开关电源的设计修订版
《开关电源设计(第三版)》
Ｖ
图１ １ ａ ＝ Ｏ ． ０ ０ ４５， Ｒ’ ＝ Ｏ时 的 修 正 曲线
得 到样 品的串联 电阻各 不相 同， 如果采用 固定 的 数值来修
正 ｖ曲线会引入一定 的误差 。 修正后最 大功率误差 的大小 与
—
—
ｌ ｏｏ ０ｗ ， ｍ
－８ ０ ０ Ｗ ／ ｍ ＝ 一删
ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ［ Ｓ ］ ． Ｇｅ ｎ ｅ ｖ ａ ： Ｉ Ｅ Ｃ ， ２ ０ ０ ８ ： ８ — ３ ０ ．
度和辐照 度修正方法 中的修正参数 的确定方 法 ，并得 到 了适
合所选样 品的修正参数 。本文采用 的是代人数 据逐个试 验的
牛
３
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图１ ２
０ ． ０ ０ ４ ５ ， Ｒ。 ＝ ６ ０ ０ ｍＱ 时的修正曲线
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Ｒｓ ’ ／ ｍＱ ｆ Ｗ
辐照 度／ 尸 ／ Ｐ ｒ ０ ｃ ／ Ｉ ｓ ｃ ｆ ｄ ｘ ／ ｄ ｖ ｏ ｃ ／ ， ／ １ ｓ ｃ ／
０ ｌ Ｏ ２ ０ ３ Ｏ Ｖ ／ Ｖ
、 ｌ ＼ ｆ ＼
４ ０ ５０
样 品的太阳电池片 串联 数 、最大功率 点的 电流值 和辐照度修 正范 围有关 ， 具体 的关系如 图 １ ３所示。
Ｊ ＿ ，三 ！ ３ Ｑ ｌ 组仟Ａ ｌ ｊ ／ ｍｉ ￣
Ｉ ＥＣ． ２０ ０ ９： ６ — ７ ，
方法 ， 通 过修改修正参数将 修正后 的 ， ＿ Ｖ曲线与 实测的
《开关电源设计》word版
开关电源设计技巧一：开关电源的基本工作原理1-1．几种基本类型的开关电源顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。
前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。
另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。
同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作方式多用于开关稳压电源。
根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。
其中，变压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种；根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种；如果从用途上来分，还可以分成更多种类。
下面我们先对串联式、并联式、变压器式等三种最基本的开关电源工作原理进行简单介绍，其它种类的开关电源也将逐步进行详细分析。
1-2．串联式开关电源1-2-1．串联式开关电源的工作原理图1-1-a是串联式开关电源的最简单工作原理图，图1-1-a中Ui是开关电源的工作电压，即：直流输入电压；K是控制开关，R是负载。
当控制开关K接通的时候，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton，幅度为Ui的脉冲电压Up；当控制开关K关断的时候，又相当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff，幅度为0的脉冲电压。
这样，控制开关K不停地“接通”和“关断”，在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压uo 。
ACDC开关电源的设计
AC/DC开关电源的设计一． 技术要求1.1 AC/DC 开关电源 1．输出电压： 直流，纹波电压（峰峰值）小于额定电压的0.5% 2． 输入电压： AC 三相380V ±10％ 3． 输入电压频率： 50±5HZ 4． 负载短时过载倍数： 200％ 5． 瞬态特性： 较好6．技术指标要求： 输出直流电压(V)10~12~14输出电流（A ）140 1.2 设计条件1） 电路形式 全桥 全波整流 2） 工作频率 20KHZ3） 逆变器电路最高，最低电压 DC 592～450V4） 输出电压 max o V =14VDC min 10o V VDC = 输出电流 150A5） 开关管最大导通时间 max o T ＝22.5us 6） 开关管导通压降 1U ∆=3V7） 整流二极管导通压降 2U ∆＝1V 8） 变压器允许温升 25C ︒ 9） 电原理图二、主电路原理与设计2.1主电路工作原理380V 市电经不控整流后变成了脉动的直流电，经直流滤波电路后变成平稳的直流供给逆变电路，逆变桥在驱动信号的作用下根据正弦脉宽调制原理将直流电变成一定电压一定频率的交流电，再经过隔离变压器来实现电压的匹配，经过整流来得到直流更好的直流电，经直流滤波隔离后供给负载。
采用SPWM 调制方式，通过电压负反馈调节输出电压，使输出电压稳定在一定的范围内。
2.2主电路结构UVW主电路原理简图如图所示主电路主奥包括以下几个部分：1）不控整流部分：主要采用三相不控整流，该电路结构简单，可靠性高。
2）DC滤波部分：注意用无源滤波电路来使电路中的有害谐波减少，提高对以后电路供电的可靠性。
3）逆变电路：采用功率IGBT为开关器件，SPWM调制方式，利用电压负反馈构成闭环控制，稳定输出电压。
4）隔离电路：主要是用隔离变压器来实现电路的隔离和电压的匹配。
5）二次逆变部分：注意是实现电压的二次变换，来实现供电的高可靠性和高直流性。
(精品word)推挽式开关电源设计(节选)
陶显芳开关电源原理与设计1-8．双激式变压器开关电源所谓双激式变压器开关电源，就是指在一个工作周期之内,变压器的初级线圈分别被直流电压正、反激励两次。
与单激式变压器开关电源不同，双激式变压器开关电源一般在整个工作周期之内，都向负载提供功率输出。
双激式变压器开关电源输出功率一般都很大，因此，双激式变压器开关电源在一些中、大型电子设备中应用很广泛。
这种大功率双激式变压器开关电源最大输出功率可以达300瓦以上,甚至可以超过1000瓦。
推挽式、半桥式、全桥式等变压器开关电源都属于双激式变压器开关电源.推挽式开关电源使用的开关变压器有两个初级线圈，它们都属于励磁线圈,但流过两个线圈的电流所产生的磁力线方向正好相反,因此，推挽式开关电源变压器属于双激式开关电源变压器；另外，推挽式开关电源变压器的次级线圈会同时被两个初级线圈所产生的磁场感应,因此,变压器的次级线圈同时存在正、反激电压输出；推挽式开关电源有多种工作模式，如:交流输出、整流输出、直流稳压输出，等工作模式,各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求。
1—8—1．推挽式变压器开关电源的工作原理在双激式变压器开关电源中，推挽式变压器开关电源是最常用的开关电源。
由于推挽式变压器开关电源中的两个控制开关K1和K2轮流交替工作,其输出电压波形非常对称，并且开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出，因此,其输出电流瞬间响应速度很高,电压输出特性也很好。
推挽式变压器开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源，它在输入电压很低的情况下,仍能维持很大的功率输出，所以推挽式变压器开关电源被广泛应用于DC/AC逆变器,或DC/DC转换器电路中。
1-8—1-1．交流输出推挽式变压器开关电源一般的DC/AC逆变器，如交流不间断电源（简称UPS），大多数都是采用推挽式变压器开关电源电路.这种DC/AC逆变器工作频率很高，所以体积可以做得非常小；由于这个特点，推挽式变压器开关电源也经常用于AC/AC转换电路中，以减小电源变压器的体积。
开关电源 全套设计方案
开关电源全套设计方案开关电源是一种常用的电源变换装置，它能将一种电源的电压变换为另一种电压，并可通过开关器件进行开关控制。
开关电源具有高效率、小体积、轻重量、稳定性好等特点，在各个领域得到广泛应用。
一、设计方案概述本设计方案通过分析需求，确定了设计目标和主要性能指标，然后选择适当的拓扑结构，确定了关键器件和参数，最后进行了电路设计和参数调试。
二、设计目标和主要性能指标1. 输入电压范围：AC 220V±10%2. 输出电压：DC 12V3. 输出功率：100W4. 效率：≥85%5. 输出稳定性：±2%6. 过载保护：输出短路时自动断开7. 过温保护：超过设定温度时自动断开三、选择适当的拓扑结构本设计采用了开关变换器的常见拓扑结构——反激式开关电源，具有简单的电路结构和较高的转换效率。
四、选择关键器件和参数1. 开关管（MOS管）：根据输出功率和转换效率的要求，选择合适的MOS管，具有较低的开通电阻和导通损耗。
2. 反馈电路：通过反馈电路实现稳定输出电压和过载保护功能，选择合适的电压反馈元件和电流感测元件。
3. 输出滤波电容：选择合适的输出滤波电容，使输出电压具有较小的纹波和噪声。
4. 控制电路：选择合适的控制电路，实现对开关管的开关控制，避免过流和过载。
五、电路设计和参数调试1. 输入电路设计：包括输入滤波电容、输入稳压电路等，目的是提供稳定的输入电压。
2. 开关电源主要电路设计：包括开关管、反馈电路、输出滤波电容等，保证输出电压的稳定性和过载保护功能。
3. 控制电路设计：根据开关管的特性选择适当的控制电路，实现对开关管的开关控制。
4. 参数调试：根据设计目标和性能指标，通过不断调整各个元件的参数，以达到设计要求。
六、总结本设计方案采用反激式开关电源的拓扑结构，通过合理选择关键器件和参数，进行电路设计和参数调试，可以满足输入电压范围为AC 220V±10%，输出电压为DC 12V，输出功率为100W的要求。
开关电源设计131页PPT
UF
Ui max
N2 N1
68
V
整流二极管和续流二极管的最大电流为
(6-10) (6-11) (6-12)
IVD1 IVD2 1.1Io 2.75 A
(6-13)
第6章 开关电源设计
5．反馈电路的设计 电流反馈电路采用电流互感器，通过检测开关管上的电 流作为采样电流，原理如图6-2所示。电流互感器的输出分 为电流瞬时值反馈和电流平均值反馈两路，R2上的电压反映 电流瞬时值。开关管上的电流变化会使UR2变化，UR2接入 UC3842的保护输入端3脚，当UR2=1 V时，UC3842芯片的输 出脉冲将关断。通过调节R1、R2的分压比可改变开关管的限 流值，实现电流瞬时值的逐周期比较，属于限流式保护。输 出脉冲关断，实现对电流平均值的保护，属于截流式保护。 两种过流保护互为补充，使电源更为安全可靠。采用电流互 感器采样，使控制电路与主电路隔离，同时与电阻采样相比 降低了功耗，有利于提高整个电源的效率。
第6章 开关电源设计 2．电路结构的选择 小功率开关电源可以采用单端反激式或者单端正激式电 路，电源结构简单，工作可靠，成本低。与单端反激式电路 相比，单端正激式电路开关电流小，输出纹波小，更容易适 应高频化。用电流型PWM控制芯片UC3842构成的单端正激 式开关稳压电源的主电路如图6-1所示。
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
第6章 开关电源设计
第6章 开关电源设计
6.1 小功率开关电源 6.2 大功率开关电源 6.3 逆变电源 6.4 便携式开关电源 6.5 多输出高精度直流电源 6.6 通信系统电源
第6章 开关电源设计
6.1 小功率开关电源
6.1.1 50 W电源设计 本节以小型电源的设计为例，说明电源设计的方法。
开关电源设计手册 SMPS design
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。
DC-DC开关电源设计(DOC)
DC-DC开关电源设计摘要开关稳压电源因为其具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等优点日益得到广泛的应用。
目前，国内外开关稳压电源的发展的趋势是不断提高输出效率和输出功率。
要提高输出的效率，必须提高电源的开关频率。
这就对电路中其它器件的频率特性提出了更高的要求。
并且现在的开关调节模块大多都已经集成化，使用方便，有很高的线性和负载调节特性，转换效率高负载调整率低而且输出纹波小，这里我用lm2596开关调节器实现降压，用STC89S52为核心电路控制ADC0809模数转换对输出电压电流的监测，将监测到的数据显示在液晶LCD1602上，有过流保护功能，监测电路使用的电源由降压后转换提供。
关键字开关稳压电源开关调节器ADC0809 STC89S52 LCD1602一、设计要求和指标要求1.基本部分：1.输出可调电压5—15V，输出电流不小于1.5A,接入负载能长时间稳定工作；（15）2.DC/DC 转换效率不低于70%；（5）3.能够显示输出电压，电流，误差小于2%；（10）4. U=12V、Io 在0.1~1A 范围内变化，负载调整率SI≤2%;(10)5.输入电压24V，输出电压稳定12V，输出电流为1.5A 时输出纹波小于200mv；（10）2.发挥部分：1.输出可调电压为3—18V，输出电流达到2.5A 以上，接入负载能长时间稳定工作,进一步扩展电源输出功率；（5）2.能够显示输出电压，电流，误差小于0.5%；（10）3.Uo=12V 、Io 在0.1~2.5A 范围内变化，负载调整SI ≤0.5%;(5)4.输出电压稳定为12V，输出电流为2.5A 时，输出纹波小于50（10）5.输出电流为2.5A 进一步提升DC/DC 转换效率，使不低于85（10）6.具有输出过流保护功能，Io≥3.5A 时动作；且故障排除后够恢;(5)7.其他；（5）3、说明（1）输入电压由直流稳压电源提供，逆变电源全部电路均由UI供电，不得再使用其他电源；（2）负载调整率计算方法：Io=0.1A时输出电压为Uo1，Io=1A时输出电压Uo2，则负载调整率:（3）注意作品制作工艺，留出电流、电压测试端口。
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。
反激式开关电源改进设计毕业设计(论文)
反激式开关电源改进设计毕业设计(论文)简介本篇论文研究了反激式开关电源的改进设计。
反激式开关电源是一种常用的电源设计，但在实际应用中存在一些问题，如功率损耗、效率低等。
为了解决这些问题，本论文进行了相关研究并提出了改进设计方案。
研究内容本论文主要包含以下内容：1. 反激式开关电源原理及常见问题的分析。
2. 对现有反激式开关电源的性能进行测试和评估。
3. 通过改进原有设计，提出了一种新的反激式开关电源设计方案。
4. 对改进的电源进行仿真和实验验证，评估其性能和可行性。
5. 对改进设计的经济性和环境可持续性进行评估和分析。
创新点本论文的创新点在于：1. 针对反激式开关电源常见问题进行深入分析，并提出相应的解决方案。
2. 设计了一种新的反激式开关电源电路，通过仿真和实验验证证明了其性能的提升。
3. 在经济性和环境可持续性方面对改进设计进行全面评估。
预期成果本论文的预期成果包括：1. 改进的反激式开关电源设计方案。
2. 改进电源的性能测试数据及评估报告。
3. 仿真和实验验证的结果及分析报告。
4. 经济性和环境可持续性评估报告。
论文结构本论文将按以下结构组织：1. 引言：介绍研究背景、目的和意义。
2. 相关理论与技术：对反激式开关电源原理进行介绍，并分析常见问题及其原因。
3. 现有设计的测试与评估：对目前已有的反激式开关电源进行性能测试和评估。
4. 改进设计方案：提出改进的反激式开关电源设计方案，并详细描述其原理和操作。
5. 仿真和实验验证：通过仿真和实验验证改进设计的性能和可行性。
6. 经济性和环境可持续性评估：对改进设计进行经济性和环境可持续性评估。
7. 结论与展望：总结论文内容，并展望未来可能的研究方向。
8. 参考文献：列出论文中引用的相关文献。
时间计划完成本篇论文的时间计划如下：- 阶段1：研究和理论调研（2周）- 阶段2：性能测试与评估（2周）- 阶段3：改进设计方案研究与提出（2周）- 阶段4：仿真和实验验证（3周）- 阶段5：经济性和环境可持续性评估（1周）- 阶段6：论文撰写与修改（3周）预期挑战在进行本篇论文研究过程中，可能会面临以下挑战：1. 设计方案的复杂性和实施难度。
开关电源变压器设计资料完整版.
开关电源变压器设计开关变压器是将DC 电压﹐通过自激励震荡或者IC 它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需DC 电压﹒变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒ 目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒ N工频变压器与高频变压器的比较﹕工频 高频E ＝4.4f N Ae Bm f=50HZE ＝4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm 效率﹕ η=60-80 % (P2／P2+Pm+ P C ) η>90% ((P2／P2+Pm )功率因素﹕ Cosψ=0.6-0.7 (系统100W 供电142W) Cosψ>0.90 (系统100W 供电111W) 稳压精度﹕ ΔU%=1% (U20-U2／U20*100) ΔU<0.2% 适配.控制性能﹕ 差 好 体积.重量 大 小开关变压器主要工作方式一.隔离方式: 有隔离; 非隔离 (TV&TVM11) 二.激励方式: 自激励; 它激励 (F + & IC) 三.反馈方式: 自反馈; 它反馈 (F- & IC) 四.控制方式: PWM: PFM (T & T ON ) 五.常用电路形式: FLYBACK & FORWARD一.隔离方式:二.开关变压器主要设计参数静态测试参数:R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.………动态测试参数:Vi. Io. V o. Ta. U. F D max………….材料选择参数CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs…….WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT……..BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)……….TAPE: ℃. δh. HI-POT……..制程设置要求P N…(SOL.SPC).PN//PN.PN-PN. S N(SOL.SPC).Φn. M tape:δ&w TAPE:δ&w. V℃……..三.反馈方式:四.控制方式: PWM: PFM脉冲宽度调制 脉冲频率调制五.常用电路形式:单端正激励FORWARD开关变压器主要设计参数静态测试参数:R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.………动态测试参数:Vi. Io. V o. Ta. U. F D max………….材料选择参数CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs…….WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT……..BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)……….TAPE: ℃. δh. HI-POT……..制程设置要求..单端反激励FLYBACK 调节TON 使能量守恒定1/2*L P *I PK 2=1/2*L S *I SK 2加GAP 曲線Br 下降﹐ΔB 傳遞能力增大﹒傳遞磁能區間增加单端反激励(Flyback)波形分为:临界状态,非连续状态, 连续状态(常用状态).Po=1／2LI pk2*f (η)Vi min=I pk*Lp／TonPo／Vi min I pk=2Po／D max Vi min ( Po=VoIo)Vi min*Ton=I pk*Lp Lp=Vi min*D max／I pk*fNp=Lp*I pk／Ae*ΔB Np= ΔB*Ig／0.4π*I pkIg=0.4πL p I pk2／Ae*ΔB2Vo+VD=Vimin*(Dmax／1-Dmax)*Ns/NpNs=(V O+V D)*(1-Dmax)*Np／Vi min*D maxDmin=Dmax／(1-Dmax)K+Dmax K=Vi max/Vimin单端反激励(Flyback)设计例题一条件﹕V i =170V－270V ﹐f= 30K HZ V o= 5V, Io=20A, D max=0.45(设计取值)设计﹕1) Vi min=170*1.4-－20=218V, Vi max=270*1.4－20=358VVi min=170*√2-(V D.ΔU) Vi max=270*√2-(V D.ΔU)Vi min=(V iACMIN)2-2Po(1/2fL -tc)2) I pk=2*5*20／218*0.45=2.04A ηCIN Ipk=2Po／DmaxVimin ( Po=V oIo) Po=1／2LI pk2*f (η)3) Lp=218*0.45／2.04*30000=1.6mHLp=Vimin*Dmax ／Ipk*f4) K=358／218=1.64K=Vimax/Vimin5) Dmin=0.45／(1-0.45)*1.64+0.45=0.332Dmin=Dmax／(1-Dmax)K+Dmax6) CORE查表100W 选择EER42／15 Ae=183mm2(1.83cm2) Bs=390mT(3900Gs)Core=g/w(f=20k Hz REF)7) WIRE查表或SΦ=√I/3=√20/3=2.58mm 选"铜箔"为佳.PΦ=√2.04/3=0.82,选0.60X2r2*π(2.58/2)2*3.14=5.225 选择19#,Φ=0.98*7 (0.98/2)2*3.14*7=5.277（4Pin并绕）8) Ig=(0.4*3.14*1.6*10-3*2.042／1.83*19502 )*108=0.12cmIg=0.4πLpIpk2／Ae* ΔB29) Np=1950*0.12／0.4*3.14*2.04=91.32T . Np=(0.0016*2.04／1.83*1950)*108=91.46TNp=ΔB*Ig／0.4π*Ipk Np=Lp*Ipk ／Ae*ΔB10) Ns=(5+1)*(1-0.45)*91／218*0.45=3.06T 11）P=1/2*1.6*2.042*30=96WNs=(V O+V D)*(1-Dmax)*Np／Vimin* Dmax P=1/2LI2*f单端正激励(FORWARD)设计例题一输入电压﹒Vi= 48V (36~60V), 额定输出电压﹒电流﹒V o=5.0V﹒Io=11A 额定输出功率55W. 最大输出功率65Wf=470kHz (450~500 kHz) δmax=0.42 η=82设计步骤: 选择PC50. 3F3. N49等材质选PC50. EPC25.Ae: 46.4mm2. Le: 59.2mm. B S: 3800G S1): Ipk= Ic= 2POUT / Vinmin= 2*65 / 36= 3.6A2): Np= Vinmax*108 / (4FBmax*Ae) 取Bmax=2000G= 60*108 / (4*450K*2000G*0.464)= 4TS, 调整为6TS3): Ns= Np *(Vo+V D) / (Vi*δmax)= 4* (5.5+1)/(36*0.42)= 1.7TS 调整为2TS4): 反馈绕组. N= Np*(15+1) / (36*0.42)= 6*16/(36*0.42)= 6TS5): 选择绕组线径Np: Φ0.1*120CNs: Φ0.1*200CN: Φ0.256): 由于为安全电压.故不须包MARGIN TAPE.单端正激励(FORWARD)设计例题二输入电压﹒Vi= 100V (85V~135V),额定输出电压﹒电流﹒V o=5.0V(4.5-5.5)﹒Io=20Af=200kHz δmax=0.42设计步骤: 选择PC40..TP4等材质选TP4. EE28C.Ae: 87.4mm2. B S: 3800G S 取Bmax=2000G1): T=1/fo=1/200K=5us2): Tonmax=T*Dmax=5*0.42=2.1us3): V2min=(Vo+VL+VF)*T/Tonmax=(5.5+0.2+0.5)*5/2.1=14.8V4): n=V2min/V1min=14.8/100=0.1485): N2=(V2min*Tonmax/Bs*Ae)*104 =(14.8*2.1/2000*87.4)* 104=1.83T︽2T6): N1 =N2/ n=2/0.148=13.5T ︽14TTonmax=(Vo+VL+VF)*T/ V2min=2.09 Dmax= Tonmax/T=2.09/5=0.418︽0.42优化设计举例1）绕线空间设计: 变压器绕线空间设计得好﹐使其耦合传递最佳﹐发挥功率更佳﹐干扰更小﹐例一﹐ETD44A V 音响主功率变压器1－2Φ0﹒35 X725T1－2 Φ0﹒21 X10X2 25T 7－9 Φ0﹒35 X9 5T 7－9 Φ0﹒35 X9 5T2－3 Φ0﹒21 X10X2 25T2－3 Φ0﹒35 X7 25T减小绕线高度﹐对理线较合理﹒例二﹐EI22 DVD 辅助变压器1－X Φ0﹒30 8T1－2 Φ0﹒25 16T 6--8-------------------- 6--8-------------------- 6--9--------------------6--9--------------------X －2 Φ0﹒30 8T1－2 Φ0﹒25 16T 增强耦合性能﹐采用并联绕线﹐合理安排接线工艺﹐减小漏感﹒例三﹐EER28 DVD 主功率变压器 3--4 Φ 0.40 25T 17--15 Φ0.40X2 4T 4--2 Φ 0.40 25T 14--13----------------------2--1 Φ 0.40 25T3--4 Φ 0.40 25T 17--15 Φ0.40X5 4T 4--2 Φ 0.40 25T 14--13----------------------2--1 Φ 0.40 25T加大耦合﹐减小漏感﹐提高负载能力﹒17--15 Φ0.40X2 4T随着变压器的小形化﹐可以根据爬电距离来实现安全性能要求﹐设计产品的目的﹐主要满足用户要求﹐符合安全性能规定﹒1﹒干燥空气爬电耐压距离﹕经验距离为1mm /1000V ﹒2﹒TAPE （0﹒025／0﹒065）P －S 三层规定﹕ 1层>4000V 延伸变形后＞1500V ﹒ 3﹒S 线圈－S 线圈之间爬电耐压距离﹕＞1500V＞1.5mm ﹒4﹒边缘胶带MARGINTAPE 爬电耐压距离﹕ 边缘安胶W=3mm 可根据Vi 电压W1.5－2.mm ﹒ 5﹒采用TEX －E 线解决耐压距离﹕ 三重绝缘线 层>6000V 延伸变形后耐压下降﹒6﹒胶带绝缘层解决耐压距离﹕ 胶带村垫SOL 一层SPC 二层﹐反贴胶带等﹒ 7﹒规格耐压条件(3.0KV/60’ 2mA) 制程条件UL3.0KV ＊1.2倍/2’ 2mA ﹒ 8﹒层间耐压要求﹕3）开关变压器的参数分析1.关于集肤效应可选用多股线（满足b>a a=r2πb= r2π*x x= x股线）满足高频负载电流﹐降低变压器温升﹒2. 关于L k与Cp是一对矛盾﹐一般要求变压器平衡L k与Cp参数﹐L k不要追求愈小愈好﹐Cp 的增加会引起噪声的增加﹒开关变压器GAP&L K1﹒气隙GAP 设计大小与所需要的传递能量有关﹐GAP 大气隙长度增加也就是气隙体积增加﹐电感下降﹒GAP 小容易引起电感饱和﹒2﹒气隙GAP传递能量大小与使用的工作频率有关﹐高频时（＞60KHZ ）磁芯损耗加大﹒ 3﹒LEAKAGE 漏感﹕初级绕组P&S 次级主绕组相邻紧密﹐耦合面积大﹐（P ﹒S 夹绕）漏感量小﹒S 次级主绕组如果匝数少﹐疏绕或者增加匝数﹐也可减小漏感量﹒。
开关电源方案
开关稳压电源设计方案一 设计要求1、分析题目要求，设计并制作如图一所示的开关稳压电源：R LU 1=开关稳压电源图一基本要求：① 输出电压0U 可调范围：30V ～36V ；② 最大输出电流max 0I ：2A ；③ 2U 从15V 变到21V 时，电压调整率()A I S O u 2%2=≤；④ O I 从0到2A 时，负载调整率)18%(52V U S I =≤；⑤ 输出噪声纹波电压峰-峰值()A I V U V U V U O Opp 2,36,18102===≤； ⑥ DC/DC 变换器的效率)2,36,18%(70002A I V U V U ===≥η；⑦ 具有过流保护功能，动作电流()A I th O 2.05.2±=。
二 方案论证及选择首先我们需要确定出系统设计方案。
在基本要求中，第 ④⑤⑦对总体方案的影响不大，这些指标都只与器件选择、制作工艺等因素有关，所以，我们主要对第 ⑥两条指标分析。
1、整流电路方案方案一：半波整流优点：单相板波整流电路是最简单的一种整流电路，结构简单，使用元件少。
缺点：输出波形脉动大，直流成分比较低，变压器的利用率低，容易饱和。
方案二：全波整流与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二级管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动系数小等优点。
因此本次设计采用方案二。
2、滤波电路方案方案一：电感滤波电感滤波电路适用于大电流负载，为特性比较硬，由于采用了电感，所以电路比较笨重。
方案二：电容滤波电容滤波电路结构简单，适用于小电流负载。
因电感没有现成的，需要自己缠制，所以制作麻烦且体积较大。
在这里我们选择电容滤波电路进行滤波，即选择方案二。
3、控制方案的选择对第⑥条指标分析，要求变换器整体效率大于或等于70%，对小功率电源来说有点高，计算有，在72W的额定功率、70%效率下，变换器的损耗不能超过21.6W，所以，不论是功率变换器构成的主电路，还是控制电路，都应该尽量简单。
开关电源优化设计
2、开关电源概述：
开关稳压电源简称开关电源（Switching Porer 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。
开关电源的优点： 1、内部功率损耗小，转换效率高 2、体积小，重量轻 3、稳压范围宽 4、滤波效率大为提高，滤波电容的容量和体积大为减小 5、电路形式灵活多样，选择余地大。
线性稳压电源的优点： 1、电源稳定度较高。 2、输出纹波电压较小。 3、瞬态响应速度较快。 4、线路结构简单，便于理解和维修。 5、无高频开关噪声。 6、成本低。 7、工作可靠性较高。
线性稳压电源的缺点：
1、内部功耗大，转换效率低，其转换效率一般只有45%左右。 2、体积大，重量生，不便于微小型化。 3、滤波效率低，必须具有较大的输入和输出滤波电容。 4、输入电压动态范围小，线性调整率低。 5、输出电压不能高于输入电压。
*17、软开关变换器 *18、半桥LLC谐振变换器 19、复合式变换器 20、可编程就换器 第二节：降压式变换器的基本原理（亦称Buck)
图3-2-1降压型（Buck）变换器原理图
降压型变换器有两种基本工作方式，一种是电感电流处于连续的工作模式；一种是电感电流 处于断续的工作模式，还有一种是电感电流处于临界连续模式；他们工作模式等效电路如下：
（a） VT1导 通等效电路图
(b) VT1关断 等效电路图
（c）VT1关 断后电流为零 等效电路图
降压式的工作原理分析：
1、当开关闭合时续流二极管VD1截止，由于输入电压UI与储能电感L接通，因此输入—输出 压差（UI-Uo)就加在L上，使通过L的电流IL线性地增加。在此期间除向负载供电外，还 有一部分电能储存在L和C中，流过负载RL的电流为IO。 2、当开关断开时，L与UI断开，但由于电感电流不能在瞬间发生突变，因此在L上就产生反 向电动势以维持通过电流不变。此时续流二极管VD导通，储存在L中的电能就经过由VD 构成回路向负载供电，维持输出电压不变。 最后说明： 1、尽管降压式变换器的原理图中只有一个电感，但通过输入级变压器及整流滤波电路， 也可实现输入与输出隔离。 2、降压式变换器只能降低输入电压，若输入电压低于所要求的输出电压，则变换器不 能工作。 3、降压式变换器只有一个输出，如果需要再从+5V电压变为+3.3V电压，可接第二级线 性变换器，构成复合式稳压电源。 4、降压式变换器既可工作在连续模式，亦可工作在不连续模式，但其输入电流总是不 连续的。
开关电源设计(设计报告)
开关电源设计作者：钟代海、黄亮、伍利衡（湖南城市学院）指导老师：文稿整理辅导老师：摘要：系统基于开关电源的工作原理,采用UC3843 高性能电流模式控制器实现对Boost 升压斩波电路稳压输出。
UC3843片内集成有微调的振荡器放电电流(可精确控制占空比)、电流模式工作频率(可到500kHz)、自动前馈补偿、锁存脉宽调制(可逐周限流)、内部微调的参考电压(带欠压锁定)、欠压锁定(带滞后)、低启动和工作电流等。
该系统电路主要包括整流滤波电、DC-DC 变换电路、过流保护电路、稳压反馈电；路和单片机控制电路部分。
开关电源输出电压可以实现在30V～36 V任意值之间输出, 最大输出电流1.5A, 效率大于等于70%。
为了能使系统获得较高的输出电压细分数, 又增加了数字电位器控制电路,能对输出电压进行步进值为0.1V的调整。
关键词：DC-DC变换,UC3843, 开关稳压电源ABSTRACT：System is based on switching power supply works, using high-performance current mode controller UC3843 to realize the Boost booster chopper regulate output. UC3843 integrated with fine-tuning of the oscillator discharge current ( which can precisely control the duty cycle), current-mode frequency ( available at 500KHz) , auto-forward compensation, latching pulse width modulation ( which can b -week limit) , the internal tuning reference voltage (with under voltage lockout) , under voltage lockout ( with delay ) , low startup and operating current .The s stem circuit includes a rectifier filter circuit, DC-DC converter, current protection circuit, voltage regulator feedback circuit and the MCU control circuit .Switching stabilized power supply output voltage can be realized in the programmable output between 30V～36V, maximum output current of 2A, the efficiency of greater than or equal to 85%. In order to make the s stem get a higher output voltage division number, increased number of potential control circuit, the output voltage can be less than 1V step adjustment.KE WORDS DC-DC, UC3843, switching stabilized power supply.一、 方案论证1.DC-DC 主回路拓扑。
ACDC开关电源的方案设计书
作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习大连理工大学网络教育学院《电源技术》课程设计题目：PWM控制芯片SG3524的特殊应用研究学习中心：扬州奥鹏远程教育中心层次： ____________ 高起专________专业：电气自动化及其运用年级：2011年秋季学号： __________________________学生： ___________ 韩盛华________辅导教师： ________ 张春卫________完成日期：2011 年08月12 日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⑴o 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一截止和截止一导通的开关状态，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%o(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。
开关电源的原理与设计(修订版)
目录第1篇PWM开关变换器的基本原理第1章开关变换器概论1.1 什么是开关变换器和开关电源1.2 DC-ＤＣ变换器的基本手段和分类1.3 DC-DC变换器主回路使用的元件及其特性1.3.1 开关1.3.2 电感1.3.3 电容1.4 DC-DC变换器发展历程、现状和趋势1.4.1 开关电源技术发展的历程1.4.2 20世纪推动开关电源发展的主要技术1.4.3 开关电源技术发展方向1.4.4 大电容技术第2章基本的PWM变换器主电路拓扑2.1 Buck变换器2.1.1 线路组成2.1.2 工作原理2.1.3 电路各点的波形2.1.4 主要概念与关系式2.1.5 稳态特性的分析2.2 Boost变换器2.2.1 线路组成2.2.2 工作原理2.2.3 电路各点的波形2.2.4 主要概念与关系式2.2.5 稳态特性的分析2.2.6 纹波电压的分析及减少方法2.3 Buck-Boost变换器2.3.1 线路组成2.3.2 工作原理2.3.3 电路各点的波形2.3.4 主要概念与关系式2.3.5 优缺点2.4 C＇uk变换器2.4.1 线路组成2.4.2 工作原理2.4.3 电路各点的波形2.4.4 主要概念与关系式2.5 四种基本型变换器的比较2.6 四种基本型三电平变换器2.6.1 Buck三电平变换器电路与工作原理2.6.2 Buck三电平变换器输出电压与输出电流的关系2.6.3 滤波器设计2.6.4 Boost、Buck-Boost C〖DD(- 5/5〗＇〖DD)〗uk三电平变换器第3章带变压隔离器的DC-DC变换器拓扑3.1 变压隔离器的理想结构3.2 单端变压隔离器的磁复位技术3.3 自激推挽式变换器的工作原理3.4 能量双向流动的DC-DC变压隔离器3.5 隔离式三电平变换器3.5.1 正激变换器3L线路3.5.2 半桥、全桥变换器3L线路第4章变换器中的功率开关元件及其驱动电路4.1 双极型晶体管4.1.1 晶体管的开关过程4.1.2 开关时间的物理意义及减小的方法4.1.3 抗饱和技术4.2 双极型晶体管的基极驱动电路4.2.1 一般基极驱动电路4.2.2 高压双极型晶体管基极驱动电路4.2.3 比例基极驱动电路4.3 功率场效应管4.3.1 功率场效应管的主要参数4.3.2 功率场效应管的静态特性4.3.3 MOSFET的体内二极管4.4 功率场效应管的驱动问题4.4.1 一般要求4.4.2 MOSFET的驱动电路4.5 绝缘栅双极晶体管4.5.1 IGBT结构与工作原理4.5.2 IGBT的静态工作特性4.5.3 IGBT的动态特性4.5.4 IGBT的栅极驱动及其方法4.6 开关元件的安全工作区及其保护4.6.1 双极型晶体管二次击穿原因及对SOA的影响4.6.2 安全工作区(SOA)4.6.3 保护环节——RC缓冲器第5章磁性元件的特性与计算5.1 概述5.1.1 在开关电源中磁性元件的作用5.1.2 掌握磁性元件对设计的重要意义5.1.3 磁性材料基本特性的描述5.1.4 磁心型号对照表5.2 磁性材料及铁氧体磁性材料5.2.1 磁心磁性能5.2.2 磁心结构5.3 高频变压器设计方法5.3.1 变压器设计方法之一——面积乘积(AP)法5.3.2 变压器设计方法之二——几何参数(K G)法5.4 电感器设计方法5.4.1 电感器设计方法之一——面积乘积(AP)法5.4.2 电感器设计方法之二——几何参数(K G)法5.4.3 无直流偏压的电感器设计5.5 抑制尖波线圈与差模、共模扼流线圈5.5.1 抑制尖波的电磁线圈5.5.2 差模与共模扼流线圈5.5.3 使用对绞线时干扰的抑制5.5.4 使用电缆线时干扰的抑制5.6 非晶、超微晶(纳米晶)合金软磁材料特性及应用5.6.1 非晶合金软磁材料的特性5.6.2 超微晶合金软磁材料的特性5.6.3 非晶、超微晶合金软磁材料的应用第6章开关电源占空比控制芯片及集成开关变换器的原理与应用6.1 开关电源系统的隔离技术6.2 开关电源PWM控制芯片及智能功率开关6.2.1 1524/2524/3524芯片简介6.2.2 芯片的工作过程6.3 适用于功率场效应管控制的IC芯片6.3.1 1525A与1524的差别6.3.2 1525A/1527A的应用6.4 电流控制型脉宽调制器6.4.1 UC1846/UC1847工作原理及方框图6.4.2 1842/2842/3842 8脚脉宽调制器6.5 智能功率开关及其应用6.5.1 概述6.5.2 工作原理6.6 便携式设备中电源使用的集成块6.6.1 简介6.6.2 MAX863芯片的应用6.6.3 MAX624芯片的应用及设计方法第7章功率整流管7.1 功率整流二极管7.1.1 功率整流二极管模型7.1.2 功率二极管的主要参数7.1.3 几种快速开关二极管7.2 同步整流技术7.2.1 概述7.2.2 同步整流技术的基本原理7.2.3 同步整流驱动方式7.2.4 同步整流电路7.2.5 SR-Buck变换器7.2.6 SR-正激变换器7.2.7 SR-反激变换器第8章有源功率因数校正器8.1 AC-ＤＣ电路的输入电流谐波分量8.1.1 谐波电流对电网的危害8.1.2 AＣ-DC变流电路输入端功率因数8.1.3 对AC-DC电路输入端谐波电流限制8.1.4 提高AC-ＤＣ电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法8.2 功率因数和THD8.2.1 功率因数的定义8.2.2 AC-ＤＣ电路输入功率因数与谐波的关系8.3 Boost功率因数校正器(PFC)的工作原理8.3.1 功率因数校正的基本原理8.3.2 Boost有源功率因数校正器(APFC)的主要优缺点8.4 APFC的控制方法8.4.1 常用的三种控制方法8.4.2 电流峰值控制法8.4.3 电流滞环控制法8.4.4 平均电流控制法8.4.5 PFC集成控制电路UC3854A/B简介8.5 反激式功率因数校正器8.5.1 DCM反激功率因数校正电路的原理8.5.2 等效输入电阻R e8.5.3 平均输出电流和输出功率8.5.4 DCM反激变换器等效电路平均模型第9章开关电源并联系统的均流技术9.1 概述9.2 开关电源并联系统常用的均流方法9.2.1 输出阻抗法9.2.2 主从设置法9.2.3 按平均电流值自动均流法9.2.4 最大电流法自动均流9.2.5 热应力自动均流法9.2.6 外加均流控制器均流法第10章开关电源的小信号分析及闭环稳定和校正10.1 概述10.2 电感电流连续时的状态空间平均法10.3 电流连续时的平均等效电路标准化模型10.4 电流不连续时标准化模型10.5 复杂变换器的模型10.6 用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题10.7 开关电源控制原理及稳定问题10.7.1 闭环及开环控制10.7.2 开关电源结构框图10.8 稳定判别式波德图绘制10.8.1 常见环节的幅频特性和相频特性10.8.2 快速绘制开环对数特性曲线的方法10.8.3 用开环特性分析系统的动态性能10.9 实测波德图的方法及相关设备10.9.1 开环系统直接注入法10.9.2 闭环回路直接注入法10.10 测定波德图，确定误差放大器的参数10.10.1 TL431相关测定技术10.10.2 提高稳定性的设计方法10.10.3 参数变化影响趋势的分析第2篇PWM开关变换器的设计与制作〖KH1D〗第11章反激变换器的设计11.1 概述11.1.1 电磁能量储存与转换11.1.2 工作方式的进一步说明11.1.3 变压器的储能能力11.1.4 反激变换器的同步整流11.2 反激式变换器的设计方法举例11.2.1 电源主回路11.2.2 变压器设计11.2.3 设计112W反激变压器11.2.4 设计中的几个问题11.2.5 计算变压器的另一种方法11.3 反激变换器的缓冲器设计11.3.1 反激变换器的开关应力11.3.2 跟踪集电极电压钳位环节11.3.3 缓冲器环节工作波形11.3.4 缓冲器参数的确定11.3.5 低损耗缓冲器11.4 双晶体管的反激变换器11.4.1 概述11.4.2 工作原理11.4.3 工作特点11.4.4 缓冲器11.4.5 工作频率11.4.6 驱动电路11.4.7 变压器设计注意漏电感和匝数第12章单端正激变换器的设计12.1 概述12.2 工作原理12.2.1 电感的最小值与最大值12.2.2 多路输出12.2.3 能量再生线圈P 2的工作原理12.2.4 单端正激变换器同步整流12.2.5 正激变换器的优缺点12.3 变压器设计方法12.3.1 方法一12.3.2 方法二第13章双晶体管正激变换器的设计13.1 概述13.1.1 线路组成13.1.2 工作原理13.1.3 电容C的作用13.2 双晶体管正激变换器变压器设计13.3 正激变换器的闭环控制及参数计算13.3.1 UPC 1099的极限使用值和主要电性能13.3.2 UPC 1099的应用第14章半桥变换器的设计14.1 半桥变换器的工作原理14.2 偏磁现象及其防止方法14.2.1 偏磁的可能性14.2.2 串联耦合电容改善偏磁性能14.2.3 串联耦合电容的选择14.2.4 阶梯式趋向饱和的可能性及其防止14.2.5 直通的可能性及其防止14.3 软启动及双倍磁通效应14.3.1 双倍磁通效应14.3.2 软启动线路14.4 变压器设计14.5 控制电路第15章桥式变换器的设计15.1 概述15.2 工作原理15.2.1 概述15.2.2 工作过程15.2.3 缓冲器的组成及作用15.2.4 瞬变时的双倍磁通效应15.3 变压器设计方法15.3.1 设计步骤及举例15.3.2 几个问题第16章双驱动变压器推挽变换器的设计16.1 概述16.1.1 线路结构16.1.2 工作原理16.1.3 各点波形16.2 开关功率管的缓冲环节16.3 推挽变换器中变压器的设计第17章H7C1为材质PQ磁心高频变压器的设计17.1 损耗及设计原则简介17.1.1 设计原则17.1.2 满足设计原则的条件17.2 表格曲线化的设计方法17.2.1 表17.1的形成与说明17.2.2 扩大表17.1的使用范围第18章电子镇流器的设计18.1 概述18.1.1 荧光灯18.1.2 荧光灯的结构及伏安特性18.1.3 高频电子镇流器的基本结构18.2 半桥串联谐振式电子镇流器18.3 带有源、无源功率因数电路的电子镇流器18.3.1 有源功率因数校正电子镇流器18.3.2 无源功率因数校正电子镇流器第19章开关电源设计与制作的常见问题19.1 干扰与绝缘19.1.1 干扰问题及标准19.1.2 隔离与绝缘19.2 效率与功率因数19.2.1 高效率与高功率密度19.2.2 高功率因数19.3 智能化与高可靠性19.4 高频电流效应与扁平变压器设计19.4.1 趋肤效应和邻近效应的产生19.4.2 扁平变压器的设计第3篇软开关-PWM变换器第20章软开关功率变换技术20.1 硬开关技术与开关损耗20.2 高频化与软开关技术20.3 零电流开关和零电压开关20.4 谐振变换器20.5 准谐振变换器20.6 多谐振变换器概述第21章ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术21.1 ＺCS-PWM变换器21.1.1 工作原理21.1.2 运行模式分析21.1.3 分析21.1.4 ZCS-PWM变换器的优缺点21.2 ZVS-PWM变换器21.2.1 工作原理21.2.2 运行模式分析21.2.3 分析21.2.4 ZVS-PWM变换器的优缺点第22章零转换-ＰＷＭ软开关变换技术22.1 零转换-PWM变换器22.2 ZCT-PWM变换器22.2.1 工作原理22.2.2 运行模式分析22.2.3 ZCT-PWM变换器的优缺点22.2.4 数例分析22.3 三端ZCT-PWM开关电路22.4 ZVT-PWM变换器22.4.1 工作原理22.4.2 运行模式分析22.4.3 ZVT-PWM变换器的优缺点22.4.4 应用举例22.4.5 三端零电压开关电路22.4.6 双管正激ZVT-PWM变换器第23章移相控制全桥ZVS-ＰＷＭ变换器23.1 DC-ＤＣFB ZVS-ＰＷＭDC-ＤＣ变换器的工作原理23.2 PSC FB ZVS-PWM变换器运行模式分析23.3 PSC FB ZVS-ＰＷＭ变换器几个问题的分析23.3.1 占空比分析23.3.2 PSC FB ZVS-ＰＷＭ变换器两桥臂开关管的ZVS条件分析23.4 PSC FB ZCZVS-ＰＷＭ变换器第24章有源钳位软开关PWM变换技术24.1 概述24.2 有源钳位电路24.3 有源钳位ZVS-ＰＷＭ正激变换器稳态运行分析24.4 有源钳位并联交错输出的反激变换器24.5 有源钳位反激-正激变换器第4篇开关电源的计算机辅助分析与设计第25章开关电源的计算机仿真25.1 电力电子电路的计算机仿真技术25.1.1 计算机仿真技术25.1.2 电路仿真分析(建模)方法25.1.3 SPICE和PSPICE仿真程序25.2 用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序仿真开关电源25.2.1 概述25.2.2 功率半导体开关管的SPICE仿真模型25.2.3 控制电路的SPICE仿真模型25.2.4 正激PWM开关电源的SPICE仿真25.2.5 推挽式PWM开关电源的PSPICE仿真及补偿网络参数优化选择25.3 离散时域法仿真25.3.1 概述25.3.2 数值法求解分段线性网络的状态方程25.3.3 求解网络拓扑的转换时刻(边界条件)25.3.4 非线性差分方程(大信号模型)25.3.5 小信号模型25.3.6 程序框图25.3.7 仿真计算举例第26章开关电源的最优设计26.1 概述26.1.1 可行设计26.1.2 最优设计26.1.3 开关电源的主要性能指标26.2 工程最优化的基本概念26.2.1 优化设计模型26.2.2 设计变量26.2.3 目标函数26.2.4 约束26.2.5 优化数学模型的一般形式26.2.6 工程优化设计的特点26.3 应用最优化方法的几个问题26.3.1 最优解的性质26.3.2 初始点的选择26.3.3 收敛数据26.3.4 变量尺度的统一26.3.5 约束值尺度的统一26.3.6 多目标优化问题26.4 DC-ＤＣ桥式开关变换器的最优设计26.4.1 DC-ＤＣ半桥式PWM开关变换器主要电路的优化设计26.4.2 开关、整流滤波电路的优化设计数学模型26.4.3 变压器的优化设计数学模型26.4.4 半桥PWM开关变换器优化设计的实现26.4.5 5V/500W输出DＣ-DC半桥PWM开关变换器优化设计举例26.4.6 DC-DC全桥ZVS-ＰＷＭ变换器主电路的优化设计26.5 单端反激PWM开关变换器的优化设计26.5.1 数学模型概述26.5.2 多路输出等效为一路输出的方法26.5.3 优化设计举例26.6 PWM开关电源控制电路补偿网络的优化设计26.6.1 概述26.6.2 开关电源瞬态响应特性简介26.6.3 开关变换器的频域特性26.6.4 PWM开关变换器小信号模型26.6.5 瞬态优化设计数学模型26.6.6 计算举例26.7 DC-DC全桥移相式ZVS-PWM开关电源补偿网络的最优设计26.7.1 主电路及电压、电流波形26.7.2 FB ZVS-PWM变换器小信号模型26.7.3 FB ZVS-ＰＷＭ变换器主电路传递函数及频率特性26.7.4 FB ZVS-PWM开关电源补偿网络最优设计模型26.7.5 典型设计举例参考文献。
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物理与机电工程学院（2015——2016 学年第二学期）综合设计报告开关电源的设计专业：电子信息科学与技术学号：***********名：**指导教师：***开关电源的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。
本文章是基于芯片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1、引言1.1研究的背景随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。
显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。
取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
开关电源技术发展趋势可以归纳以下几点：①小型化、薄型化、轻量化、高频化是开关电源的主要发展方向。
②提高可靠性，提高集成度，增加保护功能，拓宽输入电压范围，提高平均无故障时间。
③随着频率提高，开关电源的噪声随之增大，降低噪声也是高频开关电源的研究方向。
④提高电源装置和系统的电磁兼容性(EMC)。
⑤用计算机软件进行辅助设计与控制，具有高效、高精度、高经济性和高可靠性的优点，可以使开关电源具有最佳电路结构与最佳工作状况。
开关电源高频化的实现，与磁性元件和半导体功率器件的发展状况有着密切的关系。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
早在70年代，随着电子技术的不断发展，集成化的开关电源就已被广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。
这是由于开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。
随着半导体技术的高度发展，高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。
而半导体集成电路技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成化奠定了基础，适应各类开关电源控制要求的集成开关稳压器应运而生，其功能不断完善，集成化水平也不断提高，外接组件越来越少，使得开关电源的设计、生产和调整工作日益简化，成本也不断下降。
目前己形成了各类功能完善的集成开关稳压器系列。
近年来高反压MOS大功率管的迅速发展，又将开关电源的工作频率从20kHz提高到150~200kHz，其结果是使整个开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。
开关电源的性能价格比达到了前所未有的水平，使它在与线性电源的竞争中具有先导之势。
当然开关电源能被工业所接受，首先是它在体积、重量和效率上的优势。
在70年代后期，功率在100W以上开关电源是有竞争力的。
到1980年，功率在50W以上就具有竞争力了。
随着开关电源性能的改善，到80年代后期，电子设备的消耗功率在20W 以上，就要考虑使用开关电源了。
过去，开关电源在小功率范围内成本较高，但进入90年代后，其成本下降非常显着，当然这包括了功率组件，控制组件和磁性组件成本的大幅度下降。
此外，能源成本的提高也是促进开关电源发展的因素之一。
1.2 研究的目的及意义1.2.1研究的目的随着社会经济的发展，人类已经进入工业时代，并正在转入高新技术产业迅猛发展的时期，电源是向负载提供优质电能的供电设备，是工业的基础。
本论文的目的就是查阅相关资料，掌握开关电源的内部结构，学习怎样设计小功率开关电源的方法，这以后从事相关事业打下基础，开阔视野，从而提高自身的能力。
1.2.2研究的意义课题研究的意义在于：当代许多高新技术均与电源的电压、电流、频率、相位和波形等基本技术参数的变换和控制相关，电源技术能够实现对这些参数的精确控制和高效率的处理，因此，电源技术不但本身是一种高新技术，而且还是其评它多项高新技术的发展基础。
电源技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并为现代生产和现代生活带来为深远的影响。
1.3 高频开关电源的发展情况1.3.1开关电源的发展情况目前我国通信、信息、家电和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源，相控电源将逐渐被淘汰。
国内开关电源技术的发展，基本上起源于20世纪70年代末和80年代初。
当时引进的开关电源技术，在高等院校和一些科研院所停留在实验开发和教学阶段。
20世纪80年代中期开关电源产品开始推广和应用。
20世纪80年代开关电源的特点是采用20kHz脉宽调制（PWM）技术，效率可达65%~70%。
经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大进步和突破。
新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MOSFET和IGBT可使小型开关电源的工作频率达到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC);软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了电源的效率（国产6kW通信开关电源采用软开关技术，效率可达93%）；控制技术的发展以及专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高；有源功率因数校正技术（APFC）的开发，提高了AC/DC开关电源的功率因数，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率。
1.3.2高频开关电源的主要新技术标志新型磁性材料和新型变压器的开发、新型电容器和EMI滤波器技术的进步以及专用集成控制芯片的研制成功，使开关电源实现了小型化，并提高了EMC 性能。
微处理器监控技术的应用，提高了电源的可靠性，也适应了市场对其智能化的要求。
新型半导体器件的发展是开关电源技术进步的龙头。
目前正在研究高性能的碳化硅半导体器件，一旦开发成功，对电源技术的影响将是革命性的。
此外，平面变压器、压电变压器及新型电容器等元器件的发展，也将对电源技术的发展起到重要作用。
另外，集成化是开关电源的一个重要发展方向。
通过控制电路的集成、驱动电路的集成以及保护电路的集成，最后达到整机的集成化生产。
集成化和模块化减少了外部连线和焊接，提高了设备的可靠性，缩小了电源的体积，减轻了重量。
目前。
总之，回顾开关电源技术的发展过程，可以看到，高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是大势所趋，也是今后的发展方向，因此高频开关电源的发展很具研究意义！在开关电源领域，我国的民族产业在国内一直占有举足轻重的地位。
在开关电源应用的起步阶段，很多生产厂家采取的都是小作坊的生产模式。
经过20余年的不懈努力，逐步向大规模生产转化，产品也从单一品种走向系列化。
现在，我国已形成一批上亿元甚至10亿元以上产值的电源企业，有些产品已进入国际市场。
这是我国开关电源技术不断成熟的表现。
从技术上看，几十年来推动开关电源性能和技术水平不断提高的主要标志如下所述：（1）新型高频功率半导体器件的开发使实现开关电源高频化有了可能功率MOSFET和IGBT已完全可以取代功率晶体管和晶闸管，从而使中小型开关电源工作频率可以达到400KHz(AC-DC)和1MHz(DC-DC)的水平。
超快恢复功率极管，MOSFET同步整流技术的开发也使高效低电压输出(例如3V)开关电源的研制有了可能。
现在正在探索研制耐高温的高性能炭化硅功率半导体器件。
（2）软开关技术使高频率开关变换器的实现有了可能PWM开关电源按硬开关模式工作(开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠)，因而开关损耗大。
开关电源高频化可以缩减体积重量，但开关损耗却更大了(功率与频率成正比)。
为此必须研究开关电压/电流波形不交叠的技术，即所谓零电压开关(ZVS)/零电流开关(ZCS)技术，或称软开关技术。
小功率软开关电源效率可以提高到80-85%。
70年代谐振开关电源奠定了软开关技术的基础，以后新的软开关技术不断涌现，如准谐振(80年代中)，全桥ZVS-PWM 、恒频ZVS-PWM/ZCS-PWM(80年代末)、ZVS-PWM有源钳位；ZVT-PWM/ZVCT-PWM(90年代初)；全桥移相ZV-ZCS-PWM(90年代中)等，我国己将最新软开关技术应用于6KW通信电源中，效率达93%。
（3）控制技术研究的进展，例如电流型控制及多环控制，电荷控制，一周期控制，功率因数控制，DSP控制及相应专用集成控制芯片的研制成功等，使开关电源动态性能有很大提高，电路也大幅度简化。
（4）有源功率因数校正技术(APFC)开发，提高了AC-DC开关电源功率因数，由于输入端有整流电容组件，AC-DC开关电源及一大类整流电源供电的电子设备(如逆变器，UPS)等的电网侧功率因数仅为0.65。
80年代用APFC技术后可以提高到0.95-0.99。
既治理了电网的谐波“污染”，又提高了开关电源的整体效率。
（5）磁性组件新型材料和新型变压器的开发，例如集成磁路，平面型磁心，超薄型(Low profile)变压器。
新型变压器如压电式，无磁心印制电路(PCB)变压器等，使开关电源的尺寸重量都可减少许多。
（6）新型电容器和EMI滤波器技木的进步，使开关电源小型化并提高了EMC性能。
（7）微处理器监控和开关电源系统内部通信技术的应用，提高了电源系统的可靠性。
90年代末又提出了新型开关电源的研制开发，这也是新世纪开关电源的远景。
如用一级AC-DC开关变换器实现稳压或稳流，并具有功率因数校正功能，称为单管单级(Single Switch Single Stage)或4S高功率因数AC-DC开关变换器；输出1V, 50A的低电压大电流DC-DC变换器，又称电压调节模块VRM，以适应下一代超快速微处理器供电的需求。
2、设计内容和要求2.1初始条件：输入交流电源：单相220V，频率50Hz。
2.2主要任务: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。
3、方案的论证和选择3.1 方案一：电源输入，即单相交流电压。
输出为：12V、5V直流电压，最大电流1A。
交流电220V经过一个整流滤波电路后得到直流电压，送入DC-DC降压斩波电路，控制电路提供控制信号控制MOSFET管的关断，调节直流电压的占空比，最后经过LC滤波电路得到所需电压。
通过对输出电压的取样，比较和放大，调节控脉冲的宽度，以达到稳压输出的目的。
开关电源原理框图如图1所示。
整流部分是利用具有单向导通性的二极管构成桥式电路来实现的；滤波部分是利用电容电感器件的储能效应，构成LC 电路来实现的；降压部分是利用降压斩波电路来实现， 控制方式为脉宽调制控制（PWM ），即在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。