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1、开关电源电路设计学 生 姓 名： 12333 学 号： 专 业 班 级： 应用电子技术063208 指 导 教 师： 摘 要开关电源是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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC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。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。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间，随着电力电子技术的高速发展，电力
2、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80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，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，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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC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。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成
3、本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 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关键词：高压电源；SG1524；应用电路；设计 目 录摘 要I引 言11开关电源用途与简介21.1开关电源用途21.1.1开关电源简介21.2 开关电源电路图21.2.1电路图的分类31.2.2电路中电压、电阻与电流之间的关系52
4、开关电源电路设计72.1延时电路72.2振荡器频率73开关电源原理设计83.1开关电源原理83.2几种基本类型的开关电源83.2.1 电源开关的几种模式83.2.2 电源开关的主要类型104反馈电路的设计134.1 电压反馈电路134.2 输出电流反馈145驱动与整流156过流与过压保护167 电源开关的发展反向17结 论19致 谢20参 考 文 献21引 言电是工业的动力，是人类生活的源泉。开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在 “开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应
5、用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰,变压器反馈式振荡电路，能产生有规律的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路，变压器反馈式振荡电路就是能满足这种条件的电路随着电源技术的不断发展和成熟，开关电源作为一种体积小、重量轻、高频、高效率的电力变换装置，被广泛用于各个领域。雷达显示器作为雷达系统的“眼睛”要求起其具有高可靠性，而其电源的可靠性则要求更高。 下面是某型雷达显示器对高压电源的技术要求： （1）输入电压：400 Hz220 V10 （2）输出电压：4 500 V1
6、 600 V （3）输出电流：4 500 V1 mA1 600V1mA （4）负载稳定度：103（5）电压稳定度：5103 （6）输出电压纹波：1103（7）MTBF：5 000 h （8）延时时间：20 s 1开关电源用途与简介1.1开关电源用途开关电源产品广泛用于工业自动化、军工设备、科研设备、LED照明、工业控制、通信设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域1.1.1开关电源简介随着电力电子技术的高速发展，电力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80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相
7、继进入各种电子、电器设备领域，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，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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC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。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源简介开关电源高
8、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。1.2 开关电源电路图整个电路由图1所示的几个部分组成，输入电压经过全桥整流滤波后送给VICOR模块（VI-J63CZ）进行DC/DC变换，输出为直流24V电压，再经78LM15稳压到15V后直接为SG1524供电。SG1524的11脚输出脉冲经V11放大T1隔离后，再经V21功率放大，脉冲变压器升压后再经整流滤波输出高压。中文名称：电路图 英文名称：circuit diagra
9、m 定义1：用图形符号并按工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。目的是便于详细理解电路的作用原理，分析和计算电路特性。 所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科） 定义2：用图形符号，表示电路设备装置的组成和连结关系的简图。 所属学科：机械工程（一级学科）；机械制图、公差与配合（二级学科）；机械制图（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 电路图示例电路图(circuit diagram)的定义：用导线将电源、开关（电键）、用电器、电流表、电压表等连接起来组成电路，再按照统一的符号将它们表示出来，这样绘制出的就叫做电
10、路图。1.2.1电路图的分类常遇到的电子电路图有原理图、方框图、装配图和印板图等。(一)原理图又被叫做“电原理图”。这种图，由于它直接体现了电子电路的结构和工作原理，所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时，通过识别图纸上所画的各种电路元件符号，以及它们之间的连接方式，就可以了解电路的实际工作时 原理图就是用来体现电子电路的工作原理的一种电路情况。(二)方框图(框图)，方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概况的电路图。从根本上说，这也是一种原理图，不过在这种图纸中，除了方框和连线，几乎就没有别的符号了。它和上面的原理图主要的区别就在于原理图上详细地绘制了电路的全部的元器件和它们的连
11、接方式，而方框图只是简单地将电路按照功能划分为几个部分，将每一个部分描绘成一个方框，在方框中加上简单的文字说明，在方框间用连线（有时用带箭头的连线）说明各个方框之间的关系。所以方框图只能用来体现电路的大致工作原理，而原理图除了详细地表明电路的工作原理之外，还可以用来作为采集元件、制作电路的依据。(三)装配图，它是为了进行电路装配而采用的一种图纸，图上的符号往往是电路元件的实物的外形图。我们只要照着图上画的样子，依样画葫芦地把一些电路元器件连接起来就能够完成电路的装配。这种电路图一般是供初学者使用的。 装配图根据装配模板的不同而各不一样，大多数作为电子产品的场合，用的都是下面要介绍的印刷线路板，
12、所以印板图是装配图的主要形式。 在初学电子知识时，为了能早一点接触电子技术，我们选用了螺孔板作为基本的安装模板，因此安装图也就变成另一种模式。(四)印板图 印板图的全名是“印刷电路板图”或“印刷线路板图”，它和装配图其实属于同一类的电路图，都是供装配实际电路使用的。 印刷电路板是在一块绝缘板上先覆上一层金属箔，再将电路不需要的金属箔腐蚀掉，剩下的部分金属箔作为电路元器件之间的连接线，然后将电路中的元器件安装在这块绝缘板上，利用板上剩余的金属箔作为元器件之间导电的连线，完成电路的连接。由于这种电路板的一面或两面覆的金属是铜皮，所以印刷电路板又叫“覆铜板”。印板图的元件分布往往和原理图中大不一样。
13、这主要是因为，在印刷电路板的设计中，主要考虑所有元件的分布和连接是否合理，要考虑元件体积、散热、抗干扰、抗耦合等等诸多因素，综合这些因素设计出来的印刷电路板，从外观看很难和原理图完全一致；而实际上却能更好地实现电路的功能。 随着科技发展，现在印刷线路板的制作技术已经有了很大的发展；除了单面板、双面板外，还有多面板，已经大量运用到日常生活、工业生产、国防建设、航天事业等许多领域。 在上面介绍的四种形式的电路图中，电原理图是最常用也是最重要的，能够看懂原理图，也就基本掌握了电路的原理，绘制方框图，设计装配图、印板图这都比较容易了。掌握了原理图，进行电器的维修、设计，也是十分方便的。因此，关键是掌握
14、原理图(1)电路图的符号 几种常用的电路元件及其符号| | | ：交叉不相连接的导线 或：交叉相连接的导线 | | / （一短线一长线，短线为负极，长线为正极）：开关 （上有一向右斜线）：用电器 O里面一个：电灯 半圆下面为俩个：电铃 O里面一个M：直流电动机 | 口：电阻 口：可变电阻 表示电池组 表示导线交叉但不相连 中间加一点 表示导线之间相连1.2.2电路中电压、电阻与电流之间的关系电流=电压/电阻 字母表达式为I=U/R（即欧姆定律）变形：R=U/I U=IR 电阻=电压/电流（1）电路图的画法规则 1.电路图的信号处理流程方向，2.连接导线 ，3.电源线与地线 ，4.电路图的识图方
15、法与步骤 ，5.如何画好电路图，6.电路图7. 实例问题：如何正确识别电路？ 解答:电路的识别包括正确电路和错误电路的判断，串联电路和并联电路的判断。错误电路包括缺少电路中必有的元件（必有的元件有电源、用电器、开关、导线）、不能形成电流通路、电路出现开路或短路。判断电路的连接通常用电流流向法。既若电流顺序通过每个用电器而不分流，则用电器是串联；若电流通过用电器时前、后分岔，即，通过每个用电器的电流都是总电流的一部分，则这些用电器是并联。在判断电路连接时，通常会出现用一根导线把电路两点间连接起来的情况，在初中阶段可以忽略导线的电阻，所以可以把一根导线连接起来的两点看成一点，所以有时用“节点”的方
16、法来判断电路的连接是很方便的。 常见问题1： 如何画好电路图 问题：:如何画好电路图 解答 从电源开始，在电源正极标一个A，负极标一个B。然后从正极开始，沿导线走，遇到第一个用电器时在它与正极延伸出的那根电线的那头再标一个A，而在另一头标一个C（应为在负极标过了B，所以换一个字母，但如果用电器另一头是直接与负极相连接的，就跟据前面所述的方法标上由负极开始的B）在标了C以后继续走，如遇到下一个用电器就再换.记住，换用另外的字母的前提是那一头不是与负极导线连接的。这样，等你标完了字母后，如果所有的用电器两边的字母都不同，则整个电路为串联； 如果有几个用电器的两边字母相同的话，那么这几个用电器就为并
17、联。 实物连接图就跟据你所画的电路图来连接，注意别连串线了。 常见问题2: 如何进行电路连接？ 问题：如何进行电路连接？ 解答:电路连接的方法为：1.连接电路前，先要画好电路图。2.把电路元件按电路图相应的位置摆好。3.电路的连接要按照一定的顺序进行。4.连接并联电路时，可按“先干后支”的顺序进行，即先连好干路，再接好各支路，然后把各支路并列到电路共同的两个端点上，或按“先支后干”的顺序连接。连接电路时要注意以下几点：1.电路连接的过程中，开关应该是断开的。2.每处接线必须接牢，防止虚接。3.先接好用电器，开关等元件，最后接电源。4.连接后要认真检查，确认无误后，才闭合开关。5.闭合开关后，如
18、果出现不正常情况，应立即断开电路，仔细检查，排除故障。 1.判断信号处理流程方向 2.划分单元电路 3.分析电路工作过程 注意事例 1.元件分布要均匀，不要画在拐角处。 2.整个电路最好呈长方形，导线要横平竖直，有棱有角。 3.按照一定顺序，有字母的，标出相应的字母。2开关电源电路设计2.1延时电路由于显示器示波管的灯丝需要20s的预热时间，故需设置一个延时电路，以延缓给示波管阳极上加高压，由于SG1524内部设置了一个完全独立控制关闭的电路，通过控制其10端的电位即可控制整个脉宽调制器的输出。如图2所示。加电R32，R33分压经R2给C2充电V5导通SG1524的10脚电位降低SG1524工
19、作，输出脉冲。2.2振荡器频率 SG1524的振荡器频率fosc由外接元件R6，R4决定，即fosc1R6C4，式中R6的单位为，C4的单位为F，电容C4的充电电流I36 VRT，电容C4的容量大小直接影响振荡器的输出脉冲宽度，故C4不能取得太小，若振荡器的输出脉冲宽度小于05s，则不能保证每一个脉冲都能触发翻转，为了保证触发器工作可靠，C4的容量一般在0001F01。 3开关电源原理设计3.1开关电源原理开关电源原理开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在 “开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，
20、这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰,变压器反馈式振荡电路，能产生有规律的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路，变压器反馈式振荡电路就是能满足这种条件的电路。3.2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。3.2.1 电源开关
21、的几种模式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
22、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。联式开关电源串联式开关电源的工作原理串联式开关电源输出电压uo的幅值Up等于输入电压Ui，其输出电压uo的平均值Ua总是小于输入电压Ui，因此，串联式开关电源一般都是以平均值Ua为变量输出电压。所以，串联式开关电源属于降压型开关电源。串联式开关电源也有人称它为斩波器，由于它工作原理简单，工作效率很高，因此其在输出功率控
23、制方面应用很广。例如，电动摩托车速度控制器以及灯光亮度控制器等，都是属于串联式开关电源的应用。如果串联式开关电源只单纯用于功率输出控制，电压输出可以不用接整流滤波电路，而直接给负载提供功率输出；但如果用于稳压输出，则必须要经过整流滤波。串联式开关电源的缺点是输入与输出共用一个地，因此，容易产生EMI干扰和底板带电，当输入电压为市电整流输出电压的时候，容易引起触电，对人身不安全开关电源的分类开关电源人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC
24、/DC两大类，也有AC/ACDC/AC如逆变器DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。自激式是无须外加信号源能自行振荡，自激式完全可以把它看作是一个变压器反馈式振荡电路。微型低功率开关电源320W单组开关电源开关电源正在走向大众化，微型化。开关电源将逐步取代变压器在生活中的所有应用，低功率微型开关电源的应用要首先体现在，数显表、智能电表、手机充电器等方面。现阶段国家在大力推广智能电网建设，对电能表的要求
25、大幅提高，开关电源将逐步取代变压器在电能表上面的应用。它激式则完全依赖于外部维持振荡，在实际应用中自激式应用比较广泛。根据激励信号结构分类；可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种，脉冲调宽是控制信号的宽度，也就是频率，脉冲调幅控制信号的幅度，两者的作用相同都是使振荡频率维持在某一范围内，达到稳定电压的效果。变压器的绕组一般可以分成三种类型，一组是参与振荡的初级绕组，一组是维持振荡的反馈绕组，还有一组是负载绕组。比如在家用电器中使用的上海正艺科技生产的开关电源，将220V的交流电经过桥式整流，变换成300V左右的直流电，滤波后进入变压器后加到开关管的集电极进行高频振荡，反馈绕组反馈到基极维持电路振荡，负载
26、绕组感应的电信号，经整流、滤波、稳压得到的直流电压给负载提供电能。负载绕组在提供电能的同时，也肩负起稳定电压的能力，其原理是在电压输出电路接一个电压取样装置，监测输出电压的变化情况，及时反馈给振荡电路调整振荡频率，从而达到稳定电压的目的，为了避免电路的干扰，反馈回振荡电路的电压会用光电耦合器隔离。3.2.2 电源开关的主要类型现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。本书要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电 源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关 电源的分类
27、是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。 直流DC/DC转换器按输人与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。 隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器 有双管正激式（DoubelTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr
28、F1yback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter） 和半桥式（Ha1f-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。 非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器 ，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中，B
29、uck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。 隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。 在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多
30、，DC/DC转换器的输出功率越 大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。 非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具各的一些特性。 按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可 以从负载侧向电源侧传输功率。 DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔 （Royer）转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。j
31、 按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开关（Hard Switching）和软开关（Soft Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching loss）。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关（
32、Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-CurrentSwitching， ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造 了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。绝缘栅双极性晶体管（Insu1
33、ated Gate Bipo1ar tansistor，IGBT）是一种复合开关器件，关断时的电流拖 尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流（ZCS）关断方式。IGBT在 零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。谐振转换器（ResonantConverter ，RC）、准谐振转换器（Qunsi-Tesonant Converter，QRC）、多谐振转换器（Mu1ti-ResonantConverter，MRC）、零电压开关PWM转换器（ZVS PWM Conver
34、ter）、零电流开关PWM转换器（ZCS PWM Converter）、零电压转换（Zero-Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器和零电流转换（Zero- Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展，促使了高频开关电源的发 展。4反馈电路的设计4.1 电压反馈电路 图3 电压反馈电路 电压反馈电路如图所示。输入电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到UC3842的脚，调节R1、R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，则集成稳压器TL431的阴极到阳
35、极的电流增大，使光电耦合输出的三极管电流增大，即UC3842脚对地的分流变大，UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0减小。同样，如果输出电压U减小，则可通过反馈调节使之升高。参数计算：分压电阻取27K，光耦器件选择PC817 稳压管选择TL3414.2 输出电流反馈 图5 过流保护电路过流保护电路是由R10、R9以及C9组成。R9上的电压反映了电流瞬间时值，当开关电源发生过流时，开关管S1漏级的电流会增大，UR9接入UC3842的保护输入端脚，当UR9=1V时，UC3842芯片的输出脉冲将关断。通过调节R10和R9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保护比较，属于限流式保
36、护。输出脉冲关断，实现对电流平均值的保护，属于截流式的保护。原边输出电流I1=52mA, UC3842输出电流I=200 mA，所以三极管漏级电流I漏=I1+I=252 mA。假设R10=1 K，滤波电容C9=470pf。所以流过R9的电流IR9=I漏/1 K=252-1=25。所以R9=1V/IR9=1V/251mA=45驱动与整流经过T1的隔离，通过调整电阻R13使输入V21的脉冲宽度变化从而达到调压的目的。其中加速电容C5、电阻R13按V21的稳态驱动电流确定。驱动与整流电路如图4所示。能量回授线圈（消磁线圈）将变压器多余的能量通过整流二极管V24（2CK29）回授到电源中去可提高效率。
37、由于晶体管V21关断过程是开关管最易损坏的时间，因此采取的措施为在晶体管关断，集电极电压上升的同时，需较快的减少集电极电流。图4中使用RC缓冲器接在晶体管的CE两端时，在关断晶体管时以减少晶体管集电极电流，其工作原理是当晶体管关断时，电容C10通过二极管V22被充电到Vc14，这样集电极电流有了分路，集电极电流能较快地减少。当晶体管V21导通时，C10通过电阻R23和晶体管V21放电。对于参数的选择可按经验公式求得：其中：Ic为最大的集电极电流（A）；Vce为最大的集电极发射极电压（V）；Tf为最大的集电极电压上升时间（s）；Tr为最大的集电极电流下降时间（s）；注：计算的电阻值，必须限制放电
38、电流Idis（IdisIc14）。6过流与过压保护图5 输出过电压保护电路当负载过流时，经脉冲变压器次级耦合，其初级也过流，流过R24的压降增大，光耦PHT导通，SG1524的10脚电压被抬高，SG1524关闭，无输出电压，从而保护电源。当负载过压时，反馈到SG1524的1脚电压流经发光二极管V6，使SG1524的10脚电压被抬高，SG1524关闭，无输出电压，从而保护电源。7 电源开关的发展反向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，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、
39、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。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。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。技术发展动向开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源
40、轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn?Zn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可
41、靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。开关电源的发展和趋势1955年美国罗耶
42、（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（JenSen)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1
43、00kHz、用MOSFET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
44、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。 结 论开关电源1是利用现代电力电子技术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制IC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。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。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益
45、向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间致 谢我在指导老师的精心指导和严格要求下，经过自己的努力，终于完成了这次毕业设计。同时获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。通过大量阅读资料，我拓宽了自己的知识面，并懂得将所学知识融会贯通到实践中去。在获得知识的同时，我也认识到了自己还需要学习的东西很多，理论需要很好的结合实践，全面分析并解决问题的能力有待提高。另外，此次毕业设计还获得了各位领导和老师的大力支持。在此，我衷心感谢各位老师的指导和支持。在未来的工作和学习中，我将以更好的成绩来回报各位领导和老师，同时，在毕业设计过程中，同宿舍的舍友和同组的同学给了我很多的帮助，谢谢你们。参 考 文 献1 付家才 单片机控制工程实践技术。 北京：化学工业出版社，2004.52 潘新民 微型计算机控制技术。北京：人民邮电出版社，1999.93 雷丽文 等 微机原理与接口技术。北京：电子工业出版社，1997.24 蒋万君 在论循环时序电路的简便设计。机电一体化，2005 第5期5 黄义源 机械设备电气与数字控制。中央广播电视大学出版社，19936康华光 电子技术基础（第四版）。北京：高等教育出版社，2000.6
