開關電源技術(shù)課程設計(編輯修改稿)
2025-07-11 13:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 要技術(shù)數(shù)據(jù)和設計裝置要達到的要求（包括性能指標），最好簡述所設計裝置的主要用途） 6 2. 總體方案的確定 3. 開關電源主電路的設計及計算。（主電路的選型、變壓器設計計算、開關器件及整流二極管、濾波電容的計算等） 4. 開關電源控制電路的設計。（控制電路組成、控制模式的選擇、 PWM 集成控制器的選擇、控制電路的整體設計） 5. 附錄（主電路、控制電路、驅(qū)動電路整 體圖） 6. 參考文獻 一、開關電源主電路的設計及參數(shù)計算 主電路的選型 開關電源的電路結(jié)構(gòu)眾多，其中適合小功率電源使用的有正激型、反激型和半橋型，適合大功率電源的有正激型、半橋型和全橋型。一般來說，小功率電源（ 1～ 100W）宜采用電路簡單、成本低的反激型電路；電源功率在100W 以上且工作環(huán)境干擾很大、輸入電壓質(zhì)量惡劣、輸出短路頻繁時，則應采用正激型電路；對于功率大于 500W，工作條件較好的電源，則采用半橋型或全橋型電路較為合理；如果對成本要求比較嚴，可以采用板橋型電路；如果功率很大，則應 采用全橋型電路；推挽型電路通常用于輸入電壓很低、功率較大的場合。 由于設計要求直流輸出電壓為 5V，輸出電流為 3A，輸出功率小于 100W，所以使用反激型電路。 7 反激（ Flyback）型電路的結(jié)構(gòu)如圖（ 119a）所示。反激型電路存在電流連續(xù)和電流斷續(xù)兩種工作模式 。 電流連續(xù)工作模式在一個開關周期經(jīng)歷 2 個開關狀態(tài)，電路中波形如圖（ 122）所示。 t0～ t1時段：電路處于開關狀態(tài) 1， S 開通以后， VD 處于斷態(tài)，繞組 W1中的電流線性增長，其電感儲能增加； t1～ t2時段：電路處于開關狀態(tài) 2， S關 斷后，繞組 W1中的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過繞組 W2和二極管 VD 向輸出端釋放。 電流斷續(xù)工作模式在一個開關周期內(nèi)相繼經(jīng)歷 3 個開關狀態(tài)。電路中的波形如圖（ 121）所示。 8 t0～ t1時段：電路處于開關狀態(tài) 1， S 開通后，二極管 VD 處于斷態(tài)，繞組 W1的電流線性增長，電感儲能增加； t1～ t2時段：電路處于開關狀態(tài) 2， S關斷后，繞組 W1中的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過繞組 W2和二極管 VD 向輸出端釋放，直到 t2時刻，變壓器中的磁場能量釋放完畢，繞組 W2中電流下降到零， VD關斷； t2～ t3時段： 電路處于開關狀態(tài) 3，繞組 W1和 W2中的電流均為零，電容 C向負載提供能量。 圖 120 是反激式變壓器開關電源，工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，整流輸入電壓 uo、負載電流 Io，變壓器鐵芯的磁通 ，以及變壓器初、次級電流等波形。圖 120a）中，變壓器次級線圈輸出電壓 uo 是一個帶正負極性的脈沖波形，一般負半周是一個很規(guī)整的矩形波；而正半周，由于輸出脈沖被整流二極管限幅，當開關電源工作于連續(xù)電流或臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，輸出波 9 形基本也是矩形波。因此，在 Ton 期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由剩磁S?Br 向最大磁通 S?Bm 方向 變化；而在 Toff 期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由最大磁通 S?Bm 向剩磁 S?Br 方向變化。圖 120c），是反激式變壓器開關電源工作于臨界電流狀態(tài)時，變壓器初、次級線圈的電流波形。圖中， i1為流過變壓器初級線圈中的電流， i2為流過變壓器次級線圈中的電流（虛線所示）， Io 是流過負載的電流（虛線所示）。在控制開關接通期間，變壓器鐵芯被初級線圈電流磁化；在控制開關關斷期間，變壓器鐵芯被被次級線圈電流退磁，并向負載輸出電流。從圖 120c）還可以看出，流過變壓器初、次級線圈中的電流是可以突跳的。變壓器初級線圈電流 的最大值正好等于變壓器次 級 線 圈 電 流 最 大 值 的 n 倍 變壓器設計計算 變壓器是開關電源中的核心元件，許多其他主電路元器件的參數(shù)設計都以來于變壓器的參數(shù)，因此應首先進行變壓器的設計。 10 變壓器磁芯的選擇 如果工作效率是 %，則變壓器的傳輸功率為 =17w 由于許多因素，例如磁芯材料特性，變壓器形狀（主要是表面積對體積的比率）、表面的熱輻射、允許溫度、工作環(huán)境無法把傳輸功率與變壓器的大小簡單的聯(lián)系起來。 (1) 計算 原邊繞組開關晶體管的最大到同時間對應在最低輸入電壓和最
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