【正文】 ng power supply under the Indepth research and analysis of various principles, and the requirements of the characteristics of switching power supply basing on the indicators of the project. The characteristics of this switching power supply is that: it achieved four stable output with the singleterminal as the main topology, with TOP244YN and highfrequency transformer as the core, using EMI filters, MOSFET, the output filter circuit, sampling feedback channel and other major ponents and circuit modules. Switching Power Supply is 110V AC or 220V AC as the main input, two output voltages are +5V and ? 15V DC voltage, and the switching frequency is 132KHz. With an area product method (AP), we identify the choice of the original or assistant side of the highfrequency transformer, design the output circuit, the pensator system, the start circuit and EMI filtering circuits. Keywords: highfrequency switching power supply。 國內(nèi)外開關(guān)電源的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 國內(nèi)外開關(guān)電源的現(xiàn)狀 近 20 多年來，開關(guān)電源沿著集成化、小型化和高頻化方向不斷地發(fā)展。 與國外開關(guān)電源技術(shù)相比，國內(nèi)起步較晚、技術(shù)相對落后。 ① 小型化、薄型化、輕量化：開關(guān)電源的小型化是要盡可能減小儲能元件的 體積。因 此軟開關(guān)技術(shù)始終是開關(guān)電源技術(shù)中重要的研究課題。所以，要盡可能使用較少的器件，提高集成度，采用模塊化技術(shù) 來 提高系統(tǒng)的可靠性。 開關(guān)電源被譽(yù)為高效能電源，代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)在已經(jīng)成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。 前級整流濾波電路用來消除來自電網(wǎng)的干擾，同時(shí)也防止開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散，并將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為變換器提供直流電壓。 圖 開關(guān)電源典型結(jié) 構(gòu) 開關(guān)電源的基本工作原理 開關(guān)電源的基本工作原理：輸入交流電 (市電 )首先經(jīng)過整流濾波電路形成直流 VS，該直流電 VS再經(jīng)過通、斷狀態(tài)。 VO R1 R2 VE VC VREF 張志生：正激式開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 23 頁 電路平滑后，輸出直流電 VO（圖 （ c））。此外，通過取樣比較電路中的取樣電阻 R1 和 R2 對輸出電壓 VO 取樣，并使之與基準(zhǔn)電壓 VREF 進(jìn)行比較，若取樣電壓高于 VREF，則比較電路輸出 VE 減小，取樣電壓控制占空比控制電路，使 TON/T 下降，從而使 VO 下降；若取樣電壓低于 VREF，則比較電路輸出 VE 增加，使TON/T 增加，從而使 VO 增加，這樣就可以使開關(guān)電源的輸出電壓 VO 穩(wěn)定在一個恒定值上。 正激式直流變換器變壓器鐵芯的磁復(fù)位有多種方法，在輸入端接入復(fù)位繞組是最基本的方法 ，復(fù)位繞組也可以接 至 輸出端，其次還有 RCD 復(fù)位， LCD 復(fù)位和有源箝位等磁復(fù)位方法，這里應(yīng)用具有復(fù)位繞組的 Forward 變換器?！碧柕囊欢吮硎驹摾@組的正端。在 t=0時(shí)，開關(guān)管 Q 導(dǎo)通，電源電壓 VIN 加在原邊繞組 W1 上，即 Vw1=Vin,故鐵芯磁 化，鐵芯磁通 ? 增長： inVdtdW ??1 （ 21） 在此工作模式中，鐵芯磁通 ? 的增長量為： ? ? syin TDWV 1?? ?? （ 22）變壓器的勵磁電流 iM 從 0 開始線性增加： tLVi MinM? （ 23） 式中， ML 是原邊繞組的勵磁電感。在Ton 時(shí)刻，關(guān)斷 Q,原邊繞阻與副邊繞阻中沒有電流流過，此時(shí)變壓器通過復(fù)位繞阻進(jìn)行磁復(fù)位，勵磁電流 iM 從復(fù)位繞阻 W3 經(jīng)過二極管 D3 回饋到輸入電源中去。 勵磁電流 iM 從原邊繞組中轉(zhuǎn)移到復(fù)位繞組中，并開始線性減少。濾波電感電流繼續(xù)經(jīng)過續(xù)流管續(xù)流。 變壓器 的設(shè)計(jì)過程 ① 漆包線選擇：按 ，其次還要考慮高頻條件下導(dǎo)線的集膚效應(yīng)（頻率越高，集膚效應(yīng)越明顯，用線越應(yīng)該細(xì)），大電流情況下，一般采用幾根導(dǎo)線并聯(lián)已達(dá)到所需導(dǎo)線平方數(shù)，這里 5V 輸出采用 ? 的線雙線并繞的方法，其余的均采用單線繞法。 ④ 關(guān)于磁芯復(fù)位問題：在變壓器里設(shè)計(jì)與原邊匝數(shù)相同的復(fù)位繞組在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)對磁芯進(jìn)行復(fù)位。 ② 用 B 級絕緣漆浸漬、烘干。 2 頭 2 尾 3 QZ—2， ? 單線繞法 31 3 頭 4 尾 5 尾 3 QZ—2， ? 單線繞法 12 4 頭 7 尾 6 QZ—2， ? 雙線并繞 5 5 頭 10 尾 9 QZ—2， ? 單線繞法 12 6 頭 9 尾 8 QZ—2， ? 單線繞法 12 7 引線刮漆，燙錫，焊引腳。 ③ 外部電路實(shí)現(xiàn)精確的流限編程 。 ⑦ 132KHz 頻率調(diào)制降低變壓器及電源的尺寸 。 控制（ C）引腳： 誤差放大器及反饋電流的輸入腳，用于占空比控制。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。 源極（ S）引腳： 此引腳是功率 MOSFET 的源極連接點(diǎn)，用于高壓功率回路。 ② 連接在控制引腳的其他電阻和電容用于設(shè)定自動重啟動定時(shí)和環(huán)路補(bǔ)償。此處線電壓檢測電阻設(shè)計(jì)為 2M? 。濾波器可分為低通、高通、帶通、帶阻等類型。 L 對串模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時(shí)，由于兩個線圈的 磁通方向相同，經(jīng)過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過，故稱作共模扼流圈。 需要指出，當(dāng)額定電流較大時(shí)，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。 C3 和 C4 亦可并聯(lián)在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是 2200pF~ F? 。選擇實(shí)際可用的元件在市場中選用最近接此共模電感元件的型號。這里選用單相橋式整流電路。 輸出級的設(shè)計(jì) 輸出級對功率開關(guān)產(chǎn)生的交流開關(guān)波形進(jìn)行整流和濾波。電氣上的作用就是把開關(guān)方波脈沖積分成直流電壓。 經(jīng)過計(jì)算兩個輸出級最大峰值電壓為 ，峰值電流 5A 左右，則輸出整流二極管選擇 MBRF10A0，耐壓 100V,正向壓降 ，最大正向電流 10A，滿足使用需求。 另外， 假負(fù)載 還起到了釋放副濾邊波電容上電荷的作用。 TL431是由美國德州儀器公司和摩托羅拉公司生產(chǎn)的 ~36V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。 R33KR 1 12 2 0D3M B R F 1 0 A 0D4M B R F 1 0 A 0R51KR43K1234X S 2D O U TR91 0 KN3P C 8 1 7N1K B L 4 0 6 ( 4 A / 6 0 0 V )L1C S 31 0 4 / 1 .6 K VC S 23 3 0 0 / 1 K VC S 43 3 0 0 / 1 K VH G N DH G N DC S 11 0 4 / 1 .6 K VLNX S 1V A CC81 u F / 5 0 VR 1 42 . 5 KR 1 22 . 5 KN4T L 4 3 1C S 76 8 0 n F / 5 0 VD5M B R F 1 0 A 0D9M B R F 1 0 A 0D8M B R F 1 0 A 0D6M B R F 1 0 A 0D7M B R F 1 0 A 0L43 . 3 u HL23 8 . 6 u HL33 8 . 6 u HC71 0 0 u F / 5 0 VC31 0 0 u F / 5 0 VL G N DL G N D+ 5 V / 2 A+ 1 5 V /0 . 5 A 1 5 V / 0 . 5 AG N DC51 0 0 u F / 5 0 VH G N DH G N DH G N DC12 2 0 u F / 4 0 0 VH G N DR17 5 K / 2 WD2F R 1 0 64 5 0 u H12345678109T1變壓器C22 2 0 u F / 5 0 VC42 2 0 u F / 5 0 VC62 2 0 u F / 5 0 VR 1 31K+ 5 V+ 1 5 V 1 5 V12X S 3+ 1 5 V /0 . 5 AG N DC S 52 .7 n F /1 K VR61MR23 0 K /2 WC94 7 u F / 1 6 VS4X3F5C1D7L2N2T O P 2 4 4 Y NR812R71MR 1 06 . 8C S 60 . 1 u F /5 0 VH G N DH G N DP R 1 3KD1F R 1 0 62020 級電子信息工程專業(yè)畢業(yè)論文 第 21 頁 共 23 頁 結(jié) 論 對于小功率開關(guān)電源的設(shè)計(jì)來說，利用 TOP244 集成控制芯片設(shè)計(jì)電路簡單且易于實(shí)現(xiàn)、功耗 小、成本低、電源體積小、輸出穩(wěn)定。