【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 外文參考文獻(xiàn)譯文及原文 學(xué) 院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 信息工程 年級班別 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2021 年 月 (僅供參考 ,請勿照搬 ) 目 錄 譯文 ......................................................................................................................... 1 基于單片機(jī)的開關(guān)電源 ......................................................................................... 1 用途 ...................................................... 1 簡介 ...................................................... 1 分類 ...................................................... 2 開關(guān)電源的分類 ............................................ 3 技術(shù)發(fā)展動向 .............................................. 4 原理簡介 .................................................. 6 電路原理 .................................................. 7 DC/DC 變換 ................................................ 8 AC/DC 變換 ................................................ 8 原文 ....................................................................................................................... 10 The design Based onsingle chip switching power supply..................... 10 uses ........................................................ 10 Introduction ................................................ 10 classification .............................................. 11 the switching power supply. ................................. 13 technology developments ..................................... 14 the principle of Introduction ............................... 17 the circuit schematic ....................................... 18 the DC / DC conversion ...................................... 19 9, AC / DC conversion .......................................... 20 1 譯文 基于單片機(jī)的開關(guān)電源 用途 開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化 控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、 LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器， LED 燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。 簡介 隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入 80 年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入 90 年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用 了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制IC 和開關(guān)器件（ MOSFET、 BJT 等）構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。 開關(guān)電 源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。 2 分類 現(xiàn)代開關(guān)電源有兩種：一種是直流開關(guān)電源；另一種是交流開關(guān)電源。這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。直流開關(guān)電源的核心是 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān) 電源的分類是依 賴 DC/DC轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說，直流開關(guān)電源的分類與 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的， DC/DC 轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直 流開關(guān)電源的分類。 直流 DC/DC 轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器；另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式 DC/DC轉(zhuǎn)換器。 隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。單管的 DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式（ Forward）和反激式（ Feedback）兩種。雙管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式（ Double Transistor Forward Converter），雙管反激式（ Double Transistor Feedback Converter）、推挽式（ PushPull Converter） 和半橋式（ HalfBridge Converter）四種。四管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器就是全橋 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（ FullBridge Converter）。 非隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式（ Buck） DC/DC 轉(zhuǎn)換器 ，升壓式（ Boost） DC/DC 轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式（ Buck Boost） DC/DC 轉(zhuǎn)換器、 Cuk DC/DC轉(zhuǎn)換器、 Zeta DC/DC 轉(zhuǎn)換器和 SEPIC DC/DC 轉(zhuǎn)換器。在這六種 單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中， Buck 和 Boost 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是基本的， BuckBoost、 Cuk、 Zeta、 SEPIC式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是從中派生出來的。雙管 DC/DC 轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式（ BuckBoost） DC/DC 轉(zhuǎn)換器。四管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器常用的是全橋 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（ FullBridge Converter）。 隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在實(shí)現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時，通常采用變壓器來實(shí)現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴(kuò)大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用 范圍，也 3 便于實(shí)現(xiàn)不同電壓的多路輸出，或相同電壓的多種輸出。 在功率開關(guān)管的電壓和電流定額相同時，轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正比。所以開關(guān)管數(shù)越多， DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的 1/4。 非隔離式轉(zhuǎn)換器與隔離式轉(zhuǎn)換器的組合，可以得到單個轉(zhuǎn)換器所不具各的一些特性。 按能量的傳輸來分， DC/DC 轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和雙向傳輸兩種。具有雙向傳輸功能的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，既可以從電源側(cè)向負(fù)載側(cè)傳輸功率，也可以從負(fù)載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率。 DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號實(shí)現(xiàn)開關(guān)管自持周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器，叫做自激式轉(zhuǎn)換器，如洛耶爾 （ Royer）轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。他控式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號，是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。 開關(guān)電源的分類 人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推 動著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類，也有 AC/AC DC/AC 如逆變器 DC/DC 變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但 AC/DC 的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。以下分別對兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。 自激式：是無須外加信號源能自行振蕩，自激式完全可以把它看作是一個變壓器反饋式振蕩電路。 4 它激式：則完全依賴于外部維持振蕩，在實(shí)際應(yīng)用中它激式應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)激勵信號結(jié)構(gòu)分類；可分為脈沖調(diào)寬和脈沖調(diào)幅兩種，脈沖調(diào)寬是控制信號的寬度，也就是頻率，脈沖調(diào)幅控制信號的幅度，兩者的作用相同都是使振蕩頻率維持在某一范圍內(nèi)，達(dá)到穩(wěn)定電壓的效果。變壓器的繞組一般可以分成三種類型，一組是參與振蕩的初級繞組，一組是維持振蕩的反饋繞組，還有一組是負(fù)載繞組。比如在家用電器中使用的上海正藝科技生產(chǎn)的開關(guān)電源，將 220V 的交流電經(jīng)過橋式整流，變換成 300V 左右的直流電，濾波后進(jìn)入變壓器后加到開關(guān)管的集電極進(jìn)行高頻振蕩 ，反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩，負(fù)載繞組感應(yīng)的電信號，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負(fù)載提供電能。負(fù)載繞組在提供電能的同時，也肩負(fù)起穩(wěn)定電壓的能力，其原理是在電壓輸出電路接一個電壓取樣裝置，監(jiān)測輸出電壓的變化情況，及時反饋給振蕩電路調(diào)整振蕩頻率，從而達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的，為了避免電路的干擾，反饋回振蕩電路的電壓會用光電耦合器隔離。 技術(shù)發(fā)展動向 開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了開關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn)，每年以超過兩 位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類， DC/DC 變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但 AC/DC 的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。另外，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。 開關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、 IGBT 和 MOSFET。 SCR 在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應(yīng)用， GTR 驅(qū)動困難，開關(guān)頻率低，逐漸被 IGBT 和 MOSFET 取代。 5 開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型 高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體 材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（ Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 SMT 技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳 統(tǒng)的 PWM 開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn) ZVS、 ZCS 的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。 模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成 N+1 冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪