开关电源设计演示文稿

开关电源设计演示文稿现在是1页\一共有56页\编辑于星期二优选开关电源设计现在是2页\一共有56页\编辑于星期二B、AC/DC开关电源设计一、AC/DC开关电源常用电路结构1、单端反激式开关电源当负载为零时（即开路），输出电压U0

∞,这种情况不允许出现，故反激式开关电源输出端必须接一个假电阻负载，如接1个100KΩ电阻。输出电压：现在是3页\一共有56页\编辑于星期二2、单端正激式开关电源现在是4页\一共有56页\编辑于星期二3、半桥开关电源设计输出电压：，如负载开路，则：现在是5页\一共有56页\编辑于星期二

4、全桥开关电源当滤波电感L的电流连续时，输出电压为：当负载开路，则输出电压极限值为：

现在是6页\一共有56页\编辑于星期二5、推换式开关电源当滤波电感L的电流连续时，输出电压为：当负载开路，则输出电压极限值为：现在是7页\一共有56页\编辑于星期二二、PWM控制芯片介绍目前AC/DC常用的控制芯片有电压式和电流式两种。1、电压式典型芯片有：TL494现在是8页\一共有56页\编辑于星期二现在是9页\一共有56页\编辑于星期二现在是10页\一共有56页\编辑于星期二现在是11页\一共有56页\编辑于星期二现在是12页\一共有56页\编辑于星期二2、电流型PWM控制器现在是13页\一共有56页\编辑于星期二现在是14页\一共有56页\编辑于星期二现在是15页\一共有56页\编辑于星期二现在是16页\一共有56页\编辑于星期二现在是17页\一共有56页\编辑于星期二现在是18页\一共有56页\编辑于星期二例一、AC/DC单路输出15W开关电源设计1.1设计要求已知条件：输入电压AC：85—265V输出功率PO=15W

输出电压：7.5V额定输出电流：2A

输出纹波电压:≤１００mV1.2电路结构选择考虑到输出功率较小，主电路可选择单端反激式，为此选择API（AdvancedPowerIntegration）公司的集成控制芯片TOP202。TOP202主要参数：

VDS=700V,DMAX=0.6，P=15W—30W,FS=100KHZ现在是19页\一共有56页\编辑于星期二现在是20页\一共有56页\编辑于星期二单端反激式输出切勿开路！！！现在是21页\一共有56页\编辑于星期二1.3高频变压器设计A、计算最大和最小直流输入电压（加到变压器初级）:Vmin=1.1×Vacmin=1.1×85=93VVmax=1.4142×Vacmax=1.4142×265=375VB、输入电流平均值现在是22页\一共有56页\编辑于星期二C、输入电流峰值取1，DMAX取0.6D、输入电流有效值现在是23页\一共有56页\编辑于星期二E、计算变压器初级电感量现在是24页\一共有56页\编辑于星期二

F、计算变压器原副边匝比计算ＮＰ需知道ＡL值，而ＡL由磁芯型号和尺寸决定．磁芯尺寸Ae可用平均功率估算:现在是25页\一共有56页\编辑于星期二选PC40锰锌功率铁氧体磁芯RM8。其饱和磁通密度BS在100℃下为390mT，有效截面积Ae=64mm2，电感系数现在是26页\一共有56页\编辑于星期二由初级电感量LP估算原边匝数：

考虑实际使用时变压器须加气隙，故单位匝数的电感量将下降,故可取：NP=2×22=44匝现在是27页\一共有56页\编辑于星期二副边实取3匝，则对应原边调整为15.3×3=46匝G、计算变压器气隙如果气隙>1mm,则说明磁芯截面过大；如果气隙＜０.20mm,说明磁芯截面过小。现在是28页\一共有56页\编辑于星期二H.变压器磁饱和校验交流磁通产生磁感应强度变化幅值：ΔＢac+ΔBdc=270+13.8=283.8<390mT,故磁芯工作时不会产生饱和．现在是29页\一共有56页\编辑于星期二Ｉ、变压器线径计算原边线径：副边线径：现在是30页\一共有56页\编辑于星期二１.４输入整流桥计算由于输入整流桥流过的最大峰值电流为０．６６７Ａ，故选择２Ａ／６００Ｖ以上整流桥。１.５输入滤波电容计算输入滤波电容一般取输出功率的１－２倍，故取３３uF/400V现在是31页\一共有56页\编辑于星期二1.6、输出滤波电容计算Dmin=Vinmax/实取６８０uF和１２０uF二只电容并联，或用多只小电容并联，以减少ＥＳＲ．现在是32页\一共有56页\编辑于星期二选择２0A／３０V以上快恢或肖特基二极管如选IR公司的肖特基:20TQ045

45V/20A，VFM=0.51V,TO-220AC如果要进一步降低输出整流管上损耗,可选用MOS管作同步整流,或者选用碳化硅肖特基二极管。1.7、输出整流二极管选择变压器次级峰值电流：现在是33页\一共有56页\编辑于星期二１.８降低开关电源功耗的一些措施选用低导通电阻ＲＯＮ的ＭＯＳ功率管，ＲＯＮ越小，导通损耗越小．选用合适的驱动电路，降低主开关管的开通和关断损耗选用合适的开关频率，开关频率越低，开关管和高频变压器的开关损耗就越小，当然开关频率应在２０ＫＨＺ以上．输出整流尽量选用肖特基二极管，并且耐压不宜过高．输出滤波电容尽量多只电容并联，以降低电容器的ＥＳＲ．高频变压器的电感量适当加大，以降低流过主回路的峰值电流．从而提高效率．原副边线圈采用多股线．现在是34页\一共有56页\编辑于星期二例二、AC/DC开关电源现在是35页\一共有56页\编辑于星期二现在是36页\一共有56页\编辑于星期二现在是37页\一共有56页\编辑于星期二现在是38页\一共有56页\编辑于星期二现在是39页\一共有56页\编辑于星期二用NCP1053设计的4.3V/2A开关电源:现在是40页\一共有56页\编辑于星期二例三、DC／ＤＣ数控开关电源设计1、

设计任务设计一个输出电压步进可调的数控电压源，并由数码管显示其输出值。具体要求如下：输入电压:３０Ｖ输出电压:2~20V，调节单位0.1V

输出纹波电压：<５０mV

输出电流：1A

输出电压由数码管显示

“+”、“-”键分别控制输出电压的步进增减具有输出过流保护功能现在是41页\一共有56页\编辑于星期二２、方案一采用线性稳压器本方案主要由线性可调三端稳压器ＬＭ３１７、单片机、数控电位器等组成，其结构如下图所示：现在是42页\一共有56页\编辑于星期二数控电位器选择：

这里IR=50µA

为使负载开路时，也能使输出电压稳定，输出静态电流ＩＱ必须大于5mA。为此可得：

现在是43页\一共有56页\编辑于星期二＝故：现在是44页\一共有56页\编辑于星期二当输出=2V时，令ＲＷ＝０，代入上式可得R2值：当输出=20V时，可得：现在是45页\一共有56页\编辑于星期二所以ＲＷ=3.75Ｋ-0.15Ｋ=3.6Ｋ由于输出电压要求调节单位为0.1V，故2~20V需180个调节单位。为此可选４只１００级的数控可调电位器（型号为X9C102，其电阻值为１ＫΩ）串联．数控电位器X9Ｃ1０2主要技术参数:Vcc=5V,Ic=３mA，R=１kΩ，阻值位置掉电后保存端电压－５Ｖ~＋５Ｖ，抽头数１００，接口方式：按键式现在是46页\一共有56页\编辑于星期二按键式3线控制：/CS/INCU/D

阻值LPulseH升LPulseL降H不变数控电位器控制接口和单片机Ｉ／Ｏ口连接，共需９-12根信号线。现在是47页\一共有56页\编辑于星期二现在是48页\一共有56页\编辑于星期二３、方案二采用ＢＵＣＫ电路

前述方案由一个致命的弱点，就是效率太低，尤其当输出电压为２Ｖ时，其系统效率最低。为了提高系统效率，可采用开关电路，如用ＢＵＣＫ电路实现，其电路结构如下图所示。3.1单片机选择考虑到BUCK电路开关频率需20Khz以上，选用总线频率高、并自身带ＰＷＭ发生器的单片机较合适。具体选ＦＲＥＥＳＣＡＬＥ公司的ＭＣ９Ｓ０８ＳＨ８。选其内置振荡器工作方式，ＢＵＳ频率调至最高２０ＭＨＺ，ＰＷＭ选９位，此时ＰＷＭ频率可达５０ＫＨＺ现在是49页\一共有56页\编辑于星期二现在是50页\一共有56页\编辑于星期二现在是51页\一共有56页\编辑于星期二单片机Ｉ／Ｏ分配：Ａ／Ｄ通道２路ＰＷＭ输出１路“＋”、“－”按键２路ＬＥＤ或ＬＣＤ显示１１根共用１６根Ｉ／Ｏ现在是52页\一共有56页\编辑于星期二3.2驱动电路在本系统中驱动电路起两个作用，一是电平转移，二是功率驱动以降低开关管功率损耗。常用的驱动芯片有ＩＲ、ＯＮＳＥＭＩ、ＳＴ、ＮＸＰ等公司生产，在本电路中可