【正文】 ansistor Feedback Converter）、推挽式（ PushPull Converter） 和半橋式（ HalfBridge Converter）四種。 隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個(gè)數(shù)來(lái)分類。也就是說(shuō)，直流開(kāi)關(guān)電源的分類與 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的， DC/DC 轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直 流開(kāi)關(guān)電源的分類。直流開(kāi)關(guān)電源的核心是 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。 2 分類 現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源有兩種：一種是直流開(kāi)關(guān)電源；另一種是交流開(kāi)關(guān)電源。 開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方 向，高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化，并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源。 開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（ PWM）控制IC 和開(kāi)關(guān)器件（ MOSFET、 BJT 等）構(gòu)成。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 外文參考文獻(xiàn)譯文及原文 學(xué) 院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 信息工程 年級(jí)班別 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2021 年 月 目 錄 譯文 ......................................................................................................................... 1 基于單片機(jī)的開(kāi)關(guān)電源 ......................................................................................... 1 用途 ...................................................... 1 簡(jiǎn)介 ...................................................... 1 分類 ...................................................... 2 開(kāi)關(guān)電源的分類 ............................................ 3 技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 .............................................. 4 原理簡(jiǎn)介 .................................................. 6 電路原理 .................................................. 7 DC/DC 變換 ................................................ 8 AC/DC 變換 ................................................ 8 原文 ....................................................................................................................... 10 The design Based onsingle chip switching power supply..................... 10 uses ........................................................ 10 Introduction ................................................ 10 classification .............................................. 11 the switching power supply. ................................. 13 technology developments ..................................... 14 the principle of Introduction ............................... 17 the circuit schematic ....................................... 18 the DC / DC conversion ...................................... 19 9, AC / DC conversion .......................................... 20 1 譯文 基于單片機(jī)的開(kāi)關(guān)電源 用途 開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研 設(shè)備、 LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器， LED 燈具，通訊設(shè)備，視聽(tīng)產(chǎn)品，安防，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。 簡(jiǎn)介 隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，進(jìn)入 80 年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入 90 年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。這里主要介紹的只是直流開(kāi)關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。因此直流開(kāi)關(guān) 電源的分類是依賴 DC/DC轉(zhuǎn)換器分 類的。 直流 DC/DC 轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器；另一類是沒(méi)有隔離的稱為非隔離 式 DC/DC轉(zhuǎn)換器。單管的 DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式（ Forward）和反激式（ Feedback）兩種。四管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器就是全橋 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（ FullBridge Converter）。單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式（ Buck） DC/DC 轉(zhuǎn)換器 ，升壓式（ Boost） DC/DC 轉(zhuǎn) 換器、升壓降壓式（ Buck Boost） DC/DC 轉(zhuǎn)換器、 Cuk DC/DC轉(zhuǎn)換器、 Zeta DC/DC 轉(zhuǎn)換器和 SEPIC DC/DC 轉(zhuǎn)換器。雙管 DC/DC 轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式（ BuckBoost） DC/DC 轉(zhuǎn)換器。 隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在實(shí)現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時(shí)，通常采用變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴(kuò)大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用 范圍，也 3 便于實(shí)現(xiàn)不同電壓的多路輸出，或相同電壓的多種輸出。所以開(kāi)關(guān)管數(shù)越多， DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的 1/4。 按能量的傳輸來(lái)分， DC/DC 轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和 雙向傳輸兩種。 DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式。他控式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)器件控制信號(hào)，是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。開(kāi)關(guān)電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類，也有 AC/AC DC/AC 如逆變器 DC/DC 變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但 AC/DC 的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問(wèn)題。 自激式：是無(wú)須外加信號(hào)源能自行振蕩，自激式完全可以把它看作是一個(gè)變壓器反饋式振蕩電路。根據(jù)激勵(lì)信號(hào)結(jié)構(gòu)分類；可分為脈沖調(diào)寬和脈沖調(diào)幅兩種，脈沖調(diào)寬是控制信號(hào)的寬度，也就是頻率，脈沖調(diào)幅控制信號(hào)的幅度，兩者的作用相同都是使振蕩頻率維持在某一范圍內(nèi)，達(dá)到穩(wěn)定電壓的效果。比如在家用電器中使用的上海正藝科技生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)電源，將 220V 的交流電經(jīng)過(guò)橋式整流，變換成 300V 左右的直流電，濾波后進(jìn)入變壓器后加到開(kāi)關(guān)管的集電極進(jìn)行高頻振蕩，反饋繞組反饋到基極 維持電路振蕩，負(fù)載繞組感應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負(fù)載提供電能。 技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化，并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn)，每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕 、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。另外，開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。 SCR 在開(kāi)關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動(dòng)電路中有少量應(yīng)用， GTR 驅(qū)動(dòng)困難，開(kāi)關(guān) 頻率低，逐漸被 IGBT 和 MOSFET 取代。由于開(kāi)關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外各大開(kāi)關(guān)電源制造商都致力于同步開(kāi)發(fā)新型 高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體 材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（ Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的 PWM 開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn) 行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn) ZVS、 ZCS 的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開(kāi)關(guān)電源的工作效率。 模塊化是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì)，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成 N+1 冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。 電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展和趨勢(shì) 1955 年美國(guó)羅耶（ Roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開(kāi)端， 1957 年美國(guó)查賽（ Jen Sen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器， 1964 年美國(guó)科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)想，這對(duì)電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。 目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn) 6 業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。要提高開(kāi)關(guān)頻率，就要減少 開(kāi)關(guān)損耗，而要減少開(kāi)關(guān)損耗，就需要有高速開(kāi)關(guān)元器件。這樣，不僅會(huì)影響周圍電子設(shè)備，還會(huì)大大降低電源本身的可靠性。不過(guò)，對(duì) 1MHz 以上的高頻，要采用諧振電路，以使開(kāi)關(guān)上的電壓或通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)也可控制浪涌的發(fā)生。目前對(duì)這種開(kāi)關(guān) 電源的研究很活躍，因?yàn)椴捎眠@種方式不需要大幅度提高開(kāi)關(guān)速度就可以在理論上把開(kāi)關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開(kāi)關(guān)電源高頻化的一種主要方式。 原理簡(jiǎn)介 開(kāi)關(guān)電源的工作過(guò)程相當(dāng)容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是， PWM 開(kāi)關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏 安乘積是很小的（在導(dǎo)通時(shí)，電壓低，電流大；關(guān)斷時(shí)，電壓高，電流?。?/功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上 所產(chǎn)生的損耗。脈沖的占空比由開(kāi)關(guān)電源的控制器來(lái)調(diào)節(jié)。通過(guò)增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓組數(shù)。 控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過(guò)程與線性形式的控制器很類似。他們的 不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓 /脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過(guò)程相差很大，在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各有優(yōu)點(diǎn)。振蕩脈沖負(fù)半周到來(lái)，電源調(diào)整管的基極、或可控硅的控制極電壓低于原來(lái)的設(shè)置電壓，電源調(diào)整管截止， 300V 電源被關(guān)斷，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)沒(méi)電壓，這時(shí)各電路所需的工作電壓，就靠次級(jí)本路整流后的濾波電容放電來(lái)維持。這個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器就叫高頻變壓器，因?yàn)樗墓ぷ黝l率高于 50HZ 低頻。那么變壓器次級(jí)輸出的工作電壓如何穩(wěn)壓呢，一般是在開(kāi)關(guān)變壓器上，單繞一組線圈，在其上端獲得的電壓經(jīng)過(guò)整流濾波后，作為基準(zhǔn)電壓，然后通過(guò)光電耦合 器，將這個(gè)基準(zhǔn)電壓返回振蕩管的基極，來(lái)調(diào)整震蕩頻率的高低，如果變壓器次級(jí)電壓升高，本取樣線圈輸出的電壓也升高，通過(guò)光電耦合器獲得的正反饋電壓也升高，這個(gè)電壓加到振蕩管基極上，就使振蕩頻率降低，起到了穩(wěn)定次級(jí)輸出電壓的穩(wěn)定，太細(xì)的工作情況就不必細(xì)講了，也沒(méi)必要了解的那么細(xì)的，這樣大功率的電