【正文】 發(fā)目前只是剛剛起步，例如軟開(kāi)關(guān)，雖然它的損耗低，但難以實(shí)現(xiàn)高頻化和小型化。實(shí)現(xiàn)這些變換都是以頻率為基礎(chǔ)，以改變電壓為目的，工藝復(fù)雜，控制難度大，始終難以形成大規(guī)模生產(chǎn)。(3) 能源變換問(wèn)題。(2) 材料問(wèn)題。目前要解決的問(wèn)題有：(1) 器件問(wèn)題。材料之新、用途之廣，是它快速發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。所以，克服穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高它的使用范圍，是從事開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第三個(gè)問(wèn)題。隨著開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾措施的不斷改進(jìn)，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)得到進(jìn)一步克服，可以達(dá)到不妨礙一般的電子儀器、設(shè)備和家用電器正常工作的程度。工作在線性狀態(tài)的線性穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開(kāi)關(guān)干擾，且紋波電壓輸出較小。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的效率與開(kāi)關(guān)管的變換速度成正比的，并且開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中采用了開(kāi)關(guān)變壓器以后，才能使之一組輸入得到極性、大小各不相同的多組輸出，要進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，就必須提高電源的工作頻率。圖13 各種開(kāi)關(guān)電源原理圖（a）(c)圖13 各種開(kāi)關(guān)電源原理圖（d）(n) 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與未來(lái)發(fā)展 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電技術(shù)的高速發(fā)展，集成度高、功率強(qiáng)的大規(guī)模的集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設(shè)備的體積在不斷的縮小，重量在不斷的減輕，所以從事這方面的研究和生產(chǎn)的人們對(duì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中開(kāi)關(guān)變壓器還感到不是十分的理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開(kāi)關(guān)變壓器或者通過(guò)別的途徑來(lái)取代開(kāi)關(guān)變壓器，使之能過(guò)滿足電子儀器和設(shè)備微小型化的需要。圖13示出開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的原理框圖。（2）間接輸出取樣開(kāi)關(guān)電源間接輸出取樣方式輸出電壓的變化須經(jīng)開(kāi)關(guān)變壓器磁耦合才能反映到取樣繞組兩端，所以穩(wěn)壓速度低，并且這種開(kāi)關(guān)電源不能空載檢修，檢修時(shí)須在輸出端接替代負(fù)載。彩色電視機(jī)中常采用這種開(kāi)關(guān)電源。有的厚膜集成電路包括開(kāi)關(guān)晶體管，有的則不包括開(kāi)關(guān)晶體管。9．按電路結(jié)構(gòu)劃分（1）散件式整個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路都是采用分立式元器件組成的，它的電路形式較為復(fù)雜，可靠性較差。（3）隔離型這種形式的開(kāi)關(guān)電源是在輸入回路與逆變電路之間，經(jīng)過(guò)高頻變壓器，利用磁場(chǎng)的變化實(shí)現(xiàn)能量傳遞，沒(méi)有電流間的之間流通，隔離型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源采用直流供電，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電路將直流電變成頻率很高的交流電，再經(jīng)變壓器隔離、變壓，然后經(jīng)整流器整流，最后就可以得到新的、極性和數(shù)值各不相同的多組直流輸出電壓。（2）斬波型斬波型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源是指直流供電，輸入直流電壓加到開(kāi)關(guān)電路上，在開(kāi)關(guān)電路的輸出端得到單相的脈動(dòng)直流，經(jīng)過(guò)濾波得到與輸入電壓不同的穩(wěn)定的直流輸出電壓。（2）降壓式輸出電壓比輸入電壓低，實(shí)際就是串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。（4）全橋式使用四個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，將其連接成全橋的形式，它的特點(diǎn)是輸出功率較大，其電路形式如圖13（h）所示。6．按晶體管的連接方式劃分（1）單端式僅使用一個(gè)晶體管作為電路中的開(kāi)關(guān)管，這種電路的特點(diǎn)是價(jià)格低，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出功率不能提高，其電路形式如圖13（a）（b）（c）。5．按儲(chǔ)能電感與負(fù)載的連接方式劃分（1）串聯(lián)型儲(chǔ)能電感串聯(lián)在輸入與輸出電壓之間，電路形式如圖13（a）所示。4．按開(kāi)關(guān)晶體管的類型劃分（1）晶體管型采用晶體管作為開(kāi)關(guān)管，電路形式如圖13（b）所示。3．按開(kāi)關(guān)管電流的工作方式劃分（1）開(kāi)關(guān)型用開(kāi)關(guān)晶體管把直流變成高頻標(biāo)準(zhǔn)方式，電路形式類似于他激式。（2）頻率調(diào)整型頻率調(diào)整型占空比保持不變，通過(guò)改變振蕩器的振蕩頻率來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的幅度。在顯示設(shè)備的PWM式開(kāi)關(guān)電源中，自激振蕩頻率同步于行頻脈沖，即使在行掃描電路發(fā)生故障時(shí)，電源電路仍能維持自激振蕩而有直流輸出電壓。電路中專設(shè)激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的振蕩器，電路形式如圖13（c）所示。圖13給出了各種類型的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的原理圖。這使采用具有更多優(yōu)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源就顯的更加重要了。為了保證電源安全，要求輸出功率有20%～50%的裕量。反饋調(diào)節(jié)回路增益越高，基準(zhǔn)電壓UE越穩(wěn)定，輸出電壓Uo的穩(wěn)定性越好。（6）輸出電壓穩(wěn)定性：輸出電壓隨負(fù)載變化而變化的特性，這個(gè)變化量越小越好。這個(gè)參數(shù)的表示有兩種方法：一是輸出紋波電壓有效值；二是輸出紋波電壓的峰峰值Upp。（4）輸出紋波電壓：由于開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓過(guò)程是一個(gè)不斷反饋調(diào)節(jié)的過(guò)程，因此在輸出的直流電壓Uo上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)疊加的波動(dòng)的紋波電壓，即輸出紋波電壓。這個(gè)比值越高，開(kāi)關(guān)電源的體積越小，同時(shí)可靠性也越高。這個(gè)比值越小，表示電源輸出電壓隨負(fù)載電流的變化越小，穩(wěn)定性越好。目前開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓變化范圍已達(dá)到90～270V，可以省去許多電器中的110V/220V轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。這個(gè)范圍越寬，表示電源適應(yīng)外界電壓變化的能力越強(qiáng)，電源使用范圍越寬。 開(kāi)關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)開(kāi)關(guān)電源有以下主要技術(shù)指標(biāo)。（5）功耗小。（4）安全可靠。2%以下。（3）穩(wěn)壓范圍寬。（2）重量輕。 開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)開(kāi)關(guān)電源具有如下特點(diǎn)：（1）效率高。開(kāi)關(guān)電源與線性電源相比，其輸入的瞬態(tài)變換比較多的表現(xiàn)在輸出端，在提高開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí)，由于比較放大器的頻率特性得到改善，開(kāi)關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)也能得到改善。除此之外，開(kāi)關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動(dòng)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等電路。 開(kāi)關(guān)電源的組成開(kāi)關(guān)電源的組成如圖12所示。即改變TON,又改變T，實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。若保持TON不變，利用改變開(kāi)關(guān)頻率?=1/T實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓Uo穩(wěn)壓的方法，稱做脈沖頻率調(diào)節(jié)（PFM）。T不變，只改變TON來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調(diào)制（PWM）。 (a) 電路圖；(b) 波形圖圖11開(kāi)關(guān)電源的工作原理為方便分析開(kāi)關(guān)電源電路，定義脈沖占空比如下： D= (11)式中，T表示開(kāi)關(guān)S的開(kāi)關(guān)重復(fù)周期；TON表示開(kāi)關(guān)S在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間。圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓Ui經(jīng)開(kāi)關(guān)S加至輸出端，S為受控開(kāi)關(guān)，是一個(gè)受開(kāi)關(guān)脈沖控制的開(kāi)關(guān)調(diào)整管，若使開(kāi)關(guān)S按要求改變導(dǎo)通或斷開(kāi)時(shí)間，就能把輸入的直流電壓Ui變成矩形脈沖電壓。采用不隔離的開(kāi)關(guān)電源的用電設(shè)備當(dāng)由市電整流輸出時(shí)，用電設(shè)備可能接有交流高壓的輸入，因此其應(yīng)用條件和范圍有所限制。自激式開(kāi)關(guān)電源觸發(fā)開(kāi)關(guān)管的信號(hào)由自激振蕩產(chǎn)生，在一定程度上簡(jiǎn)化了電路。開(kāi)關(guān)電源具有功耗小、功率高、穩(wěn)壓范圍寬、體積小(重量輕)等突出優(yōu)點(diǎn)，在通訊設(shè)備、數(shù)控設(shè)備、儀器儀表、影音設(shè)備、家用電器等電子電路中得到廣泛應(yīng)用。由于開(kāi)關(guān)電源的突出優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)關(guān)電源更替線性電源是發(fā)展的必然趨勢(shì)。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)是一門(mén)運(yùn)用半導(dǎo)體功率器件實(shí)現(xiàn)電能的高頻率變換，將粗電變換成精電，以滿足供電質(zhì)量要求的技術(shù)。晶體三極管對(duì)后面的電路來(lái)說(shuō)，也可以看做是信號(hào)源。能提供信號(hào)的電子設(shè)備叫做信號(hào)源。發(fā)電機(jī)能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，,它的兩極分別有正負(fù)電荷,由正負(fù)電荷產(chǎn)生電壓(電流是電荷在電壓的作用下定向移動(dòng)而形成的),電荷導(dǎo)體里本來(lái)就有,要產(chǎn)生電流只需要加上電壓即可,當(dāng)電池兩極接上導(dǎo)體時(shí)為了產(chǎn)生電流而把正負(fù)電荷釋放出去,當(dāng)電荷散盡時(shí),也就荷盡流(壓)。 power source] 向電子設(shè)備提供功率的裝置。 (4)Design voltage feedback circuit。 (2)Design input rectifier filter circuit and identify the relevant device parameters。本論文對(duì)開(kāi)關(guān)電源的濾波、整流、反饋電路等分別作了細(xì)致的研究工作，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，掌握了開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳盡的闡述。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）自激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)摘 要隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型功率元器件的不斷出現(xiàn)，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)、通訊、電力、家用電器、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，取得了顯著的成果。論文主要完成的內(nèi)容有：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇開(kāi)關(guān)電源電路；（2）設(shè)計(jì)輸入整流濾波電路，并確定相關(guān)器件參數(shù)；（3）設(shè)計(jì)輸出電路，并確定相關(guān)器件參數(shù)；（4）設(shè)計(jì)電壓反饋電路；（5）通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算對(duì)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。關(guān)鍵詞: 開(kāi)關(guān)電源，電力電子技術(shù)，整流，自激式振蕩Selfexcited Switching PowerABSTRACTWith the development of the electronic technology and the emerging of new power ponents, switching power supply has been widely used in puter, munications, electricity, home appliances and aerospace fields, achieving remarkable results. The main content of the papers are: (1)Choose switching power supply circuit based on the requirement。 (3)Design rectifier output and establish the relevant device parameters。 (5)Validate data of the designing by adoption of experimental and putations.In the thesis , the switching power supply filtering, rectifier and the feedback circuit are studied in details. The main technology of designing switching power supply is obtained by experiments and calculations. The design process is specified also.KEY WORDS: Switching Power Supply, Electronic technology ,Bridge Rectifier, Selfexcitation12目　錄前　言 1第1章 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)技術(shù) 2 開(kāi)關(guān)電源概述 2 開(kāi)關(guān)電源的工作原理 2 開(kāi)關(guān)電源的組成 3 開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn) 4 開(kāi)關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo) 4 開(kāi)關(guān)電源的分類 5 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與未來(lái)發(fā)展 11 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 11 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì) 12第2章 自激式開(kāi)關(guān)電源元器件的選用 13 開(kāi)關(guān)晶體管 14 電力場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET 14 絕緣柵雙極晶體管IGBT 16 二極管 17 開(kāi)關(guān)二極管 17 穩(wěn)壓二極管 17 18 光電耦合器 19 器件TL431 22 自動(dòng)恢復(fù)開(kāi)關(guān) 23 熱敏電阻 24第3章 自激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì) 26 總體設(shè)計(jì) 26 電路模塊設(shè)計(jì) 27 啟動(dòng)與濾波電路 27 DC/AC變換電路 28 反饋與保護(hù)電路 29 輸出轉(zhuǎn)換電路 30 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)計(jì)算 31結(jié)　論 32謝 辭 33參考文獻(xiàn) 34附錄 35外文資料翻譯 36前　言電源[power supply。把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源。通過(guò)變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。晶體三極管能把前面送來(lái)的信號(hào)加以放大，又把放大了的信號(hào)傳送到后面的電路中去。整流電源、信號(hào)源有時(shí)也叫做電源。由于在開(kāi)關(guān)電源中半導(dǎo)體功率器件工作在高頻開(kāi)關(guān)方式，因此它具有高效率，高功率密度，高可靠性。近年來(lái)，由于微型計(jì)算機(jī)的普及，通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。由于價(jià)格低廉，電路簡(jiǎn)單，目前仍有較多的電子設(shè)備采用自激式開(kāi)關(guān)電源完成多種電壓輸出，包括升/降電壓、改變極性等功能?；镜淖约な介_(kāi)關(guān)電源是不隔離式的，輸入電壓經(jīng)開(kāi)關(guān)管控制后構(gòu)成輸出電壓，輸入與輸出共有負(fù)極為公共端。 第1章 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)技術(shù) 開(kāi)關(guān)電源概述 開(kāi)關(guān)電源的工作原理開(kāi)關(guān)電源的工作原理可以用圖11進(jìn)行說(shuō)明。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波后就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓Uo。開(kāi)關(guān)電源直流輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之間有如下關(guān)系： Uo=UiD (12)由式(11)和式（12）可以看出，若開(kāi)關(guān)周期T一定，改變開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通時(shí)間TON，即可改變脈沖占空比D，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。由于PWM式的開(kāi)關(guān)頻率固定的，輸出濾波電路比較容易設(shè)計(jì)，易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，因此PWM式開(kāi)關(guān)電源用得比較多。由于該方式的開(kāi)關(guān)頻率不固定，因此輸出濾波電路的設(shè)計(jì)不易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。在各種開(kāi)關(guān)電源中，以上三種脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式均有應(yīng)用。其中DC/DC變換器用以進(jìn)行功率交換，它是開(kāi)關(guān)電源的核心部分；驅(qū)動(dòng)器是開(kāi)關(guān)信號(hào)的放大部分，對(duì)來(lái)自信號(hào)源的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行放大和整形，以適應(yīng)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)要求；信號(hào)源產(chǎn)生控制信號(hào)，該信號(hào)由他激或自激電路產(chǎn)生，可以是PWM信號(hào)、PFM信號(hào)或其他信號(hào)；比較放大器對(duì)給定信號(hào)和輸出反饋信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，控制開(kāi)關(guān)信號(hào)的幅值、頻率、波形等，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制開(kāi)關(guān)器件的占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓值的目的。圖12 開(kāi)關(guān)電源的基本組成DC/DC變換器有多種電路形式，其中控制波形為方波的PWM變換器以及工作波形為準(zhǔn)正弦波的諧振變換器應(yīng)用較為普通。開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載變換瞬態(tài)響應(yīng)主要由輸出端LC濾波器的特性決定，所以可以通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率、降