【正文】 頻率：50Hz；開關電源頻率：100KHz；輸出直流電壓Uo：8V（兩路），5V（兩路），8V，24V各一路；輸出額定電流：2A；額定輸出功率：30W；負載調整率SI：4%～+4%；電源效率H：高于84%；空載功率損耗：（230V時）；輸出紋波電壓：低于120mV。它應具備小功率通用開關電源紋波小、電壓低、效率高、體積小和重量輕等優(yōu)點。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。由此可見，反饋電路正是通過調節(jié)TOPSwitch的占空比實現(xiàn)穩(wěn)壓的。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。CI是控制端C的旁路電容。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。鉗位電路由瞬態(tài)電壓抑制器或穩(wěn)壓管VDZ1和超快恢復二極管VD1組成。交流電壓經過整流濾波后得到直流高壓，經初級繞組加至TOPSwitch的漏極上。高頻變壓器在電路中兼有能量存儲、隔離輸出和電壓變換這三大功能。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。因此，在自動重啟期間，占空比控制在５%左右可有效地限制芯片的功耗。圖3所示是其運行波形圖，中a圖為正常運行波形，ｂ圖為自動重啟波形。而在與鋸齒波比較后，將使輸出電壓的占空比減小，從而使開關電源的電壓減小。在正常工作階段，由外界電路構成電壓負反饋控制環(huán)，調節(jié)輸出級MOSFET的占空比以實現(xiàn)穩(wěn)壓。電源啟動時，連接在漏極和源極之間的內部高壓電流源向控制極充電，在RE兩端產生壓降，經RC濾波后，輸入到PWM比較器的同相端，與振蕩器產生的鋸齒波電壓相比較，產生脈寬調制信號并驅動MOSFET管，因而可通過控制極外接的電容充電過程來實現(xiàn)電路的軟啟動。TOP Switch芯片是一個自偏置、自保護的電流占空比線性控制轉換器。這樣，只要設法使脈沖寬度即占空比（在一個周期內T內,開關導通的時間Ton所占整個周期T的比例,稱為占空比D,D=Ton/T），就可達到穩(wěn)定電壓的目的。 PWM開關電源的控制原理如圖210所示。它通過對脈沖寬度進行調制來獲得所需波形（含形狀和幅值）。而后者恰恰相反。開關電源按控制方式分為調寬式和調頻式以及兩者混合式。即:輸出電流經取樣器送至比較器，使之與基準電壓電路中的電流相比較，然后由脈寬調制電路根據(jù)比較結果來進行脈寬調制，從而控制功率轉換電路中相應功率輸出的大小，最后實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。然后，該直流電又通過功率轉換電路進人高頻變壓器被轉換成所需的電壓值，最后再將這個電壓經輸出部分整流濾波電路的整流、濾波后變?yōu)樗枰闹绷麟姽┙o用電設備。其中，控制電路又包括取樣器、基準電壓、比較器、振蕩器、脈寬調制及基準電壓等電路組成?！￠_關電源的內部結構圖及工作原理 開關穩(wěn)壓電源的電路原理框圖如圖29所示。由于本設計是旨在針對精密開關穩(wěn)壓電源進行的設計與制作的，需要有較好的穩(wěn)壓性能。(d) 配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路，由VDZ提供參考電壓UZ，當Uo發(fā)生波動時，在LED上可獲得誤差電壓。VDZ的穩(wěn)定電壓一般為22V，需相應增加反饋繞組的匝數(shù)，以獲得較高的反饋電壓，滿足電路的需要。 (a) 基本反饋電路，其優(yōu)點是電路簡單、成本低廉、適于制作小型化、經濟型開關電源，其缺點是穩(wěn)壓性能較差。因此，本設計選擇了單端反激式的拓撲類型。本設計旨在設計并制作出一種額定輸出功率為30W的通用型小功率開關電源。這些要求推動了開關電源的兩個分支技術（有源功率因數(shù)校正技術和低壓大電流高功率DC/DC變換技術）一直成為當今電力電子的研究課題。但是，技術總是在不斷的進步，許多新領域和新要求對開關電源提出了更新更高的挑戰(zhàn)。推挽電路通常用于輸入電壓很低、功率較大的場合。 圖27 反轉式開關電源一般來說，功率很小的電源（1～100W）采用電路簡單、成本低的反激型電路較好；當電源功率在100W以上且工作環(huán)境干擾較大、輸入電壓質量惡劣、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，則采用半橋或全橋電路較為合理。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，經二極管VD1向負載供電，同時給電容C充電。這種電路又稱為升降壓式開關電源，無論開關管VT1之前的脈動直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓，電路均能正常工作。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。圖25 降壓式開關電源6. 升壓式開關電源 升壓式開關電源的穩(wěn)壓電路如圖26所示。當開關管VT1截止時，電感L感應出左負右正的電壓，經負載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。 5. 降壓式開關電源 降壓式開關電源的典型電路如圖25所示。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。 圖23 自激式開關電源4. 推挽式開關電源 推挽式開關電源的典型電路如圖24所示。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。像單端反激式開關電源那樣，由變壓器T的次級繞組向負載輸出所需的電壓。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。接入電源后R1給開關管VT1提供啟動電流，使VT1導通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2中感應出使VT1基極為正，發(fā)射極為負的正反饋電壓，使VT1很快飽和。因此，實際應用并不多。由于這種電路在開關管VT1導通時，通過變壓器向負載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50～200W的功率。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。它與單端反激式電路在形式上相似，但工作情形不同。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。其輸出功率為20～100W，工作頻率在20～200kHz之間，是開關電源設計中最常用的一種拓撲方式。圖21 單端反激式開關電源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。當開關管VT1導通時，高頻變壓器T初級繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管VD1處于截止狀態(tài)，副邊上沒有電流通過，能量儲存在高頻變壓器的初級繞組中。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。自激式開關電源由開關管和高頻變壓器構成正反饋環(huán)路來完成自激振蕩，它激式開關穩(wěn)壓電源必須附加一個振蕩器，振蕩器產生的開關脈沖加在開關管上，控制開關管的導通和截止；按開關管的個數(shù)及連接方式可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式等。第二章 開關電源的分類以及原理　開關電源的分類與選擇開關電源的分類方法有多種。本設計的交流輸入電壓范圍是AC140V～240V，該電源能同時實現(xiàn)輸入欠壓保護、過壓保護等功能。具有較強的適用性。單片開關電源克服了以往開關電源設計中外圍元件和輔助電路復雜等問題，有力地促進了開關電源的高效化、模塊化和集成化。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?！”菊撐牡难芯績热菁耙饬x開關電源體積小、效率高，被譽為高效節(jié)能電源，現(xiàn)己成為穩(wěn)壓電源的主導產品。電力電子技術的不斷創(chuàng)新，使開關電源產業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。發(fā)展電力M O S F E T 、I G B T 等新型高速器件，開發(fā)高頻用的低損磁性材料，改進磁元件的結構及設計方法，提高濾波電容的介電常數(shù)及降低其等效串聯(lián)電阻等方面的工作，對于開關電源小型化始終產生著巨大的推動作用。隨著半導體制造技術的不斷發(fā)展，微處理器和便攜式電子設備的工作越來越低，這就要求未來的DCDC 變換器能夠提供低輸出電壓以適應微處理器和便攜式電子設備的供電要求。在電路中引入微機檢測和控制，可構成多功能監(jiān)控系