降压型开关电源电路

《电力电子技术》

课程设计报告

题目：降压型PWM AC-DC开关电源课程设计

专业：电气自动化本

班级： 07自动化本

姓名： XXX

指导教师： XXX

成绩：

电气工程系

2010年6 月 16 日

课程设计任务书

学生班级： 07自动化本学生姓名：学号：

设计名称：降压型PWM AC-DC 开关电源课程设计

起止日期：指导教师：

目录

1.引言 (3)

1.1开关电源的概念 (3)

1

1.1.1 PWM技术简介 (3)

1.1.2 降压型DC-DC开关电源原理简介 (4)

1.2 开关电源的发展简介 (5)

1.2.1 开关电源的发展史 (6)

1.3 开关电源的发展展望 (6)

2. 降压型PWM AC-DC开关电源设计的基本要求 (7)

3. 电路总体方案的设计及相关原理 (7)

4.主电路设计及参数计算 (6)

4.1 主电路的设计 (6)

4.2 主电路的参数确定 (8)

5.控制电路、驱动电路及保护电路的设计 (12)

5.1 控制及驱动电路设计 (12)

5.2 保护电路的设计 (13)

6.课程设计总结 (14)

参考文献 (14)

附录 (15)

2

1.引言

1.1开关电源的概念

开关电源(Switch M

§2.3 保护电路一 过流保护电路

1 过流保护电路的功能和组成* 功能

发生过流时，立即某种方式消除过流，保护电路器 件不会损坏。* 产生过流的原因

①负载过载或输出短路 ②整流器件失效 ③开关管失效 ④干扰等因素造成的误导通

* 简单的保护方法 利用熔断器，但动作慢，不足以实现快速保护，一 般使用由电子元器件构成的保护电路。 * 组成电流信号检测电路 过流信号处理电路

封锁开关脉冲电路

2 过流保护电路的设计(1)电流传感器检测过流保护电路* 电流信号检测电路D R

RS CS C

US

①脉冲电流前沿尖峰是由次 级整流二极管的反向恢复造成的 变压器次级暂时短路引起的。 ②脉冲电流后沿尖峰是开关 管关断时的初级漏感和引线电感 造成的。 ③加两级滤波后脉冲电流的 前后沿尖峰明显减小。 * 过流信号处理电路

①过流一般都是不正常现 象，或者是故障，所以过流保护 应该是不可以自恢复的。US

R1 R3 U1REF

②实现方式，反馈自锁。

U

R2

③可自锁的处理电路 * 封锁开关脉冲电路US R1

D1

R4

R3 U1REF

把过流信号处理电路的输 出加到集成PWM控制器的保护信 号输入端即可。

U

R2

(2)功率开关管过流状态的自动识别* 根据：GTR、GTO、IGBT等

目录

0引言 .............................................................. 1

1开关电源介绍 ...................................................... 2

1.1 开关电源的主要用途 .......................................... 2

1.2 开关电源的主要类型 .......................................... 2

1.3开关电源使用指南 ............................................ 5

1.3.1 输出计算 .............................................. 5

1.3.2 接地 .................................................. 5

1.3.3 保护电路 .............................................. 5

1.3.4 接线方法 ...............................

开关电源的电路组成
　　开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、开关电源整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：
二、 输入电路的原理及常见电路
1、AC 输入整流滤波电路原理：
　　① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
　　② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，开关电源防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
　　③ 开关电源整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，

开关电源原理

开关电源

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 目录

用途与简介 主要类型 分类与发展方向 工作原理 功能 使用指南 产品特点 产品测试 用途与简介 主要类型 分类与发展方向 工作原理 功能 使用指南 产品特点 产品测试 ? 成套开关柜 展开 编辑本段用途与简介 用途 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。 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

开关电源设计报告

一、 系统原理与理论分析计算

本文以UC3842为核心控制部件，设计一款DC36V~60V输入，DC6.5V/4A输出的单端反激式开关稳压电源。开关电源控制电路是一个电压、电流双闭环控制系统。变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此，增益带宽乘积得到了提高，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。其电路原理图如图1所示。

1、简要介绍其工作原理：

本电路有三部分组成：主电路，控制电路和保护电路。其中主电路采用的是单端反激式电路，它是升降压变换器的推演并加隔离变压器而得。此电路的优点是：电路简单，能高效提供直流输出，且它是所有电路拓扑中输入电压范围最宽的。这对于输入环境恶劣发热负载时比较好的。它的缺点是：输出纹波较大，但这可以通过在输出端增加一级LC滤波器来减小纹波。这种电路通常适合应用在输出功率在250W以下，电压和负载的调整率在5%~8%左右的电路中。反激式电路也有电流连续和电流断续两种工作模式，但值得注意的是反激式电路工作于电流连续模式下会显著降低磁芯的利用率，所以本文设计电路工作在电流断续模式下。

控制电路是开关电源的核心部分，控制的好坏直接影响电路的整体性能，在这个电路中采用的是以UC3842为核心的峰值电流型双闭环控制

武汉理工大学

开放性实验报告

开关稳压电源

实验室： 606 组别： 9组

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。

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：开关稳压电源，Boost电路，短路保护，msp430

1. 功能介绍

本实验设计的电源为升压型开关稳压电源 ，开关稳压电源设计输入8V，输出实现10V到30V输出可调。设计输出电流为1A。

本系统由msp430控制，电压步进式调节，

开关电源

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开关电源

瞧，这就是我们八五年的人

浅谈开关电源原理

工作相关的资料 2009-07-01 19:40 阅读2980 评论8

字号：大中小

浅谈开关电源原理[转] 2009-06-01 15:00

分类：电子基础

字号：大大中中小小

一、开关电源的电路组成[/b]：：

开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

开关电源的电路组成方框图如下：

二、输入电路的原理及常见电路[/b]：：

1、AC输入整流滤波电路原理：

开关电源

①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。

②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频

第4章 单片开关电源

4.1 典型单片开关电源4.1.1 LM25××系列单片开关电源

1. 可调五端单片开关电源LM2576ADJLM2576ADJ为一种典型的单片开关电源，其基本技术

参数如下：最大允许输入电压为45 V,额定输出电压范围为4.75~40 V,反馈控制电压为1.23 V,反馈电压变动范围为 1.217~1.243 V,最大输出峰值电流为5.8 A,平均负载电流 为3 A,开关频率为52 kHz,效率为77%。

第4章 单片开关电源

LM2576ADJ的内部结构见图4-1。其内部有基准电压稳压器输出的1.24 V基准电压，独立的振荡器输出52 kHz的固 定频率脉冲，在比较器内部与误差放大器输出完成脉宽调制， PWM脉冲经与门控制输出与之脉宽相同的矩形波；输出驱 动器设有关断电路，由⑤脚开关电平进行控制，通过此功能 可实现输出过压、 过流保护。芯片内还设有超温保护，若 芯片内部温度大于125℃,则自动关断驱动输出。 LM2576ADJ输出电压可调；当负载电流为1 A时，脉冲纹波 小于20 mV,输出阻抗不大于0.1 Ω;芯片和散热器支架热阻 为2℃/W。为了使稳压器正常工作，最小负载电流不大于 100 mA。

第4章

并联式开关电源

开关电源设计技巧连载六：并联式开关电源

1-4．并联式开关电源

并联式开关电源的工作原理比较简单，工作效率很高，因此应用很广泛，特别是在一些小电子产品中，并联式开关电源作为DC/DC升压电源应用最广。例如，很多使用干电池的手提式电器，由于干电池的电压一般只有1.5V或3V，为了提高工作电压，都是使用并联式开关电源把工作电压提高一倍。并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。

1-4-1．并联式开关电源的工作原理

eL = Ldi/dt = Ui —— K接通期间 图1-11-a是并联式开关电源的最简单工作原理图，图1-11-b是并联式开关电源输出电压的波形。图1-11-a中Ui是开关电源的工作电压，L是储能电感，K是控制开关，R是负载。图1-11-b中Ui是开关电源的输入电压，Uo是开关电源输出的电压，Up是开关电源输出的峰值电压，Ua是开关电源输出的平均电压。

当控制开关K接通时，输入电源Ui开始对储能电感L加电，流过储能电感L的电流开始增加，同时电流在储能电感中也要产生磁场；当控制开关K由接通转为关断的时候，储能电感会产生反电动势，反电动势产生电流的方向与原来电流的方向相同，因此，在负载上会产生很高的