开关电源设计指南
开关电源工程化实用设计指南
开关电源工程化实用设计指南开关电源是一种非常重要的电力转换设备，它可以将输入的直流电压转换为输出的交流电压，从而满足各种电子设备的供电需求。
开关电源的工程化实用设计是一项涉及到多个领域的技术工作，包括电路设计、磁性元件设计、功率转换器设计、控制器设计和可靠性设计等。
下面将介绍开关电源的工程化实用设计指南。
一、电路设计开关电源的电路设计是整个设计的核心，也是最关键的一步。
在电路设计中，需要考虑以下几个方面的因素：输入和输出电压：开关电源的输入和输出电压需要根据电子设备的实际需求来确定。
在输入电压方面，需要考虑到电网电压的波动和噪声等因素，确保开关电源能够稳定工作。
在输出电压方面，需要根据电子设备的功率和负载特性来进行设计，确保输出的电压能够满足电子设备的供电需求。
功率容量：开关电源的功率容量需要根据电子设备的功率需求来确定。
在确定功率容量时，需要考虑到开关电源的最大负载和可能出现的峰值负载等因素，确保开关电源的功率容量足够且不会出现过载或损坏的情况。
电路拓扑：开关电源的电路拓扑是指其基本电路结构。
根据不同的需求，可以选择不同的电路拓扑来进行设计。
常用的电路拓扑包括BUCK型、BOOST型、BUCK-BOOST型等，需要根据实际情况来选择合适的电路拓扑。
控制方式：开关电源的控制方式是指如何控制开关管的导通和关断，以达到稳定输出电压的目的。
常用的控制方式包括脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和电流模式控制等，需要根据实际情况来选择合适的控制方式。
二、磁性元件设计开关电源中的磁性元件主要包括电感和变压器，它们在功率转换器中起到重要的作用。
在磁性元件设计中，需要考虑以下几个方面的因素：磁芯材料：磁芯材料的选择是磁性元件设计的关键。
常用的磁芯材料包括铁氧体、坡莫合金和非晶合金等，需要根据实际情况来选择合适的磁芯材料。
线圈设计：线圈设计是磁性元件设计的另一个关键因素。
在电感设计中，需要考虑到线圈的匝数、线径和绕制方式等因素，以确保电感能够满足开关电源的负载需求。
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程
如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程针对开关电源很多人觉得很难，其实不然。
设计一款开关电源并不难，难就难在做精，等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了。
万事开头难，笔者在这就抛砖引玉，慢慢讲解如何一步一步设计开关电源。
开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过，也可以提出来供大家参考，我帮忙分析。
在这里只带大家设计一款宽范围输入的，12V2A的常规隔离开关电源。
1、首先确定功率根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多选择反激式(flyback)基本上可以满足要求。
在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。
2、选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计当我们确定用flyback拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计(sch)。
无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。
对里面的计算我还会进行分解。
分立式：PWMIC与MOS是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；集成式：就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。
3、做原理图确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)，在这里我选用STVIPer53DIP(集成了MOS)进行设计。
设计前最好都先看一下相应的datasheet，确认一下简单的参数。
无论是选用PI的集成，或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet。
一般datasheet里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。
4、确定相应的参数当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout。
当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。
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。
开关电源设计步骤
开关电源设计步骤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umin② 交流输入电压最大值umax③ 电网频率Fl 开关频率f④ 输出电压VO(V):已知⑤ 输出功率PO(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VFB步骤3 根据u,PO值确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值VImin① 令整流桥的响应时间tc=3ms② 根据u,查处CIN值③ 得到Vimin确定CIN,VImin值u(V) PO(W) 比例系数(μF/W) CIN(μF) VImin(V)固定输入:100/115 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90通用输入:85~265 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90固定输入:230±35 已知 1 PO ≥240步骤4 根据u,确定VOR、VB① 根据u由表查出VOR、VB值② 由VB值来选择TVSu(V) 初级感应电压VOR(V) 钳位二极管反向击穿电压VB(V)固定输入:100/115 60 90通用输入:85~265 135 200固定输入:230±35 135 200步骤5 根据Vimin和VOR来确定最大占空比Dmax① 设定MOSFET的导通电压VDS(ON)② 应在u=umin时确定Dmax值,Dmax随u升高而减小步骤6 确定初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值KRP,KRP=IR/IPu(V) KRP最小值(连续模式) 最大值(不连续模式)固定输入:100/115 0.4 1通用输入:85~265 0.4 1固定输入:230±35 0.6 1步骤7 确定初级波形的参数① 输入电流的平均值IAVG② 初级峰值电流IP③ 初级脉动电流IR④ 初级有效值电流IRMS步骤8 根据电子数据表和所需IP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ILIMIT(min)应满足:0.9 ILIMIT(min)≥IP步骤9和10 计算芯片结温Tj① 按下式结算:Tj＝[I2RMS×RDS(ON)+1/2×CXT×(VImax+VOR) 2 f ]×Rθ+25℃式中CXT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IP IP=0.9ILIMIT(min)① 输入新的KRP且从最小值开始迭代,直到KRP=1② 检查IP值是否符合要求③ 迭代KRP=1或IP=0.9ILIMIT(min)步骤12 计算高频变压器初级电感量LP,LP单位为μH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(cm2),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×(VO+VF1)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NF① 设定输出整流管正向压降VF1② 设定反馈电路整流管正向压降VF2③ 计算NP④ 计算NF步骤16~步骤22 设定最大磁通密度BM、初级绕组电流密度J、磁芯的气隙宽度δ,进行迭代.① 设置安全边距M,在230V交流输入或宽范围输入时M=3mm,在110V/115V交流输入时M=1.5mm.使用三重绝缘线时M=0② 最大磁通密度BM=0.2~0.3T若BM>0.3T,需增加磁芯的横截面积或增加初级匝数NP,使BM在0.2~0.3T范围之内.如BM<0.2T,就应选择尺寸较小的磁芯或减小NP值.③ 磁芯气隙宽度δ≥0.051mmδ＝40πSJ(NP2/1000LP-1/1000AL)要求δ≥0.051mm,若小于此值,需增大磁芯尺寸或增加NP值.④ 初级绕组的电流密度J=(4~10)A/mm2若J>10A/mm2,应选较粗的导线并配以较大尺寸的磁芯和骨架,使J<10A/mm2.若J<4A/mm2,宜选较细的导线和较小的磁芯骨架,使J>4A/mm2;也可适当增加NP的匝数.⑤ 确定初级绕组最小直径(裸线)DPm(mm)⑥ 确定初级绕组最大外径(带绝缘层)DPM(mm)⑦ 根据初级层数d、骨架宽带b和安全边距M计算有效骨架宽带be(mm)be=d(b-2M)然后计算初级导线外径(带绝缘层)DPM:DPM＝be/NP步骤23 确定次级参数ISP、ISRMS、IRI、DSM、DSm① 次级峰值电流ISP(A) ISP=IP×(NP/NS)② 次级有效值电流ISRMS(A)③ 输出滤波电容上的纹波电流IRI(A)⑤ 次级导线最小直径(裸线)DSm(mm)⑥ 次级导线最大外径(带绝缘层)DSM(mm)步骤24 确定V(BR)S、V(BR)FB① 次级整流管最大反向峰值电压V(BR)SV(BR)S＝VO+VImax×NS/NP② 反馈级整流管最大反向峰值电压V(BR)FBV(BR)FB＝VFB+ VImax×NF/NP步骤25 选择钳位二极管和阻塞二极管步骤26 选择输出整流管步骤27 利用步骤23得到的IRI,选择输出滤波电容COUT① 滤波电容COUT在105℃、100KHZ时的纹波电流应≥IRI② 要选择等效串连电阻r0很低的电解电容③ 为减少大电流输出时的纹波电流IRI,可将几只滤波电容并联使用,以降低电容的r0值和等效电感L0④ COUT的容量与最大输出电流IOM有关步骤28~29 当输出端的纹波电压超过规定值时,应再增加一级LC滤波器① 滤波电感L=2.2~4.7μH.当IOM<1A时可采用非晶合金磁性材料制成的磁珠;大电流时应选用磁环绕制成的扼流圈.② 为减小L上的压降,宜选较大的滤波电感或增大线径.通常L=3.3μH③ 滤波电容C取120μF /35V,要求r0很小步骤30 选择反馈电路中的整流管步骤31 选择反馈滤波电容反馈滤波电容应取0.1μF /50V陶瓷电容器步骤32 选择控制端电容及串连电阻控制端电容一般取47μF /10V,采用普通电解电容即可.与之相串连的电阻可选6.2Ω、1/4W,在不连续模式下可省掉此电阻.步骤33选定反馈电路步骤34选择输入整流桥① 整流桥的反向击穿电压VBR≥1.25√2 umax③ 设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定有效值电流为IBR,使IBR≥2IRMS.计算IRMS公式如下: cosθ为开关电源功率因数,一般为0.5~0.7,可取cosθ＝0.5步骤35 设计完毕在所有的相关参数中,只有3个参数需要在设计过程中进行检查并核对是否在允许的范围之内.它们是最大磁通密度BM(要求BM=0.2T~0.3T)、磁芯的气隙宽度δ(要求δ≥0.051mm)、初级电流密度J(规定J=4~10A/。
开关电源电路设计指引
电控设计规范NCP1001PG 开关电源电路设计指引（发布日期：2005-10-7）1范围本设计指引对美的变频空调室外机电控板应用的NCP1001PG 开关电源的基本原理，硬件电路的参数计算选择，相关技术要求和应用的有关问题进行了阐述。
2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB4706.1-2005 家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求GB4706.32-2004 家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求QJ/MK02.008-2003 空调器电子控制器3定义3.1脉冲宽度调制方式 Pulse Width Modulation脉冲宽度调制方式，简称脉宽调制（缩写为PWM）方式。
其特点是固定开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比。
目前，集成开关电源大多采用PWM方式。
4安森美NCP1001PG 开关电源方案简介4.1安森美主芯片NCP1001P基本简况主芯片NCP1001P内置集成700V高耐压开关管，采用PWM控制方式，固定100KHZ开关频率,外围器件少，设计简单的单芯片开关电源方案。
整流二极管建议使用超快恢复型MUR220 (2A/200V)、MUR120(1A/200V)，可降低省耗，提高转换效率，减少噪声。
（附表为主要参数）4.2主要特征a.宽电源输入电压范围85Vac-265Vac。
b.电源转换效率高，满载时可到达75％。
c.多路电压输出，电压稳定性好。
d.有输出过功率保护max30w和短路保护自恢复功能。
e.有输出过压保护自恢复功能（如反馈回路器件失效）。
f.有内置过热迟滞（30°自恢复保护（IC结温超过140°）g.低功待机小于0·5w4.3安森美开关电源方案优、缺点优点：a、外围器件少，设计调试简单。
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/η3）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 INx VIN (MAX)Iin(MAX)=PINx VIN (MIN)5）估算峰值电流：K POUTI PK = VIN (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)<5 0.65(16) 0.5(11)5(11)<25 0.80(20) 1.1(30)1(30)<50 1.1(30) 1.4(35)4(35)<100 1.5(38) 1.8(47)8(47)<250 2.0(51) 2.4(60)4(60)技术部培训教材反激式开关电源变压器设计(2)第⼆种是计算⽅式，⾸先假定变压器是单绕组，每增加加⼀⼀个个绕绕组组并并考考虑安规要求，就需增加绕组⾯积和磁芯尺⼨，⽤“窗⼝利⽤⽤因因数数””来来修修整整。
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。
C9、R11接UC3842的定时端，和内部电路构成振荡电路，振荡的工作频率计算为：f=1.8/（Rt*Ct）代入数据可计算工作频率：f=68.18K4. 稳压电路该电路主要由精密稳压源T L 4 3 1 和线性光耦P C 8 1 7 组成，假设输出电压↑→经过R 1 6 、R 1 9 、R20、RES3的取样电压↑→TL431的1脚电压↑，当该脚电压大于TL431的基准电压2.5V时，TL431的2、3脚导通，→通过光电耦合到UC3842的2脚，于是UC3842的6脚驱动脉冲的占空比↓→开关变压器T1绕组上的能量↓→输出电压↓，达到稳压作用；反之，假设输出电压下降，则稳压过程与上相反。
开关电源设计指南
开关电源设计指南开关电源因其高效节能引起社会各方面的重视，现已成为通用开关电源、专用开关电源及特种开关电源优选集成电路。
多年来对开关电源的核心单元—控制电路实现集成化是开关电源的发展方向之一，在这过程中，更小体积，更少电磁污染，具有可靠的过电压及过电流保护电路的技术也在飞速发展，特别是在驱动LED恒流开关电源方面，发展尤其突出，因此具有很大研究价值。
白光LED是节能、环保、高效、长寿命的国际公认的下一代照明光源。
随着白光LED技术的成熟，它将被更广泛低地应用到各个领域。
与传统光源不同，白光LED需要专用恒流电源驱动才能使其高效持续地工作。
本毕业（论文）设计的目的就是针对LED照明应用的电源。
LED照明通常用多个发光二极管组成点阵光源，为使光源发光均匀则需供电电源提供恒定电流进行驱动。
在论文中，首先阐述了节能型恒流开关电源的工作原理，根据方案设计技术参数，给出了整体电路设计的理论依据；然后根据设计要求提出了整体电路的实现架构，并且阐述了整体电路工作原理和子电路的性能要求。
在整个电路的设计上，主要介绍了输入整流与滤波、变压器、功率开关管、控制器、保护电路、电流电压反馈网络、输出整流续流与滤波、稳压恒流输出模块。
最后，本论文在整体电路原理分析和子电路设计的基础之上，应用Multisim仿真软件对子电路模块和整体电路进行功能仿真验证，仿真结果满足要求，进一步验证理论分析和设计的正确性，也是设计理论与实践相结合的一次有价值的尝试。
关键词：开关电源，恒流，LEDAbstractSwitching power supply is paid much attention for its high efficiency and low power consumption. Now it is popular used in general switching power supply, special-purpose switching power supply, special switching power supply. Core unit-control circuit integration of the switching power supply has been one of switching power supply development for many years. A smaller volume, the less EMI, over current and over voltage protection circuit technology has been developing in this process. Especially in the constant current LED driver switching power supply, particularly in the development and therefore have great research value.White LED has been regarded as the next generation of light source because of its power saving high efficiency long life，low pollution and low radioactivity. With the maturating of white LED technology, it will be applied in many regions. Different from the traditional sources, the need for constant current white LED drive power to continue its efficient work. The graduate (paper) is designed for the purpose of the power LED lighting applications. LED lighting is usually formed by a number of dot-matrix LED light source, in order for the uniform LED light source would provide constant current power supply to drive.In the paper, first of all on the energy-saving constant switching power supply works, according to design technical parameters, given the overall design of the theoretical basis and in accordance with design requirements of the overall framework for the realization of circuits, and on the overall circuit Working principles and performance requirements of the circuit. In the whole circuit design, mainly on the input rectification and filtering, transformers, power switch, the controller circuit protection, current and voltage feedback network, the output rectifier continued flow and filtering, regulators constant current output module.Based on the whole circuit principle analysis and sub-block design, the author simulated the sub-block circuits and the whole circuit by applying the tool Multisim. Thesimulation results indicate that the switching power supply circuit has achieved expectation of the function target and the electrical characteristics. Moreover, the circuit principle analysis and design has been verified. Although there are unavoidable disadvantages of this thesis, it is a worthwhile and valuable experience.Key words: Switching power supply, constant current, LED目录1绪论 (1)1.1 开关电源及其发展趋 (1)1.1.1 国内开关电源的发展概况 (2)1.1.2 国外开关电源的发展概况 (3)1.2 题目研究方法与价值 (5)2开关电源几种电路拓扑图 (8)2.1 降压型（Buck）变换器 (8)2.2 升压型（Boost）变换器 (9)2.3 极性反转升降压（Buck——Boost）变换器 (11)2.4 Cuk变换器 (12)2.5 单端正、反激式变换器 (14)2.6 推挽变换器 (15)2.7 半桥、全桥变换器 (16)2.7.1 半桥变换器 (16)2.7.2 全桥变换器 (17)3恒流开关电源设计 (19)3.1 电源技术要求 (19)3.2 开关电源设计步骤 (19)3.3 变压器设计 (22)3.3.1 输出变压器次级电压U2计算 (22)3.3.2 初、次线圈计算 (22)3.4 输出滤波器的设计 (23)3.4.1 输出扼流圈的电感值设计 (23)3.4.2 输出滤波电容的确定 (24)3.4.3 滤波器电阻设计 (24)3.5 复位电路计算 (25)3.6 功率开关管选择 (26)3.7 输出二极管的选择 (27)3.7.1 整流二极管VD1选择 (28)3.7.2 续流二极管VD2选择 (28)3.8 恒流输出电路设计 (28)3.8.1 恒流输出原理 (28)3.8.2 恒流输出计算 (29)3.9 缓冲吸收电路设计 (30)3.10 控制电路设计 (31)3.11 PCB板布线 (34)4 电路仿真 (35)4.1 仿真原理图 (35)4.2 进行各项参数与波形仿真测试 (36)结论 (40)总结与展望 (41)参考文献 (42)致谢 (43)附录A（电路原理图） (44)附录B(PCB图) (45)1 绪论1.1开关电源及其发展趋开关稳压电源简称开关电源(Switching Power Supply)，因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名。
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176-264V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：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V与后级输g 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V代替前级电路，作g 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2T的工作时间内，总共可分为四种S 开关阶段，其具体分析过程如下：1）当0<t<DT时，此时Q、Q和D导通，其等效电路图如图1-2所示。
S145/?1-1) 1-2) 1-3)3) du.•川L i (t )m 严+仃(t )c 二二v (t )R图1-3在DT<t<T 时等效电路SSv=0sv=-v Li=i -v /R C当TS <t<a+D )TS 时，此时Q2、1-4) 1-5)1-6)Q 和D 导通，其等效电路图如图1-2所示。
36图1-2在0<t<DT 时等效电路Sv=nvs gv=nv -vL gi=i -v /RC2)当DT<t<T 时，此时Q ~Q 全部关断，D 和D 导通，其等效电路图如图1-3SS 1465所示。
开关电源设计手册
开关电源设计手册目录1 隔离式电源设计1.1 有源功率因数校正1.2 反激式电源设计1.3 正激式电源设计2 非隔离式电源设计2.1 非隔离式降压型电源设计1.1 有源功率因数校正APFC: Active Power Factor Correction一, 功率因数校正的基本原理理论上: P.F.= P/S=(REAL POWER)/(TOTAL APPARENT POWER)=Watts/V.A.=有功功率/视在功率对于输入电压和电流都是理想的正弦波的情况, 如果把输入电压和输入电流的相位差定义为φ, 那么, P.F.=P/S=Cosφ. 相应的功率相量图如下:对于非理想的正弦波, 假设输入电压为正弦波, 输入电流为周期性的非正弦波, 比如在实际的AC-DC线路中广泛应用的全波整流, 只有当输入电压大于电容的电压时, 才有市电电流给电容充电.在这种情况下, 电压有效值Vrms=Vpeak/√2周期性的非正弦波电流经过傅里叶变换为:(Io: 电流直流分量; I1RMS: 电流基波分量, 頻率与V相同; I2RMS….I nRMS: 电流谐波分量, 频率为基波的2….n 倍. )对于纯净的交流信号, Io=0; I1RMS基波分量有一个同向成份I1RMSP和一个求积成份I1RMSQ.于是电流有效值可以表达为:有功功率P=V RMS*I1RMSP=V RMS*I1RMS*Cosφ1(φ1: 输入电压和输入电流基波分量I1RMS的相位差)S=V RMS*IRMS total于使功率因数Power Factor 可以表达为:P.F.=P/S= (I1RMS/I RMS total)* Cos φ1;定义电流失真系数K= I1RMS/I RMS total = Cosθ; θ为失真角(Distortion angle); K 为与电流谐波(Harmonic) 分量有关的系数. 如果总的谐波分量为零, K 就为1.最后, 可以表达为: P.F.=Cos φ1*Cos θ ; 功率向量图如下:φ1 是电压V与电流基波I1RMS之间的相量差;θ是电流失真角;可见功率因数 (PF) 由电流失真系数 ( K ) 和基波电压、基波电流相移因数( Cos φ1) 决定。
开关电源设计手册
是保持充满状态），在 5～10 年内也需要更换。
电池是一个不愉快的能源，它也是一个不舒服的负载。当你对电池补充充电－均衡充电时，你不
能用一个电压源对其充电，因为电池充电电流与电压成指数关系，会造成充电电流热失控，将导致电
3.下列各点分别到所有其它端子试验直流 100V：
电压降低(11 和 12 脚)
继电器接点(14,15 和 16 脚)
状态选择-输入,输出和电流限制(3,4,5 和 6 脚)
1
4.地连续性-以 25A,1 分钟检查,确认安全接地的阻抗小于 0.1Ω. 1.7 电磁兼容
符合邮电部通信电源标准. 2 机械规范
单体电池一般很低，例如铅酸蓄电池单体电池额定电压为 2V。因此较高电压的电池一般由许多单
体电池串联组成。应当注意：不要自己将电池连接成你需要的电压和容量，电池不能直接并联！你只
能按制造厂系列产品选择你需要的电池容量和电压。如果在每个电池端串联一个二极管就可以并联。
在电池工作范围内，电池看起来像一个理想电压源，但实际电源并非如此。首先，当充电时，端电压
感。如果开关频率为 200kHz，阻抗大约 1Ω。所以这时电池不是理想电压源，不可能吸收你的变换器
产生的开关纹波，为此，通常在电池的两端并联一个电容，减少内电感的影响。
电池输出电流和输出电压的关系还与温度以及电池剩余电荷量有关。如果放电电流太大，会损伤
电池。几乎所有电池，如果在远低于它的工作温度下放电，也会损坏电池。例如密封铅酸电池在低于
温度系数：模块在整个工作温度范围内≤±0.015％.
温升漂移：在起初 30 秒内,±0.1％
输出噪音：输出噪音满足通信电源标准,衡重杂音＜2mV.
1.3 保护
输入：输入端保护保险丝定额为 13A.
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。
开关电源设计方案入门与实例解析
开关电源设计入门与实例解析
先去找本电力电子书把几个拓扑的原理搞懂，然后买本《开关电源设计》学习。
建议还是看点理论知识，然后自己做点东西，比如先做个反激什么的，把整个控制原理都弄懂，参数设计也自己算，认真做完这个，你能学到很多的东西，然后后面就根据你需要有针对的学习了。
1、先从简单的原理入手，再进行选料
2、先从简单的开关电源做起
3、用图说话吧，电感L5,蓄能--放电循环，形成开关电源，开关
频率非常快，一直向后级供电，再后级几个电容滤波，输出稳定的直
流电源
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开关电源设计实例解析请往下看“相关阅读”。
电源工程师必备！开关电源设计方案汇总（附电路图，通俗易懂！）
电源工程师必备！开关电源设计方案汇总（附电路图，通俗易懂！）一、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。
单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。
唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。
单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。
二、单端正激式开关电源单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。
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。
三、自激式开关稳压电源自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。
这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。
1、电路工作原理：当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2 中感应出使VT1 基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1 很快饱和。
开关电源设计方案细节详解
开关电源设计细节详解1、电源设计项目前期各个参数注意细节借鉴下NXP的这个TEA1832图纸做个说明。
分析里面的电路参数设计与优化并做到认证至量产。
在所有的元器件中尽量选择公司仓库里面的元件，和量大的元件，方便后续降成本拿价格。
贴片电阻采用0603的5％，0805的5％，1％，贴片电容容值越大价格越高，设计时需考虑。
1、输入端，FUSE选择需要考虑到I＾2T参数。
保险丝的分类，快断，慢断，电流，电压值，保险丝的认证是否齐全。
保险丝前的安规距离2．5mm以上。
设计时尽量放到3mm以上。
需考虑打雷击时，保险丝I2T是否有余量，会不会打挂掉。
2、这个图中可以增加个压敏电阻，一般采用14D471，也有采用561的，直径越大抗浪涌电流越大，也有增强版的10S471，14S471等，一般14D471打1KV，2KV雷击够用了，增加雷击电压就要换成MOV＋GDT了。
有必要时，压敏电阻外面包个热缩套管。
3、NTC，这个图中可以增加个NTC，有的客户有限制冷启动浪涌电流不超过60A，30A，NTC的另一个目的还可以在雷击时扛部分电压，减下MOSFET的压力。
选型时注意NTC的电压，电流，温度等参数。
4、共模电感，传导与辐射很重要的一个滤波元件，共模电感有环形的高导材料5K，7K，0K，12K，15K，常用绕法有分槽绕，并绕，蝶形绕法等，还有UU型，分4个槽的ET型。
这个如果能共用老机种的最好，成本考虑，传导辐射测试完成后才能定型。
5、X电容的选择，这个需要与共模电感配合测试传导与辐射才能定容值，一般情况为功率越大X电容越大。
6、如果做认证时有输入L，N的放电时间要求，需要在X电容下放2并2串的电阻给电容放电。
7、桥堆的选择一般需要考虑桥堆能过得浪涌电流，耐压和散热，防止雷击时挂掉。
8、VCC的启动电阻，注意启动电阻的功耗，主要是耐压值，1206的一般耐压200V，0805一般耐压150V，能多留余量比较好。
9、输入滤波电解电容，一般看成本的考虑，输出保持时间的10mS，按照电解电容容值的最小情况80％容值设计，不同厂家和不同的设计经验有点出入，有一点要注意普通的电解电容和扛雷击的电解电容，电解电容的纹波电流关系到电容寿命，这个看品牌和具体的系列了。
开关电源设计要领及设计全过程
1 目的 希望以简短的篇幅，将公司目前设计的流程做介绍，若有介绍不当之处，请不吝指教.
2
设计步骤: 2.1 2.2 2.3 2.4 绘线路图、PCB Layout. 变压器计算. 零件选用. 设计验证.
3
设计流程介绍(以 DA-14B33 为例): 3.1 3.2 线路图、PCB Layout 请参考资识库中说 . 变压器计算: 变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，以下即就 DA-14B33 变压器做介绍. 3.2.1 决定变压器的材质及尺寸: 依据变压器计算公式
3.2.10
DA-14B33 变压器计算: 输出瓦数 13.2W(3.3V/4A)，Core = EI-28，可绕面积(槽宽)=10mm，Margin Tape = 2.8mm(每边)，剩余 可绕面积=4.4mm. 假设fT = 45 KHz ，Vin(min)=90V， η =0.7，P.F.=0.5(cosθ)，Lp=1600 Uh
3.3.9
D2(辅助电源二极管): 整流二极管，一般常用 FR105(1A/600V)或 BYT42M(1A/1000V)，两者主要差异: 1. 耐压不同(在此处使用差异无所谓) 2. VF不同(FR105=1.2V，BYT42M=1.4V)
3.2.4
决定 Duty cycle (工作周期): 由以下公式可决定 Duty cycle ， Duty cycle 的设计一般以 50%为基准， Duty cycle 若超过 50%易导致振 荡的发生。
Ns (Vo + V D ) x(1 − D) = Np Vin(min) xD
1/14
設計流程簡介
4.4 = 11.57圈 (0.35 + 0.03)
开关电源设计指南
开关电源设计指南一、 Buck(降压)电路1、 主拓扑与波形2、 关系式及功率范围Ip k ≈1.4Pout/VinminVs w ≈VinPout ≈0W ～1kW功率开关反馈控制Vfwd Vin tV O I minI L I pk I load O t二、 Boost(升压)电路1、 主拓扑与波形2、 关系式及功率范围Ip k ≈5.5Pout/VinminVsw ≈Vout ≈VflbkPout ≈0～100WSW反馈控制I DIsw IpkI LOtonD IswonIswofVoutVsw VsatVin tVO三、 Buck-Boost 电路1、 主拓扑与波形2、 关系式与功率范围Ip k ≈5.5Pout/VinminVsw ≈Vin+|Vout|Pout ≈0～100WIpkI DIsw I LOt-VoutVintV OS W反馈控制四、 反激式电路1、 主拓扑与波形2、 关系式与功率范围Ip k ≈5.5Pout/VinminVsw ≈Vin+N1/N2*VoutPout ≈0～150WI D IsectOIswIpkVsat VswVinflybkT1Ipri OtVin tOS W反馈控制N1N2五、 单晶体管正激式电路1、 主拓扑与波形2、 关系式与功率范围Ipk ≈2.8Pout/VinminVsw ≈2VinPout ≈0～300WIpri LIswIpkVsat Vsw 2Vin T1IminO tVin tOS W反馈控制六、 推挽式电路1、 主拓扑与波形2、 关系式与功率范围Ip k ≈1.4Pout/VinminVsw ≈2VinPout ≈0～1kWSW2SW1D2S WLIsw1IpkVsat Vsw2Vin T1IminOtVin tOD1S W反馈控制七、 半桥电路1、 主拓扑与波形2、 关系式与功率范围Ip k ≈2.8Pout/VinminVsw ≈VinPout ≈0～500WCCSW1SW2D2S W1LIsw2IpkVsat Vsw2VinIminO t1/2Vin tOS W2反馈控制CD1八、 全桥电路1、 主拓扑与波形2、 关系式与功率范围Ip k ≈1.4Pout/VinminVsw ≈VinPout ≈0～1kW+SW1SW2S W1Isw2IpkVsat Vsw2Vin Imin Ot1/2Vin tOS W2反馈控制C D1LD2S W4S W3。
资深工程师教你如何一步步设计开关电源
资深工程师教你如何一步步设计开关电源需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。
图1 开关电源原理图当然针对UC384X 等需要启动电阻的芯片来说，计算启动电阻阻值的话，可以这样Rstart = (Vin(min) - Vdd ) / IstartRstart: 启动电阻Vin(min): 输入最低直流电压Vdd: 芯片的供电电压Istart: 芯片的启动电流5.确定开关频率，选择磁芯确定变压器这里确定芯片工作频率为70KHz，芯片的频率可以通过外部的RC 来设定，工作频率就等于开关频率，这个外设的功能有利于我们更好的设计开关电源，也可以采取外同步功能。
与UC384X 功能相近变压器磁芯为EER28/28L。
一般AC2DC 的变换器，工作频率不宜设超过100kHz，主要是开关电源的频率过高以后，不利于系统的稳定性，更不利于 EMC 的通过性。
频率太高，相应的 di/dt dv/dt 都会增加，除PI 132kHz 的工作频率之外，大家可以多参考其它家的芯片，就会总结自己的经验出来。
对于磁芯的选择，是在开关频率和功率的基础，更多的是经验选取。
当然计算的话，你需要得到更多的磁芯参数，包括磁材，居里温度，频率特性等等，这个是需要慢慢建立的20W ~ 40W 范围内 EE25 EER25 EER28 EFD25 EFD30 等均都可以。
6.设计变压器进行计算通过已经参数进行各种参数计算，获得匝数和电感量。
最重要的一步原边电感量已经求出，对于漏感及气隙，我不建议各位再去计算和验证。
7.布线需要注意的问题在布局与布板方面，需要注意以下一些问题。
1) RCD 吸收部分与变压器形成的环面积尽量小；这样可以减小相应的辐射和传导2) 地线尽量的短和宽大，保证相应的零电平有利于基准的稳定；。
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开关电源设计指南
开关电源是将电能转换为特定电压或电流输出的电子设备，广泛应用于各种电子设备中。
本篇文章将为读者提供一份开关电源设计指南，帮助读者了解开关电源的基本原理以及设计过程中的关键要点。
一、开关电源的基本原理
开关电源的基本原理是通过开关管的开关动作，实现电能的高效转换。
开关电源由输入端、开关管、变压器、输出滤波电路等组成。
输入端将交流电转换为直流电，经过开关管的开关动作，通过变压器进行电能转换，最终通过输出滤波电路得到稳定的输出电压或电流。
其中，开关管的开关频率决定了开关电源的工作方式，常见的有固定频率PWM调制和变频调制。
二、开关电源设计的关键要点
1. 输入电压范围：根据实际应用需求确定开关电源的输入电压范围。
通常情况下，开关电源的输入电压范围为AC 100V-240V。
2. 输出电压和电流：根据实际应用需求确定开关电源的输出电压和电流。
输出电压可以通过变压器的变比来调整，输出电流则通过开关管的控制实现。
3. 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。
高效率可以减少能量损耗，提高系统的整体效能；高功率因数可以减少对电网的污染。
4. 过压保护和过流保护：在开关电源设计中，应考虑过压和过流等
异常情况的保护措施，以确保系统的安全运行。
5. EMI滤波：开关电源在工作时会产生电磁干扰，为了避免对其他设备造成干扰，需要在设计中加入EMI滤波电路。
6. 温度管理：开关电源在工作时会产生一定的热量，为了确保系统的稳定运行，需要考虑散热设计和温度管理措施。
三、开关电源设计的步骤
1. 确定输入输出参数：根据实际应用需求确定开关电源的输入输出电压和电流参数。
2. 选择开关管和变压器：根据确定的输入输出参数，选择合适的开关管和变压器。
3. 设计控制电路：设计开关电源的控制电路，包括开关管的驱动电路和PWM调制电路。
4. 设计滤波电路：根据需要设计输出滤波电路和EMI滤波电路。
5. 设计保护电路：设计过压保护和过流保护电路，确保系统的安全运行。
6. 进行温度管理：设计散热装置，确保系统在正常工作温度范围内。
四、开关电源设计的注意事项
1. 选择合适的元器件：选择高质量的开关管、变压器和滤波电容等元器件，以确保系统的可靠性和稳定性。
2. 进行仿真和测试：在进行实际制作之前，进行仿真和测试，验证设计的正确性和稳定性。
3. 注意电磁兼容性：开关电源在工作时会产生电磁干扰，需要注意电磁兼容性设计，避免对其他设备造成干扰。
4. 严格遵守安全规范：在设计开关电源时，要严格遵守相关的安全规范，确保系统的安全性。
总结：
开关电源设计是一项复杂而关键的工作，需要考虑输入输出参数、效率、功率因数、保护措施、温度管理等多个方面。
通过本篇文章提供的开关电源设计指南，读者可以了解到开关电源的基本原理和设计过程中的关键要点，希望对读者在开关电源设计中有所帮助。