【正文】 詩白，華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (第三版 )[M]. 北京： 高等教育出版社， 2020. [3] 蔡惟錚，王立新 .基礎(chǔ)電子技術(shù) .北京：高等教育出版社， 2020. [4] 劉勝利 .現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實用技術(shù) [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(yīng)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(guān)電源最新應(yīng)用技術(shù) [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2020. [7] 劉賢興，李眾 .新型智能開關(guān)電源技術(shù) [M].北京： 機械工業(yè)出版社， 2020. [8] 楊興州 .新穎開關(guān)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(guān)電源技術(shù) [M].福州： 福建科學(xué)技術(shù)出版社，2020. [10] 楊旭，裴文慶，王兆安 . 開關(guān)電源技術(shù) [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2020. [11] 楊興洲 ， 新穎開關(guān)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(yīng)用實例。你們始終如一的支持和關(guān)愛是我人生道路不斷前進的強大動力，教我學(xué)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(guān)電源這一設(shè)計過程有了充分的認識，進行了很好的鍛煉。 但是，對于開關(guān)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(shè)計的體會與問題總結(jié) 設(shè)計 此類 高性價比的開關(guān)電源，不僅要掌握各種 TOP Switch 系列產(chǎn)品的工作原理和應(yīng)用電路，還必須了解有關(guān)通用及特種半導(dǎo)體器件、模擬與數(shù)字電路、電磁兼 容、熱力學(xué)等多方面的知識。 3）濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計中具有極其重要的 作用。在電路系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)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(yīng)噪聲。其原理是利用屏蔽體對電磁能量的反射、吸收和引導(dǎo)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(shè)備之間的耦合通道。 表 41 開關(guān)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(shè)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(shè)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(shè)備的影響。 d） 電容、電感器和導(dǎo)線開關(guān)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(guān)管開關(guān)管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容，當開關(guān)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(guān)電源使用的器件參數(shù)如開關(guān)功率管的存儲時間，輸出級的大電流，開關(guān)整流二極管的反向恢復(fù)時間，會造成回路瞬間短路，產(chǎn)生很大短路電流，另外，開關(guān)管的負載是高頻變壓器或儲能電感，在開關(guān)管導(dǎo)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(guān)電源內(nèi)部干擾 開關(guān)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(guān)電源，將開關(guān)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(gòu)成，并對各部分電路功能進行了分析和工程設(shè)計， 針對樣機實測波形，提出了改 進電路設(shè)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(luò) (R4 、 R5) 引入 TL431 的 Ref 端，轉(zhuǎn)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(guān)，在保證控制環(huán)路帶寬足夠的前提下，應(yīng)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(shè)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(shè)計（論文） 21 高頻變壓器的設(shè)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(yīng)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(shè)計中就是利用 TL431 和光耦構(gòu)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(nèi)基準電壓為 ，輸出電壓范圍為 ～ 36V。當輸入端加電信號時， 驅(qū)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(dǎo)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(zhuǎn)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(shè)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(nèi)部功率 MOSFET 器件的耐壓值 高達 700V ， 可設(shè)計成 60W 以上儀器儀表的多路隔離式內(nèi)置控制電源。所以，在設(shè)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(diào)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藭r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(guān)閉，控制 電路 處于小電流等待狀態(tài)，內(nèi)部高壓電流源重新接通并向 Uc 充電，其關(guān)斷 /自動復(fù)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(nèi)部高壓電流源關(guān)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(shè)計簡化。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 TOP Switch 主要用于 AC/DC 轉(zhuǎn)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(shè)計軟件，便于用戶更快地設(shè)計出自已的產(chǎn)品。 Vo 降低，反之亦然。 脈寬調(diào)制式開關(guān)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(guān)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(diào)制器是這類開關(guān)電源的核心，它能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動符號，控制開關(guān)功率管的通斷狀態(tài)，來調(diào)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(guān)電源 的專用集成電路。 開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路原理框圖如圖 28 所示 ： 圖 28 開關(guān)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(guān)管 VT1 截止時，電感 L 中的電流繼續(xù)流通 ， 并感應(yīng)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(guān)管 VT1 截止時，電感 L 感應(yīng)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(guān)電源。當開關(guān)管 VT1 截止時，電感 L 感應(yīng)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(shè)計（論文） 9 圖 24 推挽式開關(guān)電源 這種電路的優(yōu)點是兩個開關(guān)管容易驅(qū)動 ， 缺點是開關(guān)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)用 并不多 。 在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管 VD1，它可以將開關(guān)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(guān)電源 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 單端反激式開關(guān)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(guān)電源的開關(guān)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(guān)電源的開關(guān)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(diào)頻、調(diào)幅及兩者混合型等。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2 章 開關(guān)電源的分類及原理 開關(guān)電源的分類 開關(guān)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(guān)型穩(wěn)壓電源代表著開關(guān)電源發(fā)展的主流方向 。目前對這種開關(guān)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(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。這樣，不僅會影響周圍電子設(shè)備，還會大大降低電源本身的可靠性。 目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通