12V1A开关电源设计

毕业设计说明书（论文）中文摘要

本文设计了一种基于脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)控制方式的开关电源，介绍了PWM开关电源的工作原理及发展历程，给出了利用PWM 技术控制开关电源的设计方案，给出其功能原理图及电路原理图；本设计还详细介绍了变压器设计；EMI滤波电路；PWM控制电路；输出反馈电路；保护电路；整流滤波电路；稳压电路等。该开关电频率高，效率高，功率密度高，可靠性高等。

关键字：PWM；开关电源；变压器；EMI

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title 12 V1A switch power source design

Abstract

This paper expounds a kind of based on the Pulse Width Modulation (PWM, Pulse Width Modulation) control mode of switch power, introduced the PWM switch power supply and working principle of the development course, presented by the PWM control switch power source design scheme is presented, and the functional principle diagram and the circuit principle diagram; Using PWM technology, can make the switch power supply, high frequency, high efficiency, high power density, high reliability. This design but also detailed introduces the transformer design; EMI filter circuit; PWM control circuit; Output feedback circuit; The protection circuit; Rectifier filter circuit; V oltage circuit, etc.

Keywords :PWM; Switching power supply; Transformer; EMI

目次

1绪论 (2)

2 开关电源的发展和趋势 (2)

3开关电源工作原理 (3)

3.1 方案论证 (3)

3.2设计要求 (4)

3.3开关电源系统方框图 (4)

4开关电源电路设计 (4)

4.1 EM I滤波电路设计 (4)

4.2 输入整流滤波设计 (5)

4.3变换电路及控制电路设计 (7)

4.4变压器设计 (10)

4.5反馈稳压电路设计 (12)

4.6 后级整流滤波电路设计 (14)

结论 (15)

致谢 (16)

参考文献 (17)

1 绪论

电子技术的高速发展，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电力检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。开关电源比普通的线性电源效率高，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，开关电源比普通线性电源体积小，轻便化，更便于携带。

2 开关电源的发展和趋势

1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，1964年美国开关电源科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。

目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的

100kHz、用MOS－FET制成的500kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，

这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。

3 开关电源工作原理

将交流电源输入经整流滤波后转换成直流，通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号或PM（脉冲调制）电路控制开关管，将那个直流电压加到开关变压器初级上，开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载，输出部分通过，反馈电路反馈给控制电路，以达到稳定输出电压的目的。

PWM开关电源原理是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电源幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

3.1 方案论证

3.1.1 开关电压的三种控制方式

(1) 脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM)

开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。经过长期的理论与实践，脉冲宽度调制(PWM)控制方式使用最广泛，最安全，最实用。

(2) 脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM)

导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

(3) 混合调制

导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合

3.2 设计要求

1)交流输入电压变化范围为AC150V～AC280V；

2)直流输出电压为12V；