【正文】 詩白，華成英 .模擬電子技術基礎 (第三版 )[M]. 北京： 高等教育出版社， 2020. [3] 蔡惟錚，王立新 .基礎電子技術 .北京：高等教育出版社， 2020. [4] 劉勝利 .現(xiàn)代高頻開關電源實用技術 [M]．北京： 電子工業(yè)出版社 ，2020. [5] 薛永義，王淑英，何希才 .新型電源電路應用實例 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [6] 沙占友 ， 王彥朋 .單片開關電源最新應用技術 [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2020. [7] 劉賢興，李眾 .新型智能開關電源技術 [M].北京： 機械工業(yè)出版社， 2020. [8] 楊興州 .新穎開關穩(wěn)壓電源 [M].北京： 國防工業(yè)出版社， 2020. [9] 鄭國川 ,李洪英 .實用開關電源技術 [M].福州： 福建科學技術出版社，2020. [10] 楊旭，裴文慶，王兆安 . 開關電源技術 [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2020. [11] 楊興洲 ， 新穎開關穩(wěn)壓電源 [M].北京： 國防工業(yè)出版社， 2020. [12] 薛永義，王淑英，何希才 .新型電源電路應用實例。你們始終如一的支持和關愛是我人生道路不斷前進的強大動力，教我學會堅強、勇敢，使我在磨礪中得到成長。盡管不舍，卻更珍惜，因為我的生命中有那么多可愛的人值得感激。對開關電源這一設計過程有了充分的認識，進行了很好的鍛煉。 但是，對于開關電源的元器件計算及選型沒有深入涉及。然后，再將它們連接成為一個系統(tǒng)。 設計的體會與問題總結 設計 此類 高性價比的開關電源，不僅要掌握各種 TOP Switch 系列產(chǎn)品的工作原理和應用電路，還必須了解有關通用及特種半導體器件、模擬與數(shù)字電路、電磁兼 容、熱力學等多方面的知識。 3）濾波是抑制傳導干擾的有效方法，在設備或系統(tǒng)的電磁兼容設計中具有極其重要的 作用。在電路系統(tǒng)設計中應遵循 “一點接地 ”的原則，如果形成多點接地，會出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路，當磁力線穿過該環(huán)路時將產(chǎn)生磁感應噪聲。其原理是利用屏蔽體對電磁能量的反射、吸收和引導作用。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是用切斷電磁騷擾源和受擾設備之間的耦合通道。 表 41 開關電源外部干擾 在表 1 中的幾種干擾中，能夠通過電源進行傳輸并造成設備的破壞或影響其工作的主要是電快速瞬變脈沖群和浪涌沖擊波，而靜電放電等干擾只要電源設備本身不產(chǎn)生停振、輸出電壓跌落等現(xiàn)象，就不會造成因電源引起的對用電設備的影響。 d） 電容、電感器和導線開關電源由于工作在較高頻率，會使低頻元件特性發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要元器件為 a） 開關管開關管及其散熱器與外殼和電源內部的引線間存在分布電容，當開關管流過 大的脈沖電流（大體上是矩形波）時，該波形含有許多高頻成份；同時，關電源使用的器件參數(shù)如開關功率管的存儲時間，輸出級的大電流，開關整流二極管的反向恢復時間，會造成回路瞬間短路，產(chǎn)生很大短路電流，另外，開關管的負載是高頻變壓器或儲能電感，在開關管導通的瞬間，變壓器初級出現(xiàn)很大的涌流，造成尖峰噪聲。 1 開關電源內部干擾 開關電源產(chǎn)生的 EMI 主要是由基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾。 采用 TOP225Y 研制的一款雙路輸出單端反激式開關電源，將開關電源外部電路劃分為輸入整流濾波、變壓器、輸出整流濾波、反饋等部分構成，并對各部分電路功能進行了分析和工程設計， 針對樣機實測波形，提出了改 進電路設計和性能的方法。反饋電路參數(shù)計算如下： 確定電阻 R2 和 R3 值， 2R fI + fV =（ KAI fI ） 3R 其中： fV 為光耦二極管的正向壓降，典型值為 ； fI 為二極管正向電流 fI =3ma；為TL431 陰極工作電流，取 KAI =20ma，計算可得： 2R =400? ， 3R =141? ；實取 2R =400 ? ， 3R =135? 。電壓反饋信號經(jīng)分壓網(wǎng)絡 (R4 、 R5) 引入 TL431 的 Ref 端，轉化為電流反饋信號，經(jīng)光藕隔離后輸入到 TOP225Y 控制端。當電容兩端電壓小于 時， ESR 只與電容體積有關，在保證控制環(huán)路帶寬足夠的前提下，應選擇耐壓 值高和容值低的濾波電容，文中電容選 C2=C4=25V ／ 22 μ F 、 C3=C5=20V/20 μ F 。 Vor 薦值為 135V,VR 畢業(yè)設計（論文） 22 的箝位電壓 Vclo 可由經(jīng)驗公式 Vclo= 得出。 5 變壓器初，次級匝數(shù)，變壓器匝數(shù)可以從選擇次級繞組匝數(shù)開始：當輸入 20V 時， ? ? ????sN 匝，取整 。 畢業(yè)設計（論文） 21 高頻變壓器的設計 1. 為滿足 TOP225Y 芯片 100kHz 的工作頻率，選用錳鋅鐵氧體材料，磁心的形狀 ( 如 E1 、 EE 等 ) 應盡可能的選擇圓形磁芯以減小漏感。整流電路選擇 4 個 IN4007 二極管組成整流橋，濾波穩(wěn)壓電容 C1 可按照輸出功率 1uF ／ 1W 選擇。 圖 32 TL431 的基本接線 和 電路符號 在本設計中就是利用 TL431 和光耦構成反饋電路，其工作原理就是當輸出電壓發(fā)生波動時，經(jīng)分壓電阻得到的取樣電壓就與 TL431 中的 基準電壓進行比較，在陰極上形成誤差電壓，使 LED 的工作電流發(fā)生變化，再通過光電耦合器 PC817 把電壓反饋到 TOP224Y 的控制端 C 端 。 TL431 的電路圖形符號和基本接線如圖 32 所示 ： R3 是限流電阻。最大輸入電壓為 37V，最大工作電流為 150mA，內基準電壓為 ，輸出電壓范圍為 ～ 36V。當輸入端加電信號時， 驅動發(fā)光二極管（ LED） 發(fā)出光線，照射在受光器上，受光器接受光線后導通，產(chǎn)生光電流 ， 再經(jīng)過進一步放大后 從輸出端輸出，從而實現(xiàn)了“ 電 光 電 ” 的轉換 。 光耦以光為媒介傳輸電信號。 (5)外圍電路簡單，電磁干擾小，成本低廉。在固定電壓輸入時， 可選 畢業(yè)設計（論文） 18 110V/115V ／ 230V 交流電，允許變化 177。 TOP225Y 的主要性能特點和 元件選擇 性能特點 TOP225Y 是 TOPSwitch11 系 列 中一種最常用的芯片，封裝形式為 TO220 ，自 帶小散熱片，是典型的三端集成器件，三個管腳分別為控制端 C 、源極 S 和漏極 D ，內部功率 MOSFET 器件的耐壓值 高達 700V ， 可設計成 60W 以上儀器儀表的多路隔離式內置控制電源。所以，在設計時可以省去上面的幾個環(huán)節(jié)，只需對其進行好選型。 TOPSwitch的占空比 D 與 IC（控制電流） 成反比， 是通過調節(jié) D 來穩(wěn)定輸出電壓的。在 MOSFET截止瞬間，初級極性則變?yōu)樯县撓抡?，此時尖峰電壓就被 VDZ1 吸收掉。交流電壓經(jīng)過整流濾波后得到直流高壓，經(jīng)初級繞組加至 TOPSwitch 的漏極上。 該電源的穩(wěn)壓原理簡述如下：高頻變壓器初級繞組 NP 的極性與次級繞組 NS、反饋繞組 NF 的極性相反。當控制極電壓低于 時， MOSFET 管關閉，控制 電路 處于小電流等待狀態(tài)，內部高壓電流源重新接通并向 Uc 充電，其關斷 /自動復位滯回比較器可使 Uc 保持在 ~ 之間。當控制極電壓 Uc達到 時，內部高壓電流源關閉，此時由反饋控制電流向 Uc 供電。特別是 TOP Switch 器件專門針對反激式功率變換電路進行了優(yōu)化，使最大值占空比可達 70%， TOP100～ TOP104， TOP200～ TOP204/TOP214 的效率可達 90%，TOP209/TOP210 的效率也可超過 80%；電源設計簡化。 畢業(yè)設計（論文） 14 TOP Switch 主要用于 AC/DC 轉換器，具有體積小，重量輕，寬輸入范圍（ 85V265V），提供了 PI Expert 專家系統(tǒng)設計軟件，便于用戶更快地設計出自已的產(chǎn)品。 Vo 降低，反之亦然。 脈寬調制式開關電源的工作原理 : 交流 220V 輸入電壓經(jīng)過整流濾波電路變成直流電壓，在由開關功率管斬波和高頻電壓器降壓，得到高頻矩形波電壓，經(jīng)整流濾波后獲得所需要的直流輸出電壓，脈寬調制器是這類開關電源的核心，它能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可調的驅動符號，控制開關功率管的通斷狀態(tài)，來調節(jié)輸出電壓的高低達到穩(wěn)壓目的，鋸齒波發(fā)生器用于提供穩(wěn)定的時鐘頻率信號。目前， 這部分電路目前己集成化，制成了各種開關電源 的專用集成電路。 開關穩(wěn)壓電源的電路原理框圖如圖 28 所示 ： 圖 28 開關電源 的 原理 框圖 首先， 交流電經(jīng) 輸入部分 整流電路 和 濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電 。當開關管 VT1 截止時，電感 L 中的電流繼續(xù)流通 ， 并感應出上負下正的電壓 ， 經(jīng)二極管VD1 向負載供電 ， 同時給電容 C 充電。當開關管 VT1 截止時，電感 L 感應出左負右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經(jīng)二極管 VD1 向負載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關電源。當開關管 VT1 截止時，電感 L 感應出左負右正的電壓，經(jīng)負載 RL 和續(xù)流二極管 VD1 釋放電感 L 中存儲的能量，維持輸出直流電壓不變。 畢業(yè)設計（論文） 9 圖 24 推挽式開關電源 這種電路的優(yōu)點是兩個開關管容易驅動 ， 缺點是開關管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路中由于負載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài)，具有輸入和輸出相互隔離的優(yōu)點。 隨著 C1 充電電壓的增高 ， VT1 基極電位逐漸變低 并 退出飽和區(qū)， Ic 減小，在 L2 中感應出使 VT1 基極為負、發(fā)射極為正的電壓，使 VT1 迅速截止，這時二極管 VD1 導通，高頻變壓器 T初級繞組中的儲能釋放給負載。因此 ， 實際應用 并不多 。 在電路中還設有鉗位線圈與二極管 VD1，它可以將開關管 VT1 的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。不過， 這 些 可以通過選用高耐壓、大電流的高速功率器件，在輸入和輸出端加濾波電路等措施加以解決。 圖 21 單端反激式開關電源 畢業(yè)設計（論文） 7 單端反激式開關電源電路簡單、所用元件少，輸出與輸入間有電氣隔離，能方便的實現(xiàn)單路或多路輸出 。 串聯(lián)型開關電源的開關管是串聯(lián)在輸入電壓與輸出負載之間的，屬于降壓式穩(wěn)壓電路 ， 而并聯(lián)型開關電源的開關管是 與 輸出負載 相 并聯(lián)的，屬于升壓式電路 ；此外，還可分為隔離與非隔離型， 調頻、調幅及兩者混合型等。 畢業(yè)設計（論文） 6 第 2 章 開關電源的分類及原理 開關電源的分類 開關電源的分類方法有多種 。具有較強的適用性。高度集成、功能強大的開關型穩(wěn)壓電源代表著開關電源發(fā)展的主流方向 。目前對這種開關電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開關速度就可以在理論上把開關損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關電源高頻化的一種主要方式。這樣，不僅會影響周圍電子設備，還會大大降低電源本身的可靠性。 目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通