高效小型化开关电源设计方案
高效率开关电源设计8
高效率开关电源设计8引言高效率开关电源是现代电子设备中常见的电源类型，具有高效率、小体积和轻量化等优点。
本文将介绍高效率开关电源的设计要点和最佳实践，帮助读者了解如何设计高效率开关电源。
1. 开关电源的工作原理开关电源是通过将输入电压以高频开关的方式转换成需要的输出电压的一种电源。
其主要组成部分包括输入滤波电路、变换器、输出滤波电路和控制电路。
开关电源的工作原理如下：1.输入滤波电路：用于去除输入电压中的杂波和干扰，保证输入电压的稳定性和纹波较小。
2.变换器：通过高频开关将输入电压转换成需要的输出电压。
变换器中的主要元件有开关管、变压器和电感。
3.输出滤波电路：用于去除输出电压中的纹波，获得稳定的输出电压。
4.控制电路：用于控制开关电源的输出电压和电流，保证稳定的输出。
2. 高效率开关电源设计要点为了设计高效率的开关电源，需要注意以下几个要点：2.1 选择高效率元件在选择开关管、变压器和电感等关键元件时，应选择具有低导通和开关损耗的元件。
常见的高效率元件包括金属氧化物半导体场效应管（MOSFET），具有低导通和开关损耗的特点。
2.2 优化开关频率和占空比开关频率和占空比是影响开关电源效率的重要参数。
合理选择开关频率和占空比，可以减小开关输变换器中的损耗，提高效率。
2.3 降低纹波和噪声纹波和噪声是开关电源中常见的问题，会对电子设备的正常工作造成干扰。
通过合理设计输出滤波电路和减小开关电源的输出纹波和噪声，可以提高开关电源的效率。
2.4 采用高效率的控制策略控制策略对于开关电源的效率和稳定性非常重要。
采用高效的控制策略，可以减小开关电源在不同负载情况下的损耗，提高效率。
3. 高效率开关电源设计实例下面通过一个实例演示如何设计高效率开关电源：3.1 设计要求设计一个5V输出电压的开关电源，输入电压为12V，输出电流为2A。
要求开关电源的效率大于90%。
3.2 设计步骤1.选择适合的变换器拓扑结构，如反激式变换器或降压变换器。
基于小型高效直流开关电源的设计
线 性 稳 压 电源 的优 点 是 具 有 优 良 的纹 波 及 动 态 响 应 特 性 。 但 同时 存 在 以下 缺 点 ：输 入 采 用 ５ ０ Ｈ 工 频 变 压 器 ，体 积 庞 大 且 和 很 重 ； 电压 调 整 器 件 工 作 在 线 性 放 大 区 内 ， 损 耗 大 ， 效 率 低 ；过 载 能 力 差 。 线 性 电源 主 要 应 用 在 对 发 热 和 效 率 要 求 不 高 的 场 合 ，或 者 要 求 成 本 及 设 计 周 期 短 的情 况 。线 性 电源 作 为 板 载 电 源 广 泛 应 用 于 分 布 电源 系 统 中 ，特 别 是 当 配 电 电压 低 于 ４ ０ Ｖ 时 。 线 性 电 源 的 输 出 电 压 只 能 低 于 输 入 电压 ，并 且 每 个 线 性 电 源 只 能 产 生 路 输 出 。 线 性 电 源 的 效 率 在 百 分 之 三 十 五 到 百 分 之 五 十 之 间 ， 损 耗 以热 的 形 式 耗 散 。 １ ． ２ Ｐ ＷＭ 开 关 稳 压 电源 般 将 开 关 稳 压 电源 简 称 开 关 电源 ，开 关 电源 与 线 性 稳 压 电 源 不 同 ， 它 是 起 电压 调整 功 能 作 用 的器 件 ，始 终 工 作 在 开 关 状 态 开 关 电源 主 要 采 用 脉 宽 调 制 技 作 原 理 开 关 电源 主 要 采 用 直 流 斩 波 技 术 ， 即 降压 变 换 、 升 压 变 换 、变 压 器 隔 离 的Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ 变 换 电路 理论 和 Ｐ ｗ Ｍ 控 制技 术 来 实 现 的 。 具 有输 入 、 输 出隔 离 的Ｐ Ｗ Ｍ 开 关 电源 工 作 原理 框 图 ，如 图２ 所示 。
稳压两种类型 。
１ ． １线 性 稳 亚 电源 线 性 稳 压 电源 是 指 起 电压 调 整 功 能作 用 的 器 件 始 终 工 作 在 线 性 放 大 区 的直 流 稳 压 电源 ，期 工 作 原 理 如 图１ 。
小型开关电源的设计(辽宁工程技术大学电力电子课设,格式完全正确,10分下载即用)教材
课程设计名称：电力电子技术题目：小型开关电源的设计专业：班级：姓名：学号：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表摘要开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关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。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
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，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。
开关电源具有节能（效率一般可达85%以上）；体积小，重量轻；具有各种保护功能；改变输出电流、电压容易，稳定，可控等特点。
关键词：开关电源；小型化；节能；体积小；保护目录引言 (1)1 开关电源的结构及原理 (2)1.1 开关电源的结构 (2)1.2 开关电源的工作原理 (2)2 开关电源总体设计要求与方案 (3)2.1 开关电源总体设计要求 (3)2.2 开关电源总体设计方案 (3)3 小型开关电源主电路设计 (5)3.1 主电路的选用与原则 (5)3.2 主电路的设计与分析 (5)3.2.1 整流电路 (5)3.2.2 高频逆变-变压器-高频整流电路 (5)4 各项参数计算 (8)4.1 电感参数及电容参数计算 (8)4.2 变压器的匝数的计算 (9)4.3 功率计算 (10)4.4 磁芯的选用 (10)5 IGBT驱动电路 (11)总结 (12)体会 (13)参考文献 (14)辽宁工程技术大学课程设计引言开关电源输入端直接将交流电整流变成直流电，再在高频震荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。
在电感（高频变压器）的帮助下，输出稳定的低压直流电。
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。
小型开关电源的设计
设计内容与设计要求'.设计内容：1. 分析开关电源的结构及功能2. 介绍小型辅助开关电源设计要求和方案选择3. 小型开关电源主电路设计（主电路的选用依据和原则，主电路的设计及分析，主开关的选用依据和原则，元器件定额及选型）4. 小型开关电源控制电路设计及元器件选型5. 小型开关电源变压器设计、设计要求：1、思路清晰，给出整体设计和电路图;2、给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告；主要设计条件1. 电机控制器中需要性能可靠的电源，否则弱电控制失效，强电设备将会损失严重。
本设计性能可靠的小型开关电源，为电机控制器的弱电控制部分提供辅助电源，辅助电源要求如下：输入电源是三相交流220VAC, 50HZ,输出电压是直流电压士15.0V , 0.1A; 士12.0V, 0.05A;+15.0V,0.2A;+5.0V,0.8A 。
2. 提供设计要求，提供实验室.说明书格式1 .课程设计封面；2 .任务书；3 .说明书目录；4 .正文5 .总结与体会；6. 参考文献7、课程设计成绩评分表进度安排1:课题内容介绍和查找资料；2 :总体电路设计和分电路设计;3 :写设计报告，打印相关图纸;4.答辩参考文献1. 《电力电子技术》2. 《现代逆变技术及其应用》3. 《交流电机变频调速技术》4. 《电机控制》第1章概论................................................... 5. 第2章课程设计目的与要求.. (6)2.1设计目的......................................................... 6.2.2设计要求......................................................... 6. 第3章总体设计思路及框图................................... 7.3.1设计总体思路.................................................... 7.3.2基本原理框图.................................................... 7. 第4章开关电源设计........................................... 8.4.1开关电源的结构及原理 (8)4.2主电路设计及原理分析 (9)4.2.1整流滤波电路 ............................................... 9.4.2.2钳位保护电路 .............................................. 9.4.2.3单端反激电路 (10)4.2.4输出滤波电路 (11)4.3控制电路设计 (11)4.3.1 TOP223P芯片介绍......................................... 1.24.3.2 反馈环节设计 (12)第5章元器件选型及变压器参数计算............................ 1.35.1元器件的选型.................................................... 1.35.1.1整流滤波元件选择 .......................................... 1.35.1.2变压器参数设计 (13)第6章总结与体会............................................ 1.7 附录： (19)总电路图 (19)第1章概论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。
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。
一种小型化高效率离线式直流开关电源的前级设计
２２
图 ４Ｅ 滤 波 器 ＭＩ
Ｃ 、 用薄膜 电容器 ， ，Ｃ采 容量 的范围为 ００ 一０４ ｕ ， ．ｌ ．７ Ｆ 主要用来 滤除 差模 干扰 。 、 ｃ 跨接 在输 Ⅱ端 ， ｛ 经过 电容分压后 接地 ， 有效 的抑制 能 图 １前级设计对应 的直流开关 电源组成示意 图 １离 线 式 开 关 电 源 前 级 主 要 概 念 ． １１Ｅ 滤 波 电路 ． ＭＩ Ｅ 的基 本 电路如 图 ２所示 。该 电路 包括 共模 电感 Ｌ、 波 电容 ＭＩ 滤 ｃ．ｃ ， 中Ｌ对 串模 干扰不起作 用 ， 当共 模干扰 出现时 ， ～ 其 但 由于两 个线 罔的磁通 方向相 同， 经过耦合后 总电感量迅速增大 ， 因此其 对共模 信号 有很 大的感抗 ， 使之不宜通过 ， 故也称 作共模扼 流圈 。电容 Ｃ 和 ｃ采用 ． 薄 膜电容 器 ， 容量 大致 为 ０１ Ｆ ０ ７ Ｆ主要 是用来 滤除 串模干扰 。Ｃ ．ｕ ～ ． ｕ ， ４ ， 和 Ｃ跨接 在输 出端 ， 并将 电容器 的中点接地 ， 能有效 的抑制共模 干扰。 另外 ， ＭＩ Ｅ 滤波 电路应对 串模 、 共模 干扰都起 到一定抑制作用 。
直
一
种 小 型 化 高 效 率 离 线 式 直 流 开 关 电 源 硇 前级 设 计
周 口职 业技 术 学 院机 电工程 系 崔 东风
［ 摘
王 晓梅
要］ 本文首先对 离线式开 关电源前级部分 涉及到的相 关概 念及原理作 一介 绍 ， 然后针 对本文设计 的离线式直流开 关电源 中的
前级 电路 的各部 分具体设计 过程进行 了详细分析 。前级 电路 的具体设 计和各种 器参数的 选择 都体现 出 了小型 、 高效的设计 主 旨。 该设计方案对应的 电路 系统具有较好 的稳定性和 可靠性 。
高效、小型AC-DC电源设计
图3. 交错式BCM PFC 测得的效率 (100%=330W)。
对于300W小型 AHB变压器，一种解决方案是采用两个水平磁芯结构：初级端绕组串联，次级端绕组并联。这里必需使用两个变压器，因为每个磁芯的横截面积Ae差不多是避免饱和所必需的150mm2的一半。要在一个不到20mm的小型元件上设计横截面积150mm2的传统形状的磁芯是不可能的事情。类似于BCM PFC电感设计，这里也采用绞合线和高频铁氧体磁芯材料来保持高效率。最后一个重要设计步骤是把AHB变压器中的漏电感量控制在允许范围之内。对于ZVS，需要某些特定的漏电感值，对于自驱动SR，需要调节时序延迟。在本设计中因变压器产生的有效泄漏被优化为7µH，也就是总体有效磁性电感的1.5%。300W AHB DC-DC转换器测得的效率结果。
加在次级端整流器上的电压不对称可能是AHB的缺点之一。当 AHB在其限值D=0.5附近工作时，加载的SR电压几乎可达到匹配 。然而，更合理的方案是，通过对变压器的匝数比进行设计，使D在额定工作期间保持在0.25
为了说明该解决方案的可行性，采用一个交错式双BCM PFC升压预调节器来满足表1所示的规格，调节器之后是一个带自驱动SR的不对称半桥DC-DC转换器，。
图6. 测得的总体系统效率(包含了EMI滤波器)。
磁性元件设计、功率半导体选择、PCB版图、散热器选择以及控制器特性，所有这些都必须完全协同工作，才能成功实现一个在大负载范围上可获得高效率的小型AC-DC电源设计。对于一个特定应用，根据系统的具体要求，可能有一个以上的理想解决方案。本文讨论的设计只是从普通AC输入到需要PFC和高度仅18mm的小型 12V、 300W设计获得高效率的一个例子。
总的AC-DC 系统包括输入EMI滤波器、桥式整流器、交错式BCM PFC 和 AHB DC-DC，它获得的总体效率。在Vin=120VAC时，该设计峰值效率为91%；Vin=230VAC 时为92% ；Vin=120VAC 或 230VAC ，以及POUT>38% (114W)时，大于90%。
高效开关电源设计
开关过程的负载线
缓冲电路
DCR存在的问题
1.将开关管的损耗转移到缓冲电路中。实际 上并没有提高效率。
解决的思路
1.需要将缓冲电容器复位释放的能量回收； 2. 采用LC谐振使缓冲电容器电压复位
采用无源无损耗缓冲电路的UC3842应用电路
采用无源无损耗缓冲电路的UC3842应用电路板图
应用TOP Switch的高效率开关电源 （1）70W反激式开关电源电路
70W反激式开关电源电路电路板图
应用TOP Switch的ATX电源电路(2)
应用TOP Switch的ATX电源电路的初级 部分
数字降频特性
数字降频的开关管漏-源极电压波形
重负载时开关管的漏-源极电压波形
数字降频的开关管漏-源极电压波形
负载减轻后开关管在第二个漏-源电压的极 小值处开通
数字降频的开关管漏-源极电压波形
负载进一步减轻时开关管在第三个漏-源电 压的极小值处开通
数字降频的开关管漏-源极电压波形
负载更加减小时开关管在第七个漏-源电压 的极小值处开通
变形CUK变换器与自然零电压开关 变换器组合
变形CUK变换器可以获得比BCUK变换器还 高的效率和安静输入输出特性；
利用变形CUK电路的功率因数校正
具有限流功能； PFC输出电压低于输入电压，可以使后级 PWM的实现更容易，更高效； PFC滤波电容器可以是低压的，有利于降 低成本。
2. 单级功率因数校正
测试结果
1. 样机：输入220VAC±20%，输出电压 24VDC/3.5A。 2.电源效应与负载效应：＜1%。 3.效率：89%。 4. 输出电压尖峰：88mV（100MHz示波器 测试）
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将交流电转换为直流电的装置，并常用于电子设备、通讯设备、计算机等电子产品中。
其设计主要包括输入滤波、整流、功率因数校正、能量存储、PWM调制、输出滤波以及反馈控制等多个模块。
本文将从输入滤波开始详细介绍小功率开关电源的设计。
一、输入滤波输入滤波是为了消除输入电压中的高频干扰和谐波，提供平稳的输入电压给下一级进行进一步处理。
常用的输入滤波电路包括电容式滤波、电感式滤波和电抗式滤波。
根据具体的应用需求，选择合适的滤波电路进行设计。
二、整流整流是将交流输入转换成半波或全波直流输出的过程。
常见的整流电路有单相半波整流电路、单相全波整流电路、三相半波整流电路和三相全波整流电路等。
根据设计要求选择适当的整流电路。
三、功率因数校正功率因数校正是为了提高开关电源的功率因数，减小对电网的污染。
常见的功率因数校正电路有整流器前级斩波电感、前级共射共极电感等。
四、能量存储能量存储是为了提供稳定的电源电压，常用的能量存储电路有电感储能式、电容储能式和电感电容混合储能式。
五、PWM调制PWM调制是为了实现电源的调节，保障输出电压稳定性。
其原理是通过控制开关管导通时间和关断时间以改变开关管的平均导通时间，从而改变输出电压。
六、输出滤波输出滤波是为了消除PWM调制后输出信号中的高频噪声，提供干净的直流输出。
常见的输出滤波电路有RC滤波电路、LC滤波电路和LCL滤波电路等。
七、反馈控制反馈控制是为了保持输出电压的稳定性和准确性。
常见的反馈控制电路有电压反馈控制和电流反馈控制。
以上是小功率开关电源设计中的主要模块。
在实际设计过程中，还应根据具体需求和电源规格选择合适的元器件参数，并进行仿真和优化，确保设计的小功率开关电源能够满足电源的输出要求和稳定性要求。
一种高效率小功率开关电源设计_廖建军
则次级匝数 Ｎｓ与初级匝数 Ｎｐ之比为０． １ ０． ８Ｖ， ４ ５。 ／ 采用 的 磁 芯 为 Ｐ Ｃ ４ ０ Ｐ ７ ４。 为 了 提 高 磁 芯 的 利 用 。磁芯的磁 率， 将电路的 开 关 频 率 设 置 为 ４ ０ ０ｋ Ｈ ｚ 磁芯的横截面积 感应强度与 变 压 器 初 级 匝 数 Ｎｐ， 开关管导通时间有关 ， 其表达式为 ： Ａｅ，
＿ Ｖｉ Ｖｏ＿ ｎ ｍ ｉ ｎ ｏ ｍ ｎ （ ） Ｂ＝ ４ × Δ Ｎｐ ×Ａｅ Ｎｓ ＿ Ｖｉ ×ｆ ｓ ｎ ｍ ｉ ｎ× Ｎｐ 式中 ， 其值为２ ＿ Ｖｉ ４ Ｖ， ｎ ｍ ｉ ｎ 为 最 低 输 入 电 压，
图 １ 变压器初级线圈匝数与磁感应强度的关系 Ｆ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｒ ｓ ｒ ｉ ｍ ｅ ｒ ｉ ． １ Ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｇ ｐ ｃ ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｆ ｌ ｕ ｘ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｇ
；定稿日期 ： 收稿日期 ： ２ ０ １ ２ ０ ９ １ ９ ２ ０ １ ２ １ ２ １ ４ － － － －
设计小型化高效率电源模 块电路 ： 输 入 电 压 Ｖｉ 标准输入为２ ４～３ ２ Ｖ， ８ ｎ为 ２ 输出电压 Ｖｏ 输 出 电 流 为 １． Ｖ； ０ ± ０． １ Ｖ， ２ ｕ ｔ为 ５． 输出纹波峰峰值小于 ３ 效率大于 ７ 电 Ａ； ０ ｍＶ； ８％ ； 路外形尺寸小于 ２ 输入输 ７ｍｍ ×２ ７ ｍｍ ×４ ｍｍ； 出隔离 。 ２． １ 单端反激结构 单端反激电路属于间接能量传递方式 。 单端反 激变换器拓扑输出 的 功 率 大 小 与 变 压 器 磁 芯 有 关 。 由于电路的高度要求仅有 ４ ｍｍ， 拟采用 Ｔ Ｄ Ｋ 公司
毕业设计小功率通用开关电源的设计与制作
毕业设计小功率通用开关电源的设计与制作一、引言开关电源是一种将AC电源变换为特定的直流电压电流输出的电子器件，具有体积小、效率高、稳定性好等优点，在电子设备中得到了广泛应用。
本文将介绍一种小功率通用开关电源的设计与制作。
二、设计方案1.电源选择在选择电源方案时，需要考虑输出电压、电流和负载要求，以及稳定性和效率等因素。
2.拓扑结构选择常用的开关电源拓扑有BUCK、BOOST、BUCK-BOOST和FLYBACK等，根据设计要求选择适合的拓扑结构。
3.控制芯片选择控制芯片是开关电源的核心组成部分，负责控制开关管的开关动作，一般选择集成度高、性能稳定可靠的控制芯片。
4.输出滤波电路设计输出滤波电路用于去除开关电源输出的脉动，提高输出电流的稳定性，一般采用电感和电容组成低通滤波电路。
5.保护电路设计开关电源在正常工作时需要考虑输入过压、过流、过热等保护机制，保护电路的设计是保证开关电源安全可靠工作的重要组成部分。
三、实际制作1.硬件部分根据设计方案选择好电源、拓扑结构、控制芯片等元器件，并进行电路设计和布局。
2.软件部分根据控制芯片的手册编写控制程序，设置相应的开关频率、占空比等参数，实现输出电压电流的稳定和保护功能。
3.组装调试将硬件电路按照设计进行组装，并进行调试和测试，确保开关电源的正常工作和稳定输出。
四、总结小功率通用开关电源的设计与制作是一个综合性强的工程，需要综合考虑电源选择、拓扑结构选择、控制芯片选择、输出滤波电路设计和保护电路设计等多个方面的内容。
通过实际制作和调试，可以得到一个性能稳定、工作可靠的小功率通用开关电源，满足电子设备的供电需求。
小功率开关电源方案
小功率开关电源方案引言在现代电子设备中，小功率开关电源被广泛应用于各种便携设备、无线传感器网络和嵌入式系统中。
其主要特点是高效率、体积小以及成本低廉。
本文将介绍小功率开关电源的基本原理、设计要点以及常用的方案。
1. 小功率开关电源的基本原理小功率开关电源是一种将直流电转换为低电压、高电流的电源。
它由输入端、输出端和能量转换部分组成。
其中，能量转换部分是实现电源功能的核心部件。
1.1 输入端小功率开关电源的输入端主要是直流电源或者直流电池。
其特点是输入电压较低，一般在5V或以下。
1.2 输出端小功率开关电源的输出端一般为直流电压或直流电流。
根据具体应用的需求，输出电压通常在3V至12V之间。
1.3 能量转换部分能量转换部分是实现电源功能的核心部件，它由开关管、电感、电容和稳压电路组成。
•开关管：开关管是负责将输入电源接通和切断的关键部件。
常见的开关管有MOS管和BJT管。
•电感：电感在能量转换过程中扮演着储能的角色，它能够提供稳定的电流输出。
•电容：电容则用来平滑电流，减小输出端纹波。
•稳压电路：稳压电路用于将输出电压稳定在设定的范围内，并提供过载和短路保护功能。
2. 小功率开关电源的设计要点2.1 效率小功率开关电源的效率是一个重要的设计指标，它决定了电源的功耗和发热量。
为了提高效率，设计者可以采用以下方法：•选择低损耗的开关管和电感；•减小输出端纹波，降低滤波电容的损耗；•优化稳压电路，减少功耗。
2.2 体积随着移动设备的普及，对于小功率开关电源的体积要求越来越高。
为了减小体积，设计者可以采取以下措施：•选用小尺寸的电感和电容；•采用表面贴装技术，减少元件的体积；•优化电路布局，尽量减小电路板的面积。
2.3 成本小功率开关电源的成本是一个重要的考虑因素。
为了降低成本，设计者可以从以下方面入手：•选择成本较低的元件，如集成稳压芯片等；•利用标准化设计，减少研发成本；•优化电路，降低电路的复杂度。
如何设计高效率的开关电源
如何设计高效率的开关电源在现代电子设备中，开关电源是一种广泛使用的电力转换器，它能将高压交流电转换为低压直流电，为设备提供稳定可靠的电源。
设计高效率的开关电源对于提高设备的性能和节约能源都具有重要意义。
下面是关于如何设计高效率的开关电源的一些建议。
首先，选择合适的拓扑结构是设计高效率开关电源的关键。
常见的拓扑结构包括降压型、升压型、变换型和反激型等。
不同的应用场景需要不同的拓扑结构，选择合适的拓扑结构可以最大程度地提高电源的转换效率。
其次，选择合适的功率开关元件。
功率开关元件是开关电源中的核心部件，如晶体管、MOSFET等。
选择具有低导通和开启损耗的功率开关元件可以降低功率损耗，并提高电源的转换效率。
此外，采用封装结构良好、散热性能优良的功率开关元件也是提高电源效率的关键。
第三，合理选择电源电感和电容。
电源电感用于储存能量，电容则用于平滑输出电压。
选择合适的电源电感和电容能够提高电源的稳定性和效率。
合理的参数选择可以减少能量的损耗，从而提高转换效率。
第四，优化反馈回路。
反馈回路在开关电源中起到监测和控制电压的作用。
通过优化反馈回路，可以提高电源的灵敏度和稳定性，实现更精确的电压调节。
同时，合理选择反馈元件和增益控制元件，可以减少能量损耗，并提高电源的转换效率。
第五，合理设计散热系统。
高效率的开关电源在工作过程中会产生较多的热量，合理设计散热系统对于提高电源效率至关重要。
选择散热性能好的材料、设计散热片和散热孔等，能够有效降低温度，提高电源的稳定性和寿命。
第六，合理控制电源的负载。
电源的负载对于其效率有较大的影响。
合理控制负载可以避免功率浪费，实现高效率的功率转换。
在实际应用中，可以通过采用动态负载调节和功率管理技术，提高电源的效率和响应速度。
第七，采用节能模式和睡眠模式。
为了进一步提高电源的效率，可以设计节能模式和睡眠模式。
在设备不工作或处于空闲状态时，将电源切换到低功耗模式，可以大大减少能量消耗，提高电源的效率。
高效率开关电源设计
电流。电视机就是这一类负载。
4.元件的选择与装配
一．输入整流滤波电容器，一般为220~330μF，为了使电容器具有比 较大的额定纹波电流，一般选择细长型电解电容器，采用卧式装配。
二．谐振电感选用变压器漏感的方式实现，可以减少元件数量，简化电 路。
借助于可调软启动的顺序启 动
当过热、过电压的恶劣故障 条件下关闭输入
驱动输出具有1A/0.5A峰值 灌/拉电流能力
5.3.3 待机电源：NCP1027
准谐振反激式开关电源控制芯片 低待机功率 电路简单
样机图 片
电路图
顶层电 路板图
底层电 路板图
顶层元 件排布 图
底层元 件排布 图
3.1 基本电路结构
3.1 电路与控制方式的特点
开关频率低于LC谐振频率工作模式下，输出整流器在LC谐振电流下降到零后自动关断， 开关管开通使输出整流器的反向恢复结束，所产生的电磁干扰相对低；而且也不会产生 对开关管不利的由于输出整流器的反向恢复所造成的开关管的开通损耗。 开关频率高于于LC谐振频率工作模式下，输出整流器的反向恢复将在开关管的开通过程 完成，可能会出现比较大的电磁干扰；还可能会使开关管的开通损耗增加。 综合考虑，一般选择开关频率低于LC谐振频率工作模式。
5.2 等离子 电视机电源 要求
对于大屏幕等离子电视机，则供电为：主 电压VSUSTAIN：195~215V；寻址电压 VADDRESS：50~70V；扫描电压 VSCAN：-165~-230V；复位电压VSET： 180~215V；VERASE：70~120V；和 几个低电压输出的3.3V、5.2V、12V 。
PART ONE
功率30W的小型开关电源方案分享之主电路设计
功率30W的小型开关电源方案分享之主电路设计
小型开关电源是目前民用家居领域的设计重点方向之一，本文将会通过今明两天的分享，为各位工程师们分享一种基于基于ICE2A365的30W开关电源设计方案，以便于工程师在平时的设计过程中进行参考。
在今天的方案分享中，本文将会就这一稳压型开关电源的主电路和控制电路设计情况进行简析。
系统整体设计
本文所设计的这一基于ICE2A365的稳压型开关电源，其原理框图如下图图1所示，其电路原理如下图图2所示。
这一小功率的开关电源，其输出功率为30W，选择使用ICE2A365芯片来完成设计。
图1 开关电源原理框图
图2 开关电源系统图
从图2所提供的这一30W小功率稳压开关电源的系统设计图中可以看到，在这一小功率开关电源的系统中，220V的市电交流电压先经过电源噪声滤波，该部分电路的目的是减少电磁干扰;再通过桥式整流和电容C7滤波后得到直流高压。
该高压供给高频变压器的初级绕组，在高频脉冲的作用下，电路处于开关状态，从而使电压通过变压器耦合到次级，副绕组给控制芯片电源提供电压，次级再经过肖特基二极管MBR20100整流和滤波电路I2、
C10、C12滤波，最后通过TL43l给输出提供一个2.5V的基准电压。
其输出。
小功率开关电源方案
小功率开关电源方案1. 引言小功率开关电源是一种常见的电源方案，广泛应用于电子设备中，如计算机、通信设备、消费电子产品等。
本文将介绍一个简单而有效的小功率开关电源方案，并提供相应的电路图和参数。
2. 设计原理小功率开关电源方案采用开关电源的工作原理，通过开关管控制输入电源的开关状态，从而实现输出电源的稳定性和可靠性。
具体设计原理如下：•输入电源通过整流电路将交流电转换为直流电，供给开关电源。
•开关电源由开关管、变压器、输出滤波电路和反馈电路组成。
•开关管通过开关动作周期性地完成输入电源的连接和断开，从而控制输出电源的稳定性和电流大小。
•变压器将输入电流转换为合适的电压和电流大小。
•输出滤波电路通过滤波元件（电感、电容等）对输出电流进行过滤，提高输出电压的稳定性。
•反馈电路通过采集输出电压，并根据设定参数进行比较和调节，控制开关管的开关状态，从而实现输出电压的稳定性。
3. 电路图下图为小功率开关电源的基本电路图：+------+| || |Vdc +---------| |---------++-------------+---------+_| |_+--------+------ Vo| Full-wave| Opto- |/ \\| Output || Bridge | Isolated| PI | Filter |+-------------+---------+ +---------+| || |+------+Load4. 主要参数小功率开关电源的主要参数如下：•输入电压范围：AC 110V-220V•输出电压范围：DC 5V-12V•输出电流范围：0-2A•开关频率：50-100kHz•效率：>80%•超负荷保护：有•过温保护：有5. 应用场景小功率开关电源广泛应用于各种电子设备中，特别是功率需求较低的场合。
以下是一些常见的应用场景：•电子产品充电器•家用电器•LED照明设备•无线通信设备6. 总结小功率开关电源是一种常见的电源方案，具有输入电压范围广、输出电压稳定、效率高等优点，适用于功率需求较低的场合。
基于小型高效直流开关电源的控制电路设计
科 学 论 坛
快递企业 。外资物流企业大部分是跟 随着他们 的客户来到中国， 主要是将 中 国的货物运外海外 ， 并将海外的商 品运抵 中国。从这个意义上来说 ， 外资快 递业 的主要优势在于他们的海外 网络。 在我国的快递市场上， 除了中国邮政之外， 一些 从传统 的运输业或者仓 储企业 转型而来 的国有物流企业如 中铁快运，中外运还有 民航快递等也是 值得关注 的国有快递企业。他们因为拥有 巨大 网络优势， 在我 国的区域快递 市场上也拥有很大的市行份额 。但是这些快递企业 因为是从传统的物流企 业转型而来， 所以在管理水平方面还有待加强。此外在新兴 的同城快递等市 场领域涉足甚少 ，在业务类型上仍 以物品的快递和城 际以及区域的快递为
引言
目前， 各种各样的开关电源 以其小巧的体积、 较高的功率密度和高效率 正越来越得到广泛 的应用。 伴随着 电力系统 自动化程度的提高， 特别是其保
护装置的微机化 ， 通讯装置的程控化， 对 电源 的体积和效率 的要求也在不断 提高 。可以说， 适应各类开关电源 的控制集成 电路功能正在不断完善， 集成
科 学 论 坛
对学蓐
基于小型高效直流开关电源 的控 制电路设计
崔东风 王 晓梅
（ 周 口职业 技术学院 机 电工程系 河南 周 口 ４ ６ ６ ０ ０ ０ ） 摘 要： 本文首先对直流 开关 电源 中控制 电路部分所采用 的单片开关电源芯片Ｔ Ｏ Ｐ ２ ４ ７ ＹＮ相关原理及 工作过程作 以介绍， 然后按照直流开关 电源 所 指定的一些主要技术指标 ， 对 电源芯片Ｔ ０ Ｐ ２ ４ ７ Ｙ Ｎ的外 围电路 的具体设计过程进行了详细分 析。控制 电路 的具体设计和各种相关参数的选择都体现出 了 小型、 高效的设计 主旨。该设计方案对应 的电路系统具有较好的稳定性和可靠性。 关键 词： 直流开关电源 控 制电路 Ｔ ＯＰ ２ ４ ７ Ｙ Ｎ外 围电路 中图分类号： Ｔ Ｎ ８ ６ 文献标识码： Ａ
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高效小型化开关电源设计方案
时间：2009-08-19 2668次阅读【网友评论0条我要评论】收藏
1 引言
开关电源是利用现代电力电子技术，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。
从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。
随着电源技术的发展，低电压，大电流的开关电源因其技术含量高，应用广，越来越受到人们重视。
在开关电源中，正激和反激式有着电路拓扑简单，输入输出电气隔离等优点，广泛应用于中小功率电源变换场合。
跟反激式相比，正激式变换器变压器铜损较低，同时，正激式电路副边纹波电压电流衰减比反激式明显，因此，一般认为正激式变换器适用在低压，大电流，功率较大的场合。
2 基本技术
2.1 有源钳位技术
正激DC／DC变换器其固有缺点是功率晶体管截止期间高频变压器必须磁复位。
以防变压器铁心饱和，因此必须采用专门的磁复位电路。
通常采用的复位方式有三种，即传统的附加绕组法、RCD钳位法、有源钳位法。
三种方法各有优缺点：磁复位绕组法正激变换器的优点是技术成熟可靠，磁化能量可无损地回馈到直流电路中去，可是附加的磁复位绕组使变压器结构复杂化,变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲电路来抑制，占空比D<0.5，功率开关管承受的电压应力与输入电源电压成正比。
RCD钳位正激变换器的优点是磁复位电路简单，占空比D可以大于0.5，功率开关管承受电压应力较低,但大部分磁化能量消耗在钳位电阻中，因此它一般适用于变换效率不高且价廉的电源变换场合。
有源钳位技术是三种技术中效率最高的技术，它的电路图如图1所示，工作原理如图2所示。
在DT时段之前，开关管S1导通，激磁电流iM为负，即从Cr通过S1流向Tr，在DT阶段，开关管S的驱动脉冲ugs使其导通，同时ugs1=0，使S1 关断，在Vin 的作用下，激磁电流由负变正，原边功率通过变压器传到副边，给输出端电感L 充电；在（1－D）T时段，ugs=0，S关断，ugs1到来使 S1导通，iM通过S1的反并二极管向Cr充电，在Cr和Tr漏感构成的谐振电路的作用下，iM由正变负，变压器反向激磁。
从以上分析中可以看出：有源钳位正激变换器变压器铁心工作在双向对称磁化状态，提高了铁心利用率，钳位电容的稳态电压随开关占空比而自动调节，因而占空比可大于50％；Vo一定时，主开关、辅助开关应力随Vin 的变化不大；所以，在占空比和开关应力允许的范围内，能够适应较大输入电压变化范围的情况。
不足之处是增加了一个管子，使得电路变得复杂。
图1 有源钳位同步整流正激式电路图
图2 有源钳位电路工作原理图
2.2 同步整流技术
在低电压大电流功率变换器中，若采用传统的普通二极管或肖特基二极管整流由于其正向导通压降大（低压硅二极管正向压降约0.7V，肖持基二极管正向压降约 0.45V，新型低电压肖特基二极管可达0.32V)，整流损耗成为变换器的主要损耗，无法满足低电压大电流开关电源高效率,小体积的需要。
MOSFET导通时的伏安特性为一线性电阻，称为通态电阻RDS，低压MOSFET新器件的通态电阻很小，如：IRL3102(20V，61A)、 IRL2203S(30V,116A)、
IRL3803S(30V,100A)通态电阻分别为0.013Ω、0.007Ω和0.006Ω，它们在通过 20A电流时，通态压降不到0.3V。
另外，功率MOSFET开关时间短,输入阻抗高，这些特点使得MOSFET成为低电压大电流功率变换器首选的整流器件。
功率MOSFET是一种电压型控制器件，它作为整流元件时，要求控制电压与待整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称为同步整流电路。
图1为典型的降压型“同步”开关变换器电路(当电路中无SR时，为“普通”的降压型开关变换器电路)。
3 电路的设计
所设计的电源参数如下：输入电压为50(1±10％)V,输出电压为3.3V,电流为20A,工作频率为100kHz。
采用的主电路拓扑如图1所示。
由于有源钳位采用的是FLYBACK型钳位电路，它的钳位电容电压为：
Vc=Vin
所选用的控制IC芯片为UC3844，它的最大占空比为50％，所以电容上的电压最大为Vin，电容耐压为60V以上，只要选取足够大即可保证电路能正常工作，本电路所选取的钳位电容为47μF/100V。
有源钳位管S1的驱动必须跟变压器原边的地隔离开，而且S1的驱动信号必须跟开关管S驱动信号反相，使用UCC3580可以实现两个管子的驱动，可是这个芯片并不常见，因而这里选用UC3844跟IR2110组合。
UC3844出来的控制信号用来作为IR2110的低端输入，其反相信号作为IR2110的高端输入，IR2110的高端驱动通过内部自举电路来实现隔离。
这样，我们就达到了驱动两个开关管的目的。
在输出整流电路中，当续流二极管（即SR的反并二极管）受正向电压导通时，应及时驱动SR导通，以减小压降和损耗。
但为了避免SR与SR1同时导通，造成短路事故，必须有“死区”时间，这时仍靠二极管D导通。
SR的开关瞬时要与续流二极管的通断瞬时密切配合，因此对开关速度要求很高。
另外，从成本综合考虑，选用IRL3102。
变压器的设计跟一般正激式变换器变压器设计差不多，只是要考虑同步整流管的驱动。
所选用的同步整流管的驱动开通电压为4V左右，电路输出电压为3.3V，输出端相当于一个降压型电路，占空比最大为0.5，所以变压器副边电压至少为6.6V。
因为MOSFET的栅－源间的硅氧化层耐压有限，一旦被击穿则永久损坏，所以实际上栅－源电压最大值在20～30V之间，如电压超过20V，应该在栅极上接稳压管。
4 实验结果和波形分析
开关管S1和S的Uds波形如图3所示，RefA为S管压降波形，50V/div，RefB 为S1管压降波形，50V/div。
电路此时工作在Vin= 60V左右，S1和S的开关应力大概为120V，D=0.5左右。
图4为变压器输出电压，也就是同步整流管SR1
和SR的驱动信号，正的部分为SR的驱动信号，负的部分为SR1的驱动信号。
实验所得波形和分析的波形基本吻合，只是在开关转换瞬间，电压有小尖峰，这是由电路的杂散参数引起的。
该电路的工作效率经过测量大约在90％左右，基本达到设计的要求。
图3 开关管S和S1的uds波形
图4 同步整流管的驱动波形
5 结语
3.3V/20A的开关电源的设计表明，有源逆变加同步整流电路用在低压大电流的正激式电路设计中，不加PFC电路时，能够取得很高的效率。