开关型稳压电源的组成

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题目：开关型稳压电源

Switch Power Supply

前言

近年来，随着科学技术的发展，特别是大规模集成电路，大功率半导体器件、计算机辅助设计方法的飞速发展，使得电源装置有了重大的突破。如今效率低、体积大而笨重、过载能力差的线性电源已逐步被高效、轻小的高频开关电源所代替。

任何电子设备均需直流电源来供给电路工作，特别是采用电网电源供电的电子产品，为了适应电网电压的波动和电路的工作状态变化，更需要具备适应电网电压变化和负载变化的直流稳压电源。近年来，随着电子技术的发展及人们对如何提高稳压电源的转换效率、增强对电网的适应性、缩小体积减轻重量的研究，使得开关电源应运而生。在七十年代，开关电源便应于家用电视接收机，现在已被广泛应用于彩色电视机、摄录像机、计算机、通讯系统、医疗器械、气象等行业，而且逐步取代了传统的串联线性稳压电源，使整机的性能、效率可靠性都得到了进一步提高。因此，我们选择研制开关稳压电源作为课题，不仅具有理论意义，同时也有很大的经济效益和社会效益。

本文在第一章介绍了开关稳压电源的发展原因、发展趋势、发展前景，同时也对本课题的工作作了简介。

第二章介绍了几种基本的电源组成部分，做为后面研究的铺

摘要

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。

UC3842是一种高性能的固定频率电流型控制器，单端输出可直接驱动双极型晶体管和MOSFET管，具有引脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点。能通过高频变压器与电网隔离，适合构成无工频变压器的20～50W小功率开关电源。又其构成电路所需的元件极少，非常符合“适用、够用、好用”的原则。

本文采用UC3842设计了一款低输出、小功率的开关电源，并对其进行了仿真。

关键词：开关电源，UC3842，脉宽调制，PSIM，VMOSFET

Abstract

With the rapid development of power electronics, the relation of

the power electronic equipment to people’s work and

摘要

电子设备离不开电源，电源供给电子设备所需要的能量，这就决定了电源在电子设备中的重要性。电源的质量直接影响着电子设备的工作可靠性，所以电子设备对电源的要求日趋增高。

现有的电源主要由线性稳压电源和开关稳压电源两大类组成。这两类电源由于各自的特点而被广泛应用。线性稳压电源的优点是稳定性好、可靠性高、输出电压精度高、输出纹波电压小。它的不足之处是要求采用工频变压器和滤波器，它们的重量和体积都很大，并且调整管的功耗较大，是电源的效率大大降低，一般情况均不会超过50%。但它的优良的输出特性，使其在对电源性能要求较高的场合仍得到广泛的应用。相对线性稳压电源来说，开关稳压电源的优点更能满足现代电子设备的要求，从20世纪中期开关电源问世以来，由于它的突出优点，使其在计算机、通信、航天、办公和家用电器等方面得到了广泛的应用，大有取代线性稳压电源之势。

本课题是设计一种基于SG3525 PWM控制芯片为核心构成的高频开关电源电路。

关键词：高频开关稳压电源、SG3525、PWM

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目录

1 高频开关稳压电源概述.........................................................................

摘要：电子设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都

是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。整流电路用来将交流电变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。本课题要求分别设计制作一个+5V、+12V、1.25V-30V可调输出直流稳压电源。本课题采用7805，7812，317系列稳压器实现功能，融入了整流桥式的整流作用以及电容的滤波作用，实现直流稳压电源的输出。主要阐述如何使用以上集成芯片完成对生活中经常要用到小功率稳压电源的设计，其中对包括参数的选取、实际情况对电路的影响的解释，以及对今后设计同类电路的总结。通过学习，我知道了直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。

如图所示：

上图中，输入220V、50Hz的交流电压将通过电源变压器变为我们需要的电压、然后再经过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。因为此脉动的直流电压含有较大的纹波成分，必须经过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但此电压还是会因为电网电压的波动、负载和温度的变化而变化。因此，在经过整流

开关稳压电源技术报告

目录

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摘要..........................................................................3 关键字........................................................................3 1. 设计任务与要求............................................................3

1.1 设计任务..............................................................3 1.2 设计要求..............................................................3 1.3 题目评析..............................................................4 2. 方案比较与选择..........................................

开关稳压电源技术报告

目录

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摘要..........................................................................3 关键字........................................................................3 1. 设计任务与要求............................................................3

1.1 设计任务..............................................................3 1.2 设计要求..............................................................3 1.3 题目评析..............................................................4 2. 方案比较与选择..........................................

开关稳压电源设计方

案

1 系统方案设计与论证 1.1 设计思路

基于题目的基本要求，可以采用图1所示的方案。系统主要由隔离变压、整流滤波、DC—DC变换器、控制系统、显示等电路模块组成。隔离变压模块实现220VAC变压为18VAC，再经整流滤波电路转换为直流电压；控制器模块实现数码管显示、A/D和D/A转换、过流保护、DC—DC电压输出控制和稳压、显示、人机交换等功能;过流保护电路实现输出电流过流保护功能；同时，电压负反馈电路进一步对负载电压进行精确控制。

1.2 方案的论证 1.2.1 DC-DC主回路

设计的要求是进行升压变换，选择了Boost变换器。Boost换器电路

结构简单，由开关管、二极管、电感、电解电容等元件组成，便于进行电路设计，稳压性能优，并且转换效率高。原理图如图2所示。

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1.2.2 控制方法及实现方案

控制系统有两种设计方案：

(1) 方案一：单片机来实现整个系统的控制。

该方案的优点：布线简单，硬件设计节省时间； 该方案的缺点：

⒈控制软件编程工作量大、难度大；

⒉所有的控制都由单片机来实现，对单片机的硬件资源要求很高；

⒊该设计要求对DC-DC变换器实现PWM控制的开关频率至少要为100KHZ，这是

设计指标

输出电压：+12V，-12V，+5V +5V单独输出 最大输出电流Iomax?3A

Vopp?1mV

最大输出电流皆为Iomax?0.5A

Vopp?10mV

以上稳压系数SV?5?10?4

串联型直流稳压电源

电源电路的作用是把交流市电(220V)变换成稳定的直流电压，直接或间接地给各个部分电路提供适当的供电，以保证负载电路能正常地进行工作。对电源电路总的要求是：稳压性能好，纹波系数小，功率损耗小，过载过压保护能力强等。

电源电路的常见形式有：一般型的可调串联稳压电路，泵电源，高速可控硅稳压电源，开关式稳压电源等。开关式稳压电源具有工作效率高，稳压范围大特点。串联型稳压电源虽然具有功耗较大，效率低，笨重的缺点，但同时因为其具有结构简单，安全可靠，维修容易等优点而被广泛使用，鉴于这些优点我们决定设计串联型直流稳压电源。

一、串联型直流稳压电源的组成与原理 1、串联型直流稳压电源的组成

直流稳压电源一般有电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。如图1所示

图 1 直流稳压电源组成框图

其中稳压电路部分包括：调整，误差取样，比较放大和基准电路几个部分。

2、稳压原理

稳压电路部分是串联型稳压电路的主体部分。其中

本文在介绍了开关电源的各种工作方式、其优劣势、设计方法及未来发展方向等的基础上,对开关稳压电源进行设计。设计分为几个模块进行,包括辅助电源模块、PWM控制模块、升压电路部分,其中PWM控制电路为电源设计的核心。关键词：开关电源 稳压电源 PWM控制

直流开关稳压电源的设计

2012年5月

本文在介绍了开关电源的各种工作方式、其优劣势、设计方法及未来发展方向等的基础上,对开关稳压电源进行设计。设计分为几个模块进行,包括辅助电源模块、PWM控制模块、升压电路部分,其中PWM控制电路为电源设计的核心。关键词：开关电源 稳压电源 PWM控制

直流开关稳压电源的设计

The Design of DC Switching Power

Supply

本文在介绍了开关电源的各种工作方式、其优劣势、设计方法及未来发展方向等的基础上,对开关稳压电源进行设计。设计分为几个模块进行,包括辅助电源模块、PWM控制模块、升压电路部分,其中PWM控制电路为电源设计的核心。关键词：开关电源 稳压电源 PWM控制

摘 要

开关电源具有效率高、体积小、重量轻等显著特点。目前世界各国都有广泛的应用，特别是对大容量高频开关电源的研究和开发已成为当今电力电子学的主要研究领域，并派生了很多新

开关电源

摘要：开关电源是一种效率很高的电源变换电路,通过对Boost型开关电源作详细的数学推导后得到准确数据.该系统包括整流滤波模块、DC-DC变换模块、过流保护及人机接口模块,以DC-DC变换器作系统的核心.采用UC3842作开关电源控制芯片,开关管采用耐高压,导通电阻很小的MOSFET管IRF640.输出滤波电路中用LC构成的型网络,同时输出采用单片机采样系统,可显示当前的电流和电压,且通过采样电流实现过流保

护功能.

关健词：Boost型开关电源 DC-DC变换模块 整流滤波模块 过流保

护模块

1．总体设计方案论证

开关电源由隔离变压器、整流滤波和DC—DC变换网络组成。设计的关键是DC～DC变换器，它包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器等所有功率器件和控制模块，而控制模块的设计又是DC～DC的核心，一般DC—DC变换的控制模块使用PWM调制的专用芯片，如TL494，UC3842等。芯片内部集成了振荡器(由外接电阻电容来决定频率)，误差比较器，PWM调制器等，有的甚至有保护电路和驱动电路。在此情况下用集成芯片外加少量的电路即可构成开关电源，稳定性能较好，控制简单，芯片功耗几乎可以忽略不计，且成本低。过