小功率单端反击开关电源设计
小功率反激式开关电源设计毕业论文
小功率反激式开关电源设计作者姓名:学号:指导教师:摘要小功率反激式开关电源以其设计简单,体积小巧等优势,广泛应用于小功率场合。
开关电源以其小型、轻量和高效率的特点,被广泛地应用于各种电气设备和系统中,其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。
开关稳压电源有多种类型,其中单端反激式开关电源由于具有线路简单,所需要的元器件少,能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。
传统的反激式开关电源一般由PWM控制芯片和功率开关管(频率较高时一般使用MOSFET)组成,PWM芯片控制环路设计复杂,容易造成系统工作不稳定,功率开关管有时需要外加驱动电路。
高效率与小型化在一定程度上是互相限制的,因为实现高效率会要求电路有相当的复杂度,大量的器件对小型化十分不利。
在开关电源设计初期,采用的都是分立元件,集成度很低,大部分电路只能在PCB版上实现,极大的限制了小型化实现的可能。
而且大量器件暴露在外,也影响了系统的稳定性。
采用近年来,为了实现更高的效率和更小的体积,开关电源的工作频率有了很大的提高。
高工作频率能够减小外围电感和电容的大小,从而减少系统的体积。
另外,反激变压器的设计也是一个难点,其往往导致电源设计周期延长。
随着NXP公司生产的以OB2268芯片为代表的新一代单片开关电源的问世,以上诸多问题都得到了很好的解决。
应用OB2268设计开关电源,不仅器件更少,结构更简单,发热量更少,工作更可靠,采用该系列芯片已成为一种高效的反激式开关电源设计方案。
关键词:反激式变换器高频变压器开关电源 PWM控制AbstractLow power flyback switching power supply with its simple design, small size and other advantages, is widely used in small power applications. Switching power supply with its features of small, light weight and high efficiency, is widely used in various electrical equipment and systems, its performance is directly related to the realization of the function of the whole system. There are many types of switching power supply, wherein the single end flyback switching power supply with simple circuit, fewer components needed, can provide multiple isolated output has been widely used in small power field.Flyback switching power supply generally by the traditional PWM control chip and a power switch (generally use MOSFET high frequency) components, PWM chip control loop design of complex, easy to cause the system is not stable, tube sometimes need external driving circuit of power switch. High efficiency and miniaturization is limited to each other in a certain extent, because to achieve high efficiency would require circuit has considerable complexity, a large number of devices is very harmful to the miniaturization. Early in the design of switching power supply, are using discrete components, low integration degree, most of the circuit can only be achieved in the PCB version, greatly limit the miniaturization possible. And the number of device is exposed outside, also affects the stability of the system. Adopted in recent years, in order to achieve higher efficiency and smaller size, the operating frequency of the switching power supply has been greatly improved. High frequency can reduce the size of the external inductance and capacitance, thereby reducing the volume of the system.In addition, but also a difficult design of the flyback transformer, which often leads to power supply design cycles. Along with the NXP produced by the OB2268 chip as the representative of a new generation of single chip switching power supply was published, the problems are solved. Application of OB2268 switching power supply design, not only fewer devices, the structure is more simple, lessheat, the work is more reliable, the series of chips have become a high efficiency flyback switching power supply design.Key words: flyback converter high frequency transformer of switch power supply PWM control目录绪论 (1)第1章方案论证 (3)1.1 变压器设计选择 (4)1.2 电流模式PWM控制器选择 (6)1.3 光敏开关的选择 (9)第2章硬件电路的设计 (11)2.1电流模式芯片OB2268简介 (11)2.2 整流电路及桥路电路设计 (14)整流电路设计 (14)桥路电路设计 (15)2.3 电流模式控制电路设计 (16)2.4 采样电路设计 (18)2.5 电源保护电路设计 (21)2.6 闭环反馈回路设计 (23)第3章硬件设计 (26)3.1 数据采集设计 (26)第4章系统硬件调试 (30)4.1 调试工具简介 (30)4.2 系统硬件联调 (30)第5章结论 (31)5.1 社会经济效益分析 (31)5.2 收获与体会 (31)结束语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 电路图 (45)绪论开关电源的前身是线性稳压电源。
单端反激式开关电源(毕业设计)
目录摘要 (2)第一章开关电源概述 (1)1.1 开关电源的定义与分类 (1)1.2 开关电源的基本工作原理与应用 (1)1.2.1 开关电源的基本工作原理 (1)1.2.2 开关电源的应用 (2)1.3 开关电源待解决的问题及发展趋势 (5)1.3.1 开关电源待解决的问题 (5)1.3.2 开关电源的发展趋势 (5)第二章设计方案比较与选择 (7)2.1 本课题选题意义 (7)2.2 方案的设计要求 (7)2.3 选取的设计方案 (8)第三章反激式高频开关电源系统的设计 (9)3.1 高频开关电源系统参数及主电路原理图 (9)3.2 单端反激式高频变压器的设计 (10)3.2.1 高频变压器设计考虑的问题 (10)3.2.2 单端反激式变压器设计 (11)3.3 高频开关电源控制电路的设计 (15)3.3.1 PWM 集成控制器的工作原理与比较 (15)3.3.2 UC3842工作原理 (17)3.3.3 UC3842的使用特点 (18)3.4 反馈电路及保护电路的设计 (19)3.4.1 过压、欠压保护电路及反馈 (19)3.4.2 过流保护电路及反馈 (19)3.5变压器设计中注意事项 (20)第四章总结 (21)参考文献 (23)致谢 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要开关电源的高频化电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化,并使开关电源进入更广泛的领域,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资源及保护环境方面都具有深远的意义。
为此本论文以反激式高频开关电源为设计方向而展开,对高频变压器的认知及所注意的问题,其中包括磁芯损耗、绕组损耗、温升以及磁芯要求。
W单端反激开关电源设计
辽宁工业大学电力电子技术课程设计(论文)题目:20W单端反激开关电源设计院(系):电气工程学院专业班级:学号:学生姓名:指导教师:(签字)起止时间:2012-12-31至2012-1-11课程设计(论文)任务及评语院(系):电气工程学院教研室:电气注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要也称内容提要,概括研究题目的主要内容、特点,文字要精练。
中文摘要一般不少于200字,外文摘要的内容应与中文摘要相对应。
1;关键词2;关键词3;关键词4注意:关键词不少于2个目录第1章绪论 (1)1.1电力电子技术概况 (1)1.2本文设计内容 (1)第2章 20W单端反激开关电源设计 (2)2.120W单端反激开关电源设计总体设计方案 (2)2.2具体电路设计 (2)2.2.1 主电路设计 (2)2.2.2 整流电路设计 (3)2.2.3 单端反激电路设计 (5)2.2.4 控制电路设计 (7)2.2.5 保护电路设计 (7)2.3元器件型号选择 (8)2.4系统调试或仿真、数据分析 (9)第3章课程设计总结 (10)参考文献 (11)第1章绪论1.1电力电子技术概况结合设计概括发展技术电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTO,IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下,和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。
具体的说,就是使用电力电子器件对电进行变换和控制的技术。
目前所用的电力电子器件均用半导体制成,故也称为电力半导体器件。
电力电子技术所变换的“电力”,功率可以大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下。
小功率反激式开关电源设计与计算
小功率反激式开关电源设计与计算
一、原理分析 下图为一开关电源原理图
学习园地
220V 市电经开关、保险管、热敏电阻、共模抑制电感电容和差模抑制电容, 经桥式整流成脉动直流,经电解电容滤波,得到约 300V 直流电压,通过开关变 压器的初级加至开关管漏极(或集电极),这其中在保险管的后面接有压敏电阻, 可消除来自电网的超高瞬态尖峰脉冲干扰,如果市电电压异常升高,在一个不 太长的毫秒级时间内,压敏电阻阻值迅速降低至欧姆级,大电流熔断保险丝, 从而保护了后面的电路。在 220V 电路中,串有热敏电阻,该电阻在常温下约十 几欧姆,开机瞬间利用这一电阻有效减小冲击电流,保护线路、电源开关接点、 整流二极管。当电流稳定后,热敏电阻温度升高电阻下降即负温度系数,整机 正常工作。
8
肯普科技
i) 其它
Cin=3µF/W(85~265V AC) IP=IR/KRP
IP=
P0
+
VImin * Dmax *η
IR 2
2µF/W(195~265V AC)
IP=
2P0 VImin * Dmax *η(2 − KRP)
ISP=IP* N P NS
ISRMS=ISP*
(1
−
D max
)(
PO =0.032A η * V1min
c) IP=
I AVG
=0.15A
(1- 0.5KRP ) * Dmax
d) NP=
LP =210T ALG
e)
LP=
IP
2
*
K
106 PO RP (1- 0.5KRP
)
*
f
* Z(1-η) +η η
=6
小功率开关电源的设计
小功率开关电源的设计小功率开关电源是一种基于开关电路工作原理的电源,主要用于供应低功率电子设备的电能。
它具有体积小、高效率、稳定性好等特点,广泛用于家用电器、通信设备、电子产品等领域。
本文将逐步介绍小功率开关电源的设计过程。
首先,为了设计一个小功率开关电源,我们需要确定输出电压和输出电流的需求。
这可以根据所要供应的设备的电压和电流要求来决定。
然后,我们需要选择一个适当的开关电源拓扑结构。
常见的拓扑结构包括单端反激、双端反激、前级DC-DC转换器等。
在选择拓扑结构时,需要考虑输出电压、电流波形等因素。
接下来,我们需要选取合适的开关元件,包括开关管和二极管。
开关管的选择要考虑其最大耐压、导通压降、导通电阻等参数,而二极管的选择要考虑其反向耐压、导通电压降、导通电流等参数。
通常情况下,硅石墨二极管被广泛用于小功率开关电源,因为它具有导通电压低、开关速度快等特点。
然后,我们需要设计适当的控制电路和反馈回路。
控制电路一般使用PWM调制技术来实现对开关管的控制。
在PWM调制技术中,通过改变开关管的开关周期和开关占空比来控制输出电压和电流。
反馈回路用于检测和控制输出电压。
常用的反馈回路包括电压反馈和电流反馈。
接下来,我们需要设计适当的滤波电路。
滤波电路主要用于去除开关电源输出的高频噪声和杂散波,以提供稳定的输出电压和电流。
常用的滤波电路包括电感滤波器和电容滤波器。
电感滤波器主要用于去除高频噪声,而电容滤波器主要用于去除低频杂散波。
最后,我们需要选择适当的保护电路。
保护电路用于检测和保护开关电源免受过流、过压、过温等异常情况的影响。
常用的保护电路包括过流保护、过压保护、过温保护等。
这些保护电路能够及时地切断开关电源的输出,以避免设备的损坏。
在设计过程中,还需要考虑功率损耗和效率。
功率损耗主要包括开关管的导通损耗和开关管的开关损耗。
效率则可以通过效率公式计算,即输出功率除以输入功率,一般希望能够达到高效率的设计。
单端反激式开关电源设计UC3842
基于UC3842的开关电源设计摘要电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在信息时代,农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展,对电影产业提出个更多、更高的要求,如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。
这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术,做出最好的电源产品,以满足各行各业的要求。
开关电源是一种新型的电源设备,较之于传统的线性电源,其技术含量高、耗能低、使用方便,并取得了较好的经济效益。
UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。
假如由于某种原因使输出电压升高时,脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度,亦即占空比D,使斩波后的平均值电压下降,从而达到稳压目的,反之亦然。
UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等,适合于制作20~80W小功率开关电源。
由于器件设计巧妙,由主电源电压直接启动,构成电路所需元件少,非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。
设计思路,并附有详细的电路图。
关键词:开关电源,uc3842,脉宽调制,功率,IGBT前言 (1)第1章开关电源的简介 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的组成 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关器件 (4)1.2.1开关器件的特征 (4)1.2.2器件TL431. (5)1.2.3电力二极管 (5)1.2.4光耦PC817 (6)1.2.5电力场效应晶体管MOSFET (7)第2章主要开关变换电路 (8)2.1 滤波电路 (8)2.2 反馈电路 (8)2.2.1电流反馈电路 (8)2.2.2电压反馈电路 (9)2.3电压保护电路 (9)第3章UC3842 .................................................. 错误!未定义书签。
3.1 UC3842简介 (10)3.1.1 UC3842的引脚及其功能 (11)3.1.2 UC3842的内部结构 (11)3.1.3 UC3842的使用特点 (13)3.2 UC3842的典型应用电路 (14)3.2.1反激式开关电源 (14)3.2.2 UC3842控制的同步整流电路 (15)3.2.3升压型开关电源 (17)第4章利用UC3842设计小功率电源 (18)4.1 电源设计指标 (18)4.1.1元件的选择 (19)4.1.2电路结构的选择 (20)4.2 启动电路 (21)4.3 PWM脉冲控制驱动电路 (22)4.4 直流输出与反馈电路 (23)4.5 总体电路图分析 (24)结论 (24)参考文献 ............................................................. 错误!未定义书签。
单端反激式开关电源研究与设计
单端反激式开关电源研究与设计
1 引言
反激式(Flyback)电路拓扑是最基本的功率变换电路结构之一。
因结构简单、元器件数量少和设计方便等优点而广泛应用于电视机、DVD 和充电器等小功率电器的电源中。
反激变换器工作原理与Boost 电路相似,可以看作隔离式Boost 电路,在开关管导通时变压器原边电感储能,关断时能量经副边整流输出传递
给负载。
2 Flyback 拓扑介绍
2.1 连续导电模式
连续模式(CCM)下,在下一次开关导通时,变压器副边电流尚未降低到零,
变压器总有一个绕组是有电流流过的,其原边电流Ip 和副边电流Is 如图1 所示。
由于二次电流维持时间长,在传递相同功率条件下,尖峰电流约为断续模
式的一半。
连续导电模式的缺点是控制环有一个右半平面零点,使闭环补偿困难。
图1 连续模式变压器原副边电流波形
2.2 断续导电模式
断续模式(DCM)是变压器能量完全传递的工作模式,这样原副边有更大的尖
峰电流,理想状况下电流波形如图2 所示。
开关管开通时,电流已经降到零,因此开关管实现零电流导通,减少了开通损耗。
开关管导通时没有二极管反向
恢复问题,而且由于没有右半平面零点,控制环路的设计更加容易,也不需要
斜率补偿。
与连续工作模式相比,DCM 模式在低功率应用场合更加普遍。
一步一步精通单端反激式开关电源设计
一步一步精通单端反激式开关电源设计目录■系统应用需求 (3)■步骤1_确定应用需求 (3)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压VB (4)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX,并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.1、选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX (8)■步骤4_输入整流桥的选择 (9)■步骤5_确定发射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO (10)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP:当KP≤1时,KP=KRP;当KP≥1时,KP=KDP (14)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX (15)■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS (16)■步骤9_基于AC输入电压,VO、PO以及效率选定MOS管芯片 (17)■步骤10_设定外部限流点降低的ILIMIT降低因数KI (17)■步骤11_通过IP和ILIMIT的比较验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤12_计算功率开关管热阻选择散热片验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤13_计算初级电感量LP (18)■步骤14_选择磁芯和骨架,再从磁芯和骨架的数据手册中得到AA,AA,AA,和BW的参考值 (18)■步骤15_设定初级绕组的层数L以及次级绕组圈数AA(可能需要经过迭代的过程) (24)■步骤16_计算次级绕组圈数AA以及偏置绕组圈数AA (25)■步骤17_确定初级绕组线径参数OD、DIA、AWG (25)■步骤18_步骤23-检查AA、AAA以及AA。
如果有必要可以通过改变L、AA或AA或磁芯/骨架的方法对其进行迭代,知道满足规定的范围 (25)■步骤24 –确认AA≤4200高斯。
如有必要,减小限流点降低因数AA (26)■步骤25 –计算次级峰值电流AAA (26)■步骤26 –计算次级RMS电流AAAAA (26)■步骤27 –确定次级绕组线径参数AA A、AAA A、AAA A (26)■步骤28 –确定输出电容的纹波电流AAAAAAA (27)■步骤29 –确定次级及偏置绕组的最大峰值反向电压AAAA,AAAA (27)■步骤30 –参照表8,基于VOR及输出类型选择初级钳位电路中使用的钳位稳压管以及阻断二极管 (27)■步骤31 –根据表9选择输出整流管 (28)■步骤32 –输出电容的选择 (28)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (29)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (29)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (29)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (29)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型,选用相应的反馈电路元件 (29)■步骤38 –环路动态补偿设计 (30)■系统应用需求交流输入最小电压:VACMIN,单位V交流输入最大电压:VACMAX,单位V交流输入电压频率:FL,单位HZ开关频率:FS,单位KHZ输出电压:Vo,单位V输出电流:IO,单位A电源效率:η负载调整率:SI损耗分配因子:Z空载功率损耗:P_NO_LOAD,单位MW输出纹波电压:VRIPPLE,单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压:VACMIN●●交流输入电压频率:FL50HZ或者60HZ,详见世界电网频率表。
电力电子课程设计-单端反激式输出开关电源设计
电力电子技术课程设计报告单端反激式单路输出开关电源一、 设计任务及要求本课程设计要求根据所提供的元器件设计并制作一个小功率的单端反激式开关电源。
我们设计的反激式开关电源的输入是180V ,输出是10V 。
要求画出必要的设计电路图,进行必要的电路参数计算,完成电路的焊接任务,并具有1A 的带负载能力以及过流保护功能。
二、 设计原理及思路1、反激变换器工作原理假设变压器和其他元器件均为理想元器件,稳态工作下:(1)当有源开关Q 导通时,变压器原边电流增加,会产生上正下负的感应电动势,从而在副边产生下正上负的感应电动势,无源开关VD1因反偏而截止,输出由电容C 向负载提供能量,而原边则从电源吸收电能,储存于磁路中。
(2)当有源开关Q 截止时,由于变压器磁路中的磁通不能突变,所以在原边会感应出上负下正的感应电动势,而在副边会感应出上正下负的感应电动势,故VD1正偏而导通,此时磁路中的存储的能量转到副边,并经二极管VD1向负载供电,同时补充滤波电容C 在前一阶段所损失的能量。
输出滤波电容除了在开关Q 导通时给负载提供能量外,还用来限制输出电压上的开关频率纹波分量,使之远小于稳态的直流输出电压。
gU pN sN oI oU VD1++-CR Q图 1 反激变换器的原理图反激变换器的工作过程大致可以看做是原边储能和副边放电两个阶段。
原边电流和副边电流在这两个阶段中分别起到励磁电流的作用。
如果在下一次Q 导通之前,副边已将磁路的储能放光,即副边电流变为零,则称变换器运行于断续电流模式(DCM ),反之,则在副边还没有将磁路的储能放光,即在副边电流没有变为零之前,Q 又导通,则称变换器运行于连续电流模式(CCM )。
通常反激变换器多设计为断续电流模式(DCM )下。
2、反激变换器的结构框图Ug Uo交流输入 —— >输出3、反激变换器的吸收电路实际反激变换器会有各种寄生参数的存在,如变压器的漏感,开关管的源漏极电容。
单端反激式开关电源- 控制驱动电路设计
摘要:TOPSwitch系列芯片是Power Integration 公司生产的开关电源专用集成电路,它将脉宽调制电路(PWM)与高压MOSFET开关管及驱动电路等集成在一起。
采用PWM控制器和MOSFET功率开关一体化的集成控制芯片是新一代开关电源设计的重要特点和趋势。
使用该芯片设计的小功率开关电源,可大大减少外围电路,降低成本,提高可靠性。
本文介绍了一种采用TOP244Y集成芯片实现的开关电源。
根据TOP244Y的特性给出了单端反激式开关电源的工程设计方法,对外围电路的设计进行了分析和讨论,并给出设计中的注意事项。
关键词:开关电源,单端反激,TOPSwitch-GXABSTRACT: Topswitch series integrated circuits are produced especially for power supply by power integration company ,which integrate the pulse width controller (PWM) and a high voltage MOSFET together. The integration controlling chip, which integrated PWM controller and MOSFET power, is the important features and trends of the new generation Switch Mode Power Supply (SMPS).Designing low power switching power supply with such integrated circuits can decrease parts count , decrease cost and increase reliability.This paper introduced a kind of method to implement the SMPS using TOP244Y. According to the TOP244Y characteristics, the paper provides a engineering method to design of single-flyback switch mode power supply circuit. It analyzes and discusses the external circuit , and gives attention to the design matters.Keywords : switch mode power supply, single flyback, TOPSwitch-GX目录前言 ................................................ 错误!未定义书签。
小功率反激式开关电源设计及加工
技能训练手册1.题目:小功率反激式开关电源设计及加工2.开关电源基本原理1.1开关电源分类及特点:1.2反激式开关电源要点变压器是工作有两个状态,一是储能阶段,二是能量释放阶段,所以电感值很重要;功率芯片的最大电流。
一般超过这个电流就会保护。
仔细查询芯片手册,如果遇到保护会判断这种情况;变压器的电感量和功率芯片的最大电流决定了电源的能量。
能量释放的过程有两个问题:一是电流释放能力,所以整流二极管必须选择高速二极管,同时在储能期间有次级有较高的反向电压,整流二极管反向击穿电压必须足够高。
3.电路设计软件2.1原理图及设计要点原理图设计我们不对原理做过多的分析,只是把原理图按照最合理的方法绘制成功原理图文件。
同时需要熟悉protel的库,可能有一些非标的元件,需要自己建立原理图和PCB库文件。
原理如设计遵循信号流向的原则从左到右布置;强电和弱点分开布局的原则,原理图见图一2.2电路板图及设计要点电路板首先分高压和低压,高压和低压电路图在原理图电气上是隔离的,为了有更好的隔离效果,设计时在物理上也做到尽量隔离 同样,PCB的好多元件系统库里不可能有,这时候需要自己建库,建库的时候要么自己按照自己的风格建立库,也可以按照参考标准库来建库,比如变压器,可以参考双列直插元件的格式,也可以自己按照变压器外形绘制。
参考的板图见图二2.3其他图一原理图图二电路版图参考图4.基本元器件选择及测试方法1 芯片测试:测试方法及电路图见数据手。
不进行实际测试能说明白便可以;2 电容测试:对于小容量可以用万用表测试直流阻抗是否无穷,对于大容量电解电容,分别测量正向和反向电阻,以及释放时间。
几个关键电容需要测试,有测试表需要完成;3电阻测试:用万用表测量4 电感测试:用万用表测量直流电阻,用电感表测量电感量。
变压器和滤波电感的电感量需要测定5.焊接及调试工具5.1调试工具1熟练使用万用表:测量电压,电流,电阻,电压电流测量的时候要区别交流和直流,交流测量的时候要特别注意交流电压的频率范围。
单端反激式开关电源课程设计
单端反激式开关电源课程设计单端反激式开关电源设计1.引⾔开关电源具有⼯频变压器所不具备的优点,新型、⾼效、节能的开关电源代表着稳压电源的发展⽅向。
因为开关电源内部⼯作于⾼频率状态,本⾝的功耗很低,电源效率就可做得较⾼,⼀般均可做到80%,甚⾄接近90%。
这样⾼的效率不是普通⼯频变压器稳压电源所能⽐拟的。
开关电源常⽤的单端或双端输出脉宽调制(PWM),省去了笨重的⼯频变压器,可制成⼏⽡⾄⼏千⽡的电源。
传统的开关电源普遍采⽤电压型脉宽调制(PWM)技术,⽽近年电流型PWM技术得到了飞速发展。
相⽐电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以明显改善,特别是其内在的限流能⼒和并联均流能⼒使控制电路变得简单可靠。
电流型PWM 集成控制器已经产品化,极⼤的推动了⼩功率开关电源的发展和应⽤。
电流型PWM控制⼩功率电源已经取代电压型PWM控制⼩功率电源。
Unitrode公司推出的UC3843系列控制芯⽚是电流型PWM控制器的典型代表。
本次设计将⽤UC3843制作⼀个⼩功率开关电源。
2.UC3843简介Unitrode公司的UC3843是⼀种⾼性能固定频率电流型控制器,包含误差放⼤器、PWM⽐较器器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和⽋压锁定等单元,它具有功能全,⼯作频率⾼,引脚少外围元件简单等特点,它的电压调整率可达0.01%V,⾮常接近线性稳压电源的调整率。
⼯作频率可达500kHz,启动电流仅需1mA,所以它的启动电路⾮常简单。
其结构图和⼯作原理如下:1脚COMP是内部误差放⼤器的输出端,通常此脚与2脚之间接有反馈⽹络;2脚FEEDBACK是反馈电压输⼊端;3脚ISENSE 是电流传感端;4脚RT/CT是定时端;5脚GND是接地;6脚OUT是输出端;7脚Vcc是电源;8脚VREF是基准电压输出,可输出精确的+5V基准电压,电流可达50mA。
器件参数:UC3843的电压调整率可达0.01%,⼯作频率为500kHz,启动电流⼩于1mA,输⼊电压为10~30V,基准电压为4.9~5.1V。
多路输出单端反激式开关电源原理及设计
鉴于在功率MOSFET关断的瞬间,高频变压器的漏感产生尖峰电压UL,另外,在原边上会产生感应反向电动势UOR,二者叠加在直流输入电压上。典型的情况下,交流输入电压经整流桥整流后,其最高电压UImax=380V,UL≈165V,UOR=135V,贝UOR+UL+UOR≈680V。这就要求功率MOSFET至少能承受700V的高压,同时还必须在漏极增加钳位电路,用以吸收尖峰电压,保护TOP222G中的功率MOSFET。本电源的钳位电路由D2、D3组成。其中D2为瞬态电压抑制器(TVS)P6KE200,D3为超快恢复二极管UF4005。当MOSFET导通时,原边电压上端为正,下端为负,使得D3截止,钳位电路不起作用。在MOSFET截止瞬间,原边电压变为下端为正,上端为负,此时D1导通,电压被限制在200V左右。
C3为控制端旁路电容,它能对控制回路进行补偿并设定自动重启频率。当C3=47μF时,自动重启频率为1.2Hz,即每隔0.83s检测一次调节失控故障是否已经被排除,若确认已被排除,就自动重启开关电源恢复正常工作。
R2为PC817中LED的外部限流电阻。实际上除了限流保护作用外,他对控制回路的增益也具有重要影响。当R2改变时,会依次影响到下列参数值:IF→IC→D→UO,也就相当于改变了控制回路的电流放大倍数。
采用TOPSwitch-Ⅱ系列设计单片开关电源时所需外接元器件少,而且器件对电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少,故设计十分方便,性能稳定,性价比更高。
对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率。由设计要求可知,输入电压为宽范围输入,输出功率不大于10W,故选择TOP222G。
20W单端反激开关电源设计
20W单端反激开关电源设计在电子设备中,开关电源是一种高效率的电源供应器件,常用于电子设备中,如电视,电脑,手机等。
本文将详细介绍一个20W单端反激开关电源的设计。
首先,我们需要明确几个关键的设计参数:1.输入电压范围:通常开关电源的输入电压范围是广泛的,但本设计将限制在输入电压范围为85VAC-265VAC(即110VAC、220VAC两种标准市电)。
2.输出电压:输出电压为12VDC,电流为1.67A。
3.开关频率:选择合适的开关频率对于提高电源的效率和减小尺寸都是很重要的,本设计选择50kHz作为开关频率。
4.稳压与保护:开关电源需要稳定地输出电压,并具有过流保护、过压保护和短路保护等功能。
现在,我们可以开始进行开关电源的设计。
下面是本设计采用的主要电路元件及其功能:1.输入滤波器:用于滤除电网中的高频噪声和杂波。
2.整流电路:将交流输入电压转换为直流电压。
3.快速恢复二极管:用于输出短路时快速放电。
4.整流电容:稳定输出电压的波动。
5.反激变压器:将输入电压转换为合适的电压和电流输出。
6.控制芯片:用于调整开关管的工作频率和电流。
7.光耦隔离器:用于隔离控制芯片和开关管,以保护控制芯片免受开关管产生的高压脉冲的影响。
8.输出滤波器:用于去除开关管开关时产生的高频噪声。
9.稳压电路:通过调节开关管的工作状态,使输出电压保持在设定值。
10.保护电路:用于检测和处理过流、过压和短路等异常情况,以保护开关电源的安全运行。
然后,我们将根据上述电路元件和功能进行具体的电路设计:1.输入滤波器:本设计采用LC型电路进行输入滤波,用于滤除高频噪声和杂波。
选择合适的电感和电容值可以有效地滤波。
参数可根据实际情况进行调整。
2.整流电路:采用桥式整流电路将交流输入电压转换为直流电压。
可选择高效率和低压降的整流二极管。
3.快速恢复二极管:用于在输出短路时快速放电,以保护开关管和其他电路元件。
选择具有快速恢复时间和低反向电压的二极管。
单端反激式开关电源原理与设计
单端反激式开关电源原理与设计2008-11-7 10:45:00 来源:中国自动化网网友评论0条点击查看0 引言近年来随着电源技术的飞速发展,开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展,高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。
单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点,特别适合设计小功率的开关电源。
本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842,介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用,对电源电路进行了具体分析。
利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000中,运行状况良好,各项指标均符合实际工程的要求。
1 反激式开关电源基本原理单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统,就可以通过开关电源的PWM(脉冲宽度调制器)迅速调整脉冲占空比,从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节,达到稳定输出电压的目的。
这种反馈控制电路的最大特点是:在输入电压和负载电流变化较大时,具有更快的动态响应速度,自动限制负载电流,补偿电路简单。
反激电路适应于小功率开关电源,其原理图如图1所示。
下面分析在理想空载的情况下电流型PWM的工作情况。
与电压型的PWM比较,电流型PWM又增加了一个电感电流反馈环节。
图中:A1为误差放大器;A2为电流检测比较器;U2为RS触发器;Uf为输出电压Uo的反馈取样,该反馈取样与基准电压Uref 通过误差放大器A1产生误差信号Ue(该信号也是A2的比较箝位电压)。
设场效应管Q1导通,则电感电流iL以斜率Ui/L线性增长,L为T1的原边电感,电感电流在无感电阻R1上采样u1=R1iL,该采样电压被送入电流检测比较器A2与来自误差放大器的Ue进行比较,当u1>Ue时,A2输出高电平,送到RS触发器U2的复位端,则两输入或非门U1输出低电平并关断Q1;当时钟输出高电平时,或非门U1始终输出低电平,封锁PWM,在振荡器输出时钟下降的同时,或非门U1的两输入均为低电平,则Q1被打开。
一步一步精通单端反激式开关电源设计
【我是工程师】一步一步精通单端反激式开关电源设计从事电源产品设计的历程,感触颇深,借着这篇文章主要想总结一下这些年来自己在单端反激式开关电源设计方面的一些经验和技巧,期间走了太多的弯路,也吸取了很多的教训,当然也仍然有很多的不解,由于主题涉及的知识面比较广,内容篇幅也比较多,先来个框架,我们大家一起来一步一步学习反激式开关电源的设计,欢迎大家猛烈拍砖,如有纰漏还请大神们指正~★★★★★★★★一步一步精通单端反激式开关电源设计计算工具V1.8 (持续优化中)★★★★★★★★(391楼)■步骤1_确定应用需求(2楼)_实例(139楼)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压(5楼)_实例(140楼)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX,并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量(6楼)3.1、选择输入存储电容CIN的容量3.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX._实例(141楼)■步骤4_输入整流桥的选择(8楼)_实例(145楼)■步骤5_确定反射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO(9楼)_实例(150楼)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP:当KP≤1时,KP=KRP;当KP≥1时,KP=KDP(15楼)_实例(151楼)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX(16楼)_实例(152楼)■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS(17楼)_实例(153楼)■步骤9_基于AC输入电压,VO、PO以及效率选定MOS管芯片(18楼)_实例(154楼)■步骤10_设定外部限流点降低的ILIMIT降低因数KI(19楼)_实例(155楼)■步骤11_通过IP和ILIMIT的比较验证MOS芯片选择的正确性(20楼)_实例(156楼)■步骤12_计算功率开关管热阻选择散热片验证MOS芯片选择的正确性(21楼)_实例(157楼)■步骤13_计算初级电感量LP(22楼)_实例(158楼)■步骤14_选择磁芯和骨架,再从磁芯和骨架的数据手册中得到Ae,le,AL,和BW的参考值(28楼)_实例(159楼)■步骤15_根据初级电感量大小以及磁芯参数计算初级绕组圈数NP(31楼)_实例(162楼)■步骤16_计算次级绕组圈数NS以及偏置绕组圈数NB(32楼)_实例(163楼)■步骤17_确定初级绕组线径参数OD、DIA、AWG(33楼)_实例(166楼)■步骤18_步骤23-检查BM、CMA以及Lg。
单端反激式开关电源的工作原理与设计
单端反激式开关电源的工作原理与设计•电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。
•UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件,是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是比较理想的新型的控制器闭。
•1 电路设计和原理1.1 UC3842工作原理•UC3842是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的集成芯片,其内部组成框图如图l所示。
其中脚1外接阻容元件,用来补偿误差放大器的频率特性。
脚2是反馈电压输入端,将取样电压加到误差放大器的反相输入端,再与同相输入端的基准电压进行比较,产生误差电压。
脚3是电流检测输入端,与电阻配合,构成过流保护电路。
脚4外接锯齿波振荡器外部定时电阻与定时电容,决定振荡频率,基准电压VREF为0.5V。
输出电压将决定变压器的变压比。
由图1可见,它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
UC3842主要用于高频中小容量开关电源,用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时,通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准进行比较,误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较,从而控制PWM序列的占空比,达到电路稳定的目的。
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6.2 控制集成设计
选择控制 IC 所要考虑的性能有: 1,可以直接从输入电压供电工作: 2,逐周过电流限制: 3 具有图腾柱双极型晶体管驱动能力。 该控制部分采用控制集成芯片 UC3842. UC3842 是一款 8 脚双列直插式封装高 性能的固定频率电流型控制器件,单端输出可直接驱动双极型晶体管。内部主要有 5.0V 基准电压源,用来精确控制占空比的调整振荡器,降压器,电流测定比较器, PWM 锁存器,高增益 E/A 误差放大器等电路组成 UC3842 各部分引脚的功能: 1 脚,COMP:内部误差放大器的输出端,可接 RC 补偿网络到误差放大器的反相 端,来决定放大器的闭环增益和频率响应,使芯片工作稳定。通常此脚与 2 脚之间
3 变压器的设计
3.1 变压器的工作原理
如图 2,变压器和功率开关电路。当功率开关管 Q3 导通时,初级线圈启动并产生 感应入饱和,而此 时输出二极管 D5 反偏,输出截止,没有电压输出。当功率开关管关断时,由于电感 中的电流不能突变,于是续流二极管 D8 正向导通,初级线圈和次级线圈的极性同时 发生反转,使输出二极管 D5 正向导通,变压器在开关管导通期间所存储的磁能转化 为电能而释放,经高频整流滤波后即获得连续直流输出
Abstract: The work introduces the design of the Flyback mode switching power supply . On alternating-current off-line input, The most important circui t of the supply adopts Flyback convertor, and the manipulative pa-rt of the c ircuit is made up of a typical PWM IC-UC3842, which works as the current control mode. The output circuits using high-Frequency trans-form er are isolated from the input circuits . The output circuits using elecrtooptical isolation component IC-MOC8102 are isolated from the out-put circuits .meanwhile, as for the design the input of the EMI-filter and Feeds back the compensator and so on, which is related to the switch-in g power supply. the design of High-frequency transformer which is the key technology in switching supply and the design guide line of it's par -amet ers are analyzed in detail. Key words: PWM Electro-optical isolation the Flyback mode transformer EMI-filter feedback Flyback converter
R36,R37,R38 的选择:R38 =64 Ω ; R37 =100Ω ; C14=100PF: C13=1000PF(滤除高压输入中的高频分量)
R16 Vcc 1.0V R38 Ib
(7)
Ib : 为实际测得的电流值; VCC :芯片稳定工作后的电压。
5.2 采样电流电阻:
检测变压器的输入电流是为了保证电源输出不超过它的额定功率,这里采用电流 瞬时检测的方法,在功率晶体管电流通过的路径,即发射极上串联电流检测电阻。根 据电流的大小来控制功率管的导通和关断时间来控制输出能量。 UC3842 的保护方式是逐周电流检测,当电流信号超过 2.5V 的阀值时,就立刻关 断功率开关,在设计时,在最大的电流峰值与保护的电流阀值之间保留 25%的裕度, 则保护值为; 0.42A* (1+25%)=0.53A 则,采样电流电阻的阻值: 1V R= =1.89Ω (取 1Ω ) 0.53A 在测试阶段, 如果发现在最小输入电压下, 电源无法提供满载功率, 就需要减小电阻。
Lgap
0.4 π Lpri * Ipk 2 0.4 3.14 6.24μ H 10 3 0.42 A 2 (2 ) 2 2 Ac * B m a 2x ( 2 2 0 0 ) 1.09 cm
=0.026cm=10mil 式中 Ac:有效磁芯面积,单位为 cm 2 ; Bmax:最大磁通密度,单位为 G。 3. 一次绕组所需匝数为:
(Vout VD ) * Npri N sec (5V 0.5V) 52 >262V+ =626V 1
Vceo> Vin (max)
(5 )
Id: 对反激式变换器, 选择功率管的额定平均电流时, 大约取最大平均电流的 1.5 倍为最佳选择,
ID
5.5Pout 5.5 20W 1.5 1.5 0.63 A Vin (min) 262V
电源的工作频率选为 50kHz。 7.估计功率半导体器件: 双极型功率开关: Vceo=1.7 Vin(max) =1.7 340V=578V Ic(max)=
2Pout 2 20W 0.153A = 262V Vin(min)
8. 散热:基于双极型反激式变换器的经验方法:损耗的 44%是由双极型开关管 产生,46%是由整流部分产生。 估计的损耗: Ps Pin Pout = 双极型功率管损耗的功率: PD 整流部分损耗: P
Iin (max)
Pin Vin (min)
100 / 3W 0.127A 262V
b. 最小平均电流 Iin(min):
Iin (max)
Pin Vin (max)
100 / 3W 0.098A 340V
6. 输入峰值电流:
Ipk
5.5 Pout 5.5 20W 0.42 A Vin (min) 262V
1
。
当开关管 Q 导通, 则电感电流在无感电阻 R 上采样 U=R*iL , 该采样电压被送入 电流检测比较器 A2 与来自误差放大器的 Ue 进行比较,当 U>Ue 是电流检测比较器 输出高电平,送到 RS 触发器的复位端,则两输入或非门输出低电平关断开关管;当 时钟输出高电平时,或非门始终输出低电平,封锁 PWM;再整荡器输出时钟下降沿 的同时,或非门的两输入均为低电平,则开关管被打开。 (电流误差信号从正变为负, 表示输出电流超出设计的最大值)
100 40 W 20W = W 3 3
40 W 0.44 = 5.87W 3
40 W 0.46 =6.13W 3
3
设计前的一些考虑
在反激式变换器的设计中,由于高压直流输入,输入电压不能直接供给控制芯片 和功率开关,因此要采用启动电路来为控制芯片供电。 为了实现输出部分与控制和驱动电路隔离,因此选用 MOC8102 来实现反馈隔离。 为了更好地调整输出负载瞬态响应和输出精度,因此采用输出电压检测,电流检 测电路来适时调整输出电压。
(6 )
5 驱动部分
5.1 驱动设计
双极型功率晶体管是电流驱动型器件。图腾柱驱动电路能较好的来驱动双极型功 率晶体管。如图 3 所示,直接串联在功率晶体管 Q3 基极的电阻在 100 殴数量级,启 作用是在开通和关断时限制流入 Q3 基极的电流。 该电阻 R37 上并 100pF 左右的电容, 在晶体管 Q3 开通和关断转换时,该电容 C14 可以快速提供一个正或负的浪涌电流, 以减少开关时间和减小二次击穿危险及电流集肤效应。基极驱动电路的晶体管,即 NPN 管 Q2 集电极上的电阻进一步控制通态基极驱动电流
1
1 技术指标
本课题设计的技术要求和指标: 1. 功 率: 20W;
2. 电压稳定度: 0.2%; 3. 负载稳定度: 0.2%; 4. 纹波电压: 5. 转换效率: 100mV; 60%;
6. 输入电压: AC 220V 7. 输出标称电压: 5V;
图 1 小功率单端反激开关电源设计全图
2 “黑箱”预先估算
5
。
8
接有 反馈网络,以确定误差放大器的增益和频响。 2 脚,FEED BACK:反馈电压输入端,此脚与内部误差放大器的同相输入端的基 准电压(一般为+2.5V)进行比较,产生控制电压,控制脉冲的宽度。 3 脚,ISENSE:电流传感器输入引脚。在外围电路中,功率开关管的发射集串联 一个小组值的取样电阻,将脉冲变压器的电流转换成电压,此电压送入 3 脚,控制 脉宽。此外,当电源电压异常时,功率开关管的电流将增大,当取样电阻上的电压超 过 1V 时,UC3842 就停止输出,有效地保护了功率开关管。 4 脚,RT/CT:定时叫。外界定时电阻 RT 和定时电容 CT 决定振荡器的工作频率, f=1.8/(RTCT). 5 脚,GND:接地。 6 脚,OUT:输出端,此脚为图腾柱式输出,驱动能力是+1A 或-1A .这种图腾柱 结构对被驱动的功率管的关断有力,因为当三极管 VT1 截止时,VT2 导通,为功率 管关断时提供了低阻抗的反相抽取电流回路,加速功率管的关断。 7 脚, Vcc: 电源端。 当供电电压低于+16V 时, UC3842 不工作, 此时耗电在 1mA 一下。 输入电压可以通过一个大电阻从高压降压获得。 芯片工作后, 输入电压在+10V+30V 之间波动,低于+10V 停止工作。工作时耗电约为 15mA ,此电流可通过反馈电 阻提供。极限输入电压为 30V,其开启阀值设在 16V,关闭阀值设在 10V,两只相差 6V,故可以有效地防止电路在阀值电压附近工作时的振荡。 8 脚,VREF:基准电压输出,可输出精确的+5V 基准电压,电流可达 50mA 。