 用开关 功率器 件并 通过功 率变 换技术 而制成 的直 流稳 压 电源 。它 具 有 体积 小 、 量 重 轻、 效率 高 、 电 网 电压 及 频 率 的变 化 适 应 性 强 的特 对 点 。开关 电源 又被称为 高效节 能 电源 ，内部 电路工 作
ｗｉ ｈ ｒ ｖｏ ｓ ｍｕ ｔ ｏ ｔ ｕ ｗｉｃ ｉ ｇ ｍｏ ｅｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｈ ｏ ｏ ｅ ｔ ｒ ｓ ｄ ｒ ｒ ｌ ｎ ｗｈ ｃ ｅ ｆｅ ｃｔ ｔ ｎ ｃ ｎ ｔ ｔ ｅ ｐ ｅ ｉｕ ｌ — ｕ ｐ ｔｓ ｔｈ ｎ ｄ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ，ｔ ｅｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓａ ｅｕ ｅ ａ ｅｙ，ｉ ｉ ｓ ｌ ｘ ｉ ｉ ｏ — ｈ ｉ ｈ ａｏ
基于UC3843PWM控制的正激式多路直流稳压的开关电源设计
基于UC3843PWM控制的正激式多路直流稳压的开关电源设计概述：直流稳压开关电源是一种能够提供可调输出电压的电源，通过采用UC3843PWM控制芯片，可以实现直流电源的自动调节和稳定输出。
本文将详细介绍如何使用UC3843PWM控制芯片设计一个正激式多路直流稳压开关电源。
1.系统分析和设计需求首先，需要明确系统的总体设计需求。
比如输出电压范围、输出电流、稳定性和效率等。
根据这些需求，设计师可以选择适当的开关电源拓扑结构和控制策略。
在本文中，我们将使用正激式拓扑结构，并通过UC3843PWM控制芯片实现稳压功能。
2.开关电源拓扑选择在本设计中，我们选择了正激式拓扑结构，因为它能提供高效率和较好的输出质量。
3.功率级选择根据输出功率和电压范围，选择合适的功率级元件，如开关管和输出电感等。
在这里，我们可以选择MOSFET作为开关管，磁性元件可以选择高频变压器和电感器。
4.控制策略选择选择适当的控制策略可以实现对输出电压的调节和稳定控制。
在本设计中，我们将使用UC3843PWM控制芯片来完成这个任务。
该芯片具有丰富的功能，包括频率锁定、电流限制和软启动等。
5.基于UC3843的控制电路设计根据UC3843芯片的数据手册，设计基于UC3843的控制电路。
该控制电路包括反馈电路、比较器和调整电源等。
其中，反馈电路用于测量输出电压并与参考电压进行比较，以调节PWM控制信号。
比较器用于比较反馈电压和参考电压，生成PWM控制信号。
调整电源用于为UC3843芯片提供工作电压。
6.输出滤波器设计输出滤波器用于平滑开关电源输出的脉冲波形，以获得稳定的直流输出电压。
常见的输出滤波器包括电容器和电感器等元件的组合。
7.样品制作和实验验证根据上述设计，制作样品电路并进行实验验证。
在实验过程中，需要测量和记录各种参数，如输出电压、输出电流、开关频率和效率等。
8.优化和改进根据实验结果进行分析和优化，对设计进行改进，以满足设计需求。
多路输出反激式开关稳压电源
（二 〇 一 五 年 六 月本科毕业设计说明书 题 目：多路输出反激式开关稳压 电源的设计 学生姓名：xxxxx 学 院：电力学院 系 别：电力系 专 业：风能与动力工程 班 级：风能x x x x 指导教师：xxxx 副教授摘要开关电源是重要的动力之源。
尽管开关电源的电路可以千变万化，但器基本构成却大致相同。
开关电源的特点有体积小、质量轻、效率高、稳压范围宽等等。
凭借这些优点，很快代替了传统的线性稳压电源，并且在各种电子和电气产品中得到广泛应用，而众多开关电源中的反激式开关电源因为其所需元件少、拓扑结构简单、效率高等优点被广泛使用与多路输出、功率较小的电路当中。
本文设计主要基于TOPSwitch系列，通过EMI滤波、整流桥整流对220V 交流进行整流，光耦合反馈、TL431稳压配合TOPSwitch控制，变压器的降压，TOPSwith的PWM脉宽调制控制功能实现稳定输出，实现两路输出一路为15V，1A；另一路为5V，3A。
其中，TOPSwitch为核心，通过控制脉冲电压占空比控制反击式变换器的开通与关断，实现了电子设备对电源的要求，也抑制了对电网的干扰。
整个设计电路采用最新的，也较简单的电路设计，具有结构紧凑、开关平率高、性能可靠、输入电压范围宽、输出效率高等优点。
关键词：反激式变换器；开关电源；PWM控制AbstractSwitch regulated power supply is the most important energy source.Although the kinds of switch power supply have a lot,but they have the same basic after all.The advantages of switch power supply are smaller size,light weight,high efficiency and a wide range of voltage and so on. With so many advantages, the type switch take the place of the traditional switch rapidly, so it is abroad used into many electron and electric production.The most of the flyback switch power supply is widely used in circuit which is multiplexed output and less power,because of its simple structure and less demand for peripherals.This design is based on TOPSwich series, which relies on EMI filtration.The rectifier bridge rectifier on 220V AC.Optical coupling feedback. TL431 voltage regulator cooperation with TOPSwitch control.Reduction voltage of transfomer. The ability of PWM pulse width modulation control of TOPSwitch. It can make two output come ture.One is 15V;1A another is 5V;3A.The TOPSwitch is the center. It works by control off or on of the voltage duty ratio and the flyback converter. It make requirements of electronic equipment for source come true and inhibits grid interference,too.The whole circuit use newest and simplest design,which has characteristic is compact structure,high frequency,property reliable etc.Key words: Fiyback convert;Switch power ; PWM control目录第一章绪论 (1)1.1开关电源背景及意义 (1)1.2课题研究方案 (2)1.3论文主要做的工作 (2)第二章多路输出反激式开关电源介绍 (4)2.1 TOPSwitch200系列介绍 (4)2.2电源系统整体结构框图 (4)2.3反激式变换器的原理 (5)第三章多路输出反激式开关各级电路分析及设备选择 (7)3.1保护电路的选择 (7)3.2电源滤波器的计算与选择 (7)3.3整流桥的选择与计算 (8)3.4输入滤波电容的计算 (8)3.5钳位电路的选择 (9)3.6高频变压器的计算与选择 (10)3.7反馈电路的原理及结构 (14)3.8磁珠 (16)第四章实验结果分析 (17)第五章总结和展望 (19)参考文献 (20)附录 (21)谢辞 (22)第一章绪论1.1开关电源背景及意义今天是信息时代，电子技术迅速发展，开关电源也逐渐走上了时代的舞台，采用开关电源技术能够减小电源体积，提高功率密度和电源效率，节省大量的铜、铁等有色金属，当前实现中功率和小功率电源的方法就是使用反激是开关电源技术。
多路输出反激式开关电源的设计与实现
多路输出反激式开关电源的设计与实现多路输出反激式开关电源的设计与实现一、引言开关电源是一种高效率、高可靠性、体积小、重量轻的电源设备，被广泛应用于电子产品中。
多路输出反激式开关电源是一种基于反激式开关电源拓扑结构，能够同时提供多个稳定电压输出的电源系统。
本文将针对这种电源系统进行设计与实现。
二、多路输出反激式开关电源原理多路输出反激式开关电源的基本原理是利用开关管进行高频开关，通过变压器传递能量，并通过整流和滤波电路获得稳定的输出电压。
其核心是控制开关管的导通时间，以实现不同输出电压的调节。
三、电路设计与元器件选择1. 输入电路设计：为了保护开关管和输入电源，应采用滤波电感和输入电容进行滤波处理，同时添加过流保护电路。
2. 变压器设计：根据输出电压和电流要求确定变压器的参数，选择合适的线性密度和电感，以获得理想的传输效果。
3. 输出电路设计：对于多路输出反激式开关电源，每个输出通道都要设计独立的整流和滤波电路，以确保稳定的输出电压。
4. 控制电路设计：采用反馈控制电路，通过对反馈信号的处理调节开关管的导通时间，实现多路输出电压的精确控制。
四、PCB板设计PCB板是电路实现的载体，其设计主要包括布局设计、走线设计和连接设计。
在多路输出反激式开关电源中，需要考虑分区布局，分别放置输入输出电路和控制电路，以最大限度地减小干扰。
同时，在走线设计中，应注意分离高频信号和低频信号，减少耦合。
五、电路调试与输出稳定性测试在完成电路设计与制作后，需要进行电路调试，并测试输出稳定性。
调试时可以通过示波器观察各个节点的波形，以确定是否存在异常。
并通过负载变化测试，验证输出电压是否能够保持稳定。
六、改进与优化在实际应用中，根据具体需求可以对多路输出反激式开关电源进行改进和优化。
常见的改进方法包括添加过压、欠压保护功能，提高电源的效率，降低输出纹波等。
七、结论多路输出反激式开关电源作为一种高效、可靠、稳定的电源系统，具有广泛应用前景。
多路输出开关电源的设计及应用
多路输出开关电源的设计及应用开关电源是一种将电能进行转换和调节的电源系统，其主要通过非线性元件（开关管、PWM调制器等）将输入电能快速开关控制，进而获得所需的输出电能。
多路输出开关电源则在此基础上实现了多个输出通道，用以满足不同电路的需求。
多路输出开关电源的设计主要包括如下几个步骤：1. 确定输出电压和电流需求：根据待供电的电路或设备的电压和电流要求，确定每个输出通道的电压和电流参数。
2. 计算输入功率和选择变压器：根据输出电压和电流参数，计算输入功率并选择适当的变压器。
变压器的主要作用是将输入电压转换为合适的中间电压，便于后续的开关和调节控制。
3. 设计开关和调节控制电路：根据每个输出通道的电压和电流要求，设计相应的开关管、PWM调制器等元件的参数和控制电路。
控制电路主要负责对开关管进行开关控制，通过调节开关频率和占空比，实现输出电压和电流的稳定调节。
4. 设计滤波电路和保护电路：设计适当的滤波电路，用以减少开关电源输出的纹波和噪声；设计相应的保护电路，用以保障开关电源和所供电路或设备的安全，如过载保护、短路保护等。
多路输出开关电源的应用非常广泛，常见于工业控制系统、通信设备、计算机设备、医疗设备等领域。
多路输出能够满足不同电压和电流需求的同时，提供稳定的电能供应，保证设备的正常运行。
此外，开关电源具有高效率、小体积、轻量化等优点，可以满足现代电子设备对电源的高要求。
多路输出开关电源是现代电子设备中常用的一种电源系统，它通过将输入电能进行高效率的转换和调节，为多个输出通道提供稳定可靠的电源。
在电子设备设计中应用广泛，特别是在工业、通信、计算机等领域。
多路输出开关电源的设计非常重要，其关键是根据待供电设备的电压和电流需求，设计符合要求的输出通道。
首先，根据电路或设备的电压和电流要求，确定每个输出通道的电压和电流参数。
例如，工业控制系统中可能需要供应多个不同电压的直流电源，而通信设备可能需要同时提供5V和12V的电源。
新型多路输出开关电源的设计与研究
新型多路输出开关电源的设计与研究一、摘要本文介绍了一种新型多路输出开关电源的设计与研究。
随着科技的发展和电子技术的不断创新,对电源的需求也在不断提高，而多路输出开关电源具有高效率、体积小、重量轻等优点，因此具有更广泛的应用前景。
本文设计了一种采用PWM控制的方式,通过对功率MOSFET进行精确的PWM控制来实现多路输出电压稳定的效果，同时提高了系统的整体效率。
在本研究过程中,我们对电路的结构进行了优化,降低了设计的复杂性，并通过实际测试验证了该设计方案的正确性和可行性。
本文章详细阐述了多路输出开关电源的设计思路,工作原理及其在实际应用中的优势。
1.1背景和引言随着科技的飞速发展，电子设备已经渗透到我们生活的各个方面。
这些设备越来越依赖可靠的电源进行供电。
在这种背景下，开关电源作为高效、节能的电源解决方案备受青睐。
传统的开关电源在输出电流、效率、体积和重量等方面仍存在局限性，难以满足现代电子设备对电源的高要求。
我们将设计一款具有多路输出的新型开关电源，以满足市场的需求，并提高电源解决方案的性能。
1.2目的和目标为了达到这些目标，我们采用了创新的电路设计和优化的控制策略。
在电路结构方面，我们采用了高度集成化的设计方案，通过选用高性能的电力电子器件，减小了电源的体积和重量。
采用了高效的电路拓扑和优化布线，降低了电源的内阻和电磁干扰，提高了电源的效率。
在控制策略上，我们采用了智能化的控制方法，根据实际负载的实时变化，自动调整电源的输出电压和电流，以实现对输出电压的精确控制。
我们还采用了多重保护机制，包括过流、过压、短路和温度保护等，确保电源在恶劣环境下的稳定运行和使用寿命。
本文所设计的新型多路输出开关电源具有高效率、小体积、轻重量和高功率密度等优点，可广泛应用于各种电子设备领域。
通过实现多路独立输出和智能化控制，我们将为用户提供更加优质、可靠的电源解决方案。
1.3文章组织本文介绍了一种新型的多路输出开关电源设计。
一种多路输出的高效率开关电源设计
一种多路输出的高效率开关电源设计李文豪;杜培德;尹华【摘要】With the development trend of the electronic system based on diversiifed functions, and the more compact structure, it is necessary that the switch mode power supply achieve multi-channel output to meet the employment under the required volume. According to this analysis, our paper gives a introduction about the working principle and the design method of the non-isolated DC/DC converter includes multi-channel based on TPS40055PWP controller and LMZ14203 power modules both from TI, focusing on the technical dififculties and the corresponding solutions in the development process. Finally a demo board was designed based on the topology. Both simulation and test results showed that the circuit met design speciifcations.%伴随着电子系统功能多元化、结构小型化的发展趋势，要求开关电源在满足体积的条件下，能够实现多路输出以满足系统使用要求。
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摘要:提出了一种高精度的自激式多路输出稳压开关电源，较以往多路输出开关电源，所用元件极少，其中自激控制部分仅用11 个常用元件实现，但是其输出电源精度却很高。
而且只需稍做修改，就可将电路中±9 V转换为±12 V，±15V，其中主回路稍作修改也可改为3 。
3 V/4 A精确输出。
此电源电路简单，适用范围广。
0 引言开关电源是一种利用开关功率器件并通过功率变换技术而制成的直流稳压电源。
它具有体积小、重量轻、效率高、对电网电压及频率的变化适应性强的特点。
开关电源又被称为高效节能电源，内部电路工作在高频开关状态，自身消耗的能量很低，一般电源效率可达80 %以上，比普通线性稳压电源提高一倍。
开关电源的主电路拓扑有很多种，从DC/DC 变换输入与输出间有无变压器隔离，开关电源分为有变压器隔离和无变压器隔离，每类又有几种拓扑，即Buck(降压型)、Boost (升压型)、Buck-Boost (升压-降压型)、Cuk(串联式)及Sepic (并联式)等;按激励方式分，有自激式和它激式;按控制种类包括PWF(调频式)、PWM(调宽式)、PAM(调幅式)和RSM(谐振式)4 种;按能量传递方式有连续模式和不连续模式。
用的最多的是调宽式变换器。
调宽式变换器有以下几种:正激式(Forward )、反激式(Feedback )、半桥式(Half Bridge Mode )、全桥式(Full Bridge Mode )及推挽式(Push Draw Mode )等。
若按开关管的开关条件可分为硬开关(Hardswitching)和软开关(Softswitching)两种。
根据对开关电源的各种拓扑和控制方式的技术要求，工程实际的实现难易，电器性能及成本等指标的总结，本文选用有变压器隔离的自激型反激式拓扑来实现这款多路输出高精度的开关电源。
1 开关电源的原理多路输出高精度的开关电源原理如图1 所示。
图1 开关电源原理图一般开关电源由图1 中所示四部分组成。
输入电路主要由防雷、滤波、浪涌电流抑制、整流电路等构成。
作用是把输入电网交流电源转化为符合电源输入要求的直流电源。
变换电路含开关电路、变压器及RCD 吸收电路等，是开关电源能量变换的主通道。
控制电路含取样电路，本论文采用大阻值电阻分压取样，含基准电源，此处用TL431 产生2 。
5V 基准电源。
此外还有误差放大及脉冲驱动电路，取样的误差信号经光耦线性放大误差信号同时反馈产生驱动开关管的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。
输出电路包含整流、滤波，把输出电压整流成脉动直流，并平滑成低纹波直流电压。
本论文实现的电源，具有设计简单，体积小，效率高，纹波小及适用范围广的优点。
2 开关电源的设计与实现多路输出高精度的开关电源的主要设计要求如下:输入电压:AC132 V～264 V输入频率:50/60 Hz输出四路电压:U1 24 V/0.5 A、U2-9 V/0.8 A、U3 9 V/0.8 A、U4 5 V/3 A输出功率:40 W纹波电压:≤100 mV负载调整率:≤3 %.2 .1 设计原理图2 是自激式多路输出稳压开关电源的原理图。
图中X1_C1 、X1_C2 、Y_C1 、Y_C1及L 组成EMI 电路，用来滤除电网中的共模差模信号，同时避免开关电源对电网造成污染。
L 为共模扼流圈，共模扼流圈是开关电源、变频器、UPS 电源等设备中的一个重要部分。
当工作电流流过两个绕向相反的线圈时，产生两个相互抵消的磁场，如果有共模干扰信号流过线圈时，线圈对共模信号即呈现出高阻抗，产生很强的阻尼效果，达到衰减干扰信号作用。
X1_C1 、X1_C2 、Y_C1及Y_C2为安规电容，其中X1_C1与X1_C2为X 安规电容，Y_C1和Y_C2为Y 安规电容，它们用在电源滤波器里，与L 起到电源滤波作用，分别对共模，差模工扰起滤波作用。
安规电容的特性是电容器失效后，不会导致电击穿，不危及人身安全。
RV为压敏电阻，具有防雷作用，也可用TVS(瞬态电压抑制器)，由于压敏电阻具有良好的非线性特性、通电流大、残压水平低、动作快和无续流等特点，被广泛用于电子设备防雷。
开关电源系统压敏电阻相当于D 级防雷器，对于220V线路，压敏电阻的选取为，220×1 .4×1 .4=430 V，所以压敏电阻选型为470 V。
RT 为热敏电阻，开机时，220 V交流电经过整流后对大电容充电，而电容的特性是瞬间充电电流为最大，从而对前边的桥和保险丝带来冲击，容易造成器件上电时损坏，为了提高电源设计的安全系数，常在保险之后加入电阻进行限流，电阻越大时，虽然限流效果好，但是电阻消耗的电能也是很大的，开关电源启动后，限流电阻已没有作用，反而浪费电力。
为了达到较好限流效果而又省电，现在的开关电源经常采用负温度热敏电阻作限流使用，吸收浪涌电流。
负温度热敏电阻的特性是，温度越高，电阻越小。
为了减小电源体积及复杂度，此处避免了使用继电器等组成的防浪涌电路，经过试验，达到了非常好的效果。
变压器T，RCD(R2 ，C1 ，D1 )吸收电路及开关管构成了此电源的能量转换电路，本电路采用单端反激，是一种比较成熟的电源变换电路，变压器既作为隔离器件，又作为储能器件。
此变压器采用EI 骨架，初级线圈电感量在1 .2 ～1 .3 mH 之间，在绕制变压器时，自激绕组要靠外圈，初级绕组分两组叠加，一组在内，一组在外，可防止磁通饱和影响电源效率。
此变压器属于常规变压器，不再多述，开关管的选取要注意漏源级的耐压，最大工作电流，导通电阻，耗散功率及一些开关时间等。
RCD 吸收电路的功能是吸收因变压器初级绕组在工作时产生的自感电势，避免在开关管集电极截止瞬间出现过高的反峰高电压损坏开关管而设的。
开关管工作时一直处于导通与截止，循环工作，所以吸收回路一直是有电流通过的，这个电流的大小随开关电源的功率大小而不同，使得吸收回路的元器件取值也不一样，RCD 吸收电路中的R 值如过小，就会降低开关电源的效率。
然而，如R 值过大，MOS 管就存在着被击穿的危险。
本电路选用10 kΩ/2 W，电容选用0.01 μF/1 kV，D1选用耐压1 kV的HER107 。
输出电路主要包含整流滤波，三端稳压器及假电阻等。
选用合适的滤波电容及假电阻可减小电源输出纹波和提高电源效率。
图2 自激式多路输出稳压开关电源原理图图2 中光耦器件PC817 ，TL431 及框中自激电路组成了本电源的控制电路。
R16 、R17是取样电阻，TL431 为可调试精密并联稳压器，通过改变电阻R16和R17的分压值，可小范围改变输出电压值。
R15和C20为TL431 的频率补偿电路，可以提高TL43l 的瞬态频率响应。
关于反馈回路的设计，实际上就是确定R13 、R14的阻值及选定合适的光耦合器件，首先要选定线性度好的光耦合器件，因为这样可以把输出线性的反应到自激电路，可以由自激电路产生线性变化的脉冲，从而线性的反比例控制开关管的截止与导通。
而目前国内常用的4N25 系列光耦属于非线性光耦合器，不宜采用。
其次要注意光耦合器件的CTR(电流传输比)值。
使用光电耦合器主要是为了提供隔离，同时又能将输出的变化线性的反应在自激控制电路中，容易线性的控制开关管的占空比。
光耦合器的CTR 的允许范围是50 %～200 %，这是因为当CTR<50 %时，光耦中的输入级就需要较大的工作电流，这会增大光耦的功耗。
若CTR>200 %，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能影响正常输出。
PC817 的CTR 线性范围为80 %～160 %，能够较好地满足反馈回路的设计要求。
确定好光耦后，就要确定R13 、R14 ，需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431 工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA 。
R13为PC817的外部限流电阻。
实际上除了限流保护作用外，它对控制回路的增益也具有重要影响。
当R13改变时，会影响到光耦的输入电流，然后影响光耦的输出电流，进而影响开关管的占空比，也就相当于改变了控制回路的电流放大倍数。
此电路中R13取100 Ω，在光耦输入端和R13上并联R14是为了在光耦输入电流接近于0时，为了保证TL431 阴极不低于1 mA的工作电流而设置的。
2 .2 电源反馈电路原理图2 中方框图是自激电路，是本论文的核心，是电源的脉冲生成及控制部分。
三极管工作于开关状态，开通与截止的时间受PC817 输出端电流和取样电阻R7的影响。
用示波器可观察到图2 方框图中稳压管，三极管，取样电阻都工作于矩形脉冲下。
下面简要分析一下反馈回路实现稳压的工作过程。
当输出电压Uo 发生波动时，通过取样电阻R16 、R17分压后，就使TL431 上的光耦输入电流If产生相应的变化，进而使PC817 中输出电流Ic改变，Ic的改变使三极管基极的电流Ib改变，进而改变了基极电压Ub ，改变了三极管的导通时间，从而改变了开关管的导通时间，即占空比D，使Uo产生了相反的变化，以保持Uo的稳定。
上述稳压过程可归纳为:Uo ↑→If ↑→Ic ↑→Ib ↑→Ub ↑→D↓→Uo ↓。
如此一个循环后Uo下降，使电源达到稳定。
开关管电压波形如图3 。
图3 开关管波形图图3 是输入AC220 V，输出空载、半载及全载时，开关管漏极和源级两点的输出波形图，示波器为10 倍衰减，图形显示纵坐标为5 V/div，横坐标为2 μs/div。
可见开关频率随负载的大小而反比例变化。
3 结束语根据上述原理，进行了电源设计并制作了样机，调试后性能稳定。
如图3 是电源输入AC220 V，开关管漏源级在电源空载、半载及全载时的波形。
表1 是在空载、半载及全载时所测的四路输出电压值。
表1 四路输出实测结果此电源电路简单，自激电路设计新颖，所用元件少，效率达到82 %以上，纹波电压90 mV，因此完全符合设计要求。
此外开关管占空比与输入交流电压成正比，与频率成反比。
当电压从低调到AC220 V 时，从示波器看开关管漏源极波形会发现开关频率从不到100 kHz 上升至电源空载时图3 中a图所示的电源空载频率300 kHz 。
当电源工作于设计要求的电压时，负载不随输入电压变化，再从示波器看开关管漏源极波形时会发现，输入电压不变的时候，开关管的工作频率与负载大小成反比。
因而此电源能够适应输入与输出宽范围变化的工作环境。
由于此电源工作于几百千赫兹的频率，效率比较高，所以要求开关管用高频率开关管。
此电源还可稍做修改，将TL431 改为TLV431 ，再把R16 、R17换个阻值，其它无须更改即可将输出5 V/3 A改为3 。
3 V/4 A 输出，也可将±9 V变压器绕组增加2 圈或4 圈，分别将三端稳压器改为7812 与7912 、7815 与7915 ，这样可输出±12 V，±15V的电压，此时电流不超0。