开关电源期末论文论 文 题 目： 单端正激开关电源设计 学 院 名 称：_ 电子与信息工程学院 专 业：_电气工程及其自动化 09-1 班 _ 学 生 姓 名： 朱芳勇 学号：09401170108 指 导 教 师： 孔中华 起讫时间： 2012 年 6 月 1 日 至 2012 年 6 月 18iii1 绪 论.1 1.1 前言.1 1.2 国内外电源技术发展概况.1 1.3 选题背景.2 2 期末报告的具体要求.3 3 单端正激开关电源总体设计方案.43.1 单端变压器的原理.53.2buck 的工作原 理6 3.3buck 参数变 化7 3.4 推挽式变换器.8 3.4.1 主从输出推挽拓扑的原理.8 3.4.2 推挽式变换器存在的问题及解决方法.9 3.5 变压器磁芯选用原则12 3.6 变压器磁芯的选择14 3,7 变压器设计15 3.7.1 一级变压器的工作原理 17 3.7.2 开关频率=200khz 时变压器的设计.18 3.8 输出滤波设计19 4 保护电路的设计.20 4.1 控制电路方案比较选择.20 4.2 控制电路设计.24 4.2.1 buck 控制电路设计.24 4.2.2 推挽式控制电路设计.28 4.3 保护电路设计.31 4.4 缓冲电路设计.33 5 结论.351单端正激开关电源设计11 绪绪 论论1.1 前言前言电源技术是实用性极强的技术，服务于各行各业、各个领域的各式各样的负 载， 它们的性能特点以及采用的技术方法千差万别，因此，研究电源技术具有丰富的内 涵和外延。是我国科学技术发展必不可少的重要组成部分。 上世纪八十年代，由于线性电源在成本和价格上比开关占有绝对优势，国内 高 频开关电源只在个人计算机、电视机等若干类设备上得到应用。之后，由于开 关电 源在重量、体积、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有显著减少，而且对整机多 项指标有良好影响，因此它的应用得到广泛推广。近年来许多领域，例如 邮电通信、 军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多应用开关电源， 取得了显著效益。究其原因，是新的电子元器件、新电磁材料、 新变换技术、新控 制理论及新的软件（五新）不断地出现并应用到开关电源的缘故 正激式开关电源变换器在中小功率隔离降压型 DCDC 电源模块中有着广泛的 应用。其主变压器只是作为传递能量和电压变换的作用，启动电流、输出纹波和所 需要的滤波电容均较小。在开关转换过程中不存储能量，少量的剩余能量，可以通 过简单的复位电路设计，就可以保证其在大动态重负载下不会磁饱和，电路工作稳 定。由于其磁芯不需要开气隙，因而漏感较小，具有小的电压尖峰。另外，其峰值 电流也较小，传输能量大，相同的传输功率所需要的磁芯较小，易于集成。1.21.2 国内外电源技术发展概况国内外电源技术发展概况电力电子技术与装置的市场需求与日俱增，其中电源是电力电子技术的主要应 用领域之一。随着微电子制造技术的进步，计算机、通信设备、家用电器得到飞速 发展，这些设备内部往往需要采用直流稳压电源供电。很多关键的设备还需要不间 断电源，以确保市电停电时设备仍能工作。 近年来，随着电力电子技术的迅猛发展，新的电子元器件、新电磁材料、新变 换技术、新控制理论及新的软件不断的出现并应用到开关电源，使开关电源达到了 频率高、效率高、功率密度高、功率因数高、可靠性高。因此，许多领域，例如邮 电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多的应 用开关电源，并取得了显著效益。 随着芯片集成度的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求 设备内部电源的体积和重量不断减小。提高开关频率是减小开关电源体积和重量的 基本措施，因为变压器和电感电容等滤波元件的体积和重量随频率的提高而减小。 高频化、小型化、模块化和智能化是直流开关电源的发展方向。高频化是小型化和 模块化的基础，目前开关频率为数百 kHZ 至数 MHz 的开关电源已有使用。功率重 量比或功率体积比是表征电源小型化的重要指标，50w/in 的开关电源早已上市，目 前己向 120W/in 发展。模块化与小型化分不开，同时模块化可提高电源的可靠性， 简化生产与使用。模块电源的并联串联和级联既便于用户使用，也便于生产。智能2单端正激开关电源设计2化是便于使用和维修的基础，无人值守的电源机房、航空和航天器电源系统等都要 求高度智能化，以实现正常、故障应急和危急情况下对电源的自动管理。 现代越来越复杂的电子设备对电源提出了各种各样的负载需求。一个特定用途 的电源装置，应当具有符合负载要求的性能参数和外特性，这是基本的要求。安全 可靠是必须加以保证的。高效率、高功率因数、低噪音是普遍关注的品质。无电网 污染、无电磁干扰、省电节能等绿色指标是全球范围的热门话题，并有相关的国际 和国家标准规范进行约束。 电源技术发展到今天，己融汇了电子、功率集成、自动控制、材料、传感、算 机、电磁兼容、热工等诸多技术领域的精华，已从多学科交叉的边缘学科成长为独 树一帜的功率电子学。1.31.3 选题背景选题背景随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类 也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不 开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。传统的线性稳压电源具有稳定性能 好、输出电压纹波小、使用可靠等优点，但其通常都需要体积大且笨重的工频变压 器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出 电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管的功耗较大， 电源效率很低，一般只有 45%左右。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需 要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的需要。开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源，通过控制开关的占空比来 调整输出电压。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导 的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展 不可缺少的一种电源形式。主要作为高功率脉冲电源的初级电源和大型军用设备的 电源系统,也可以应用于大电流快速充放电系统和电子、通信、航天、医疗等各个领 域,其中,几十几百千瓦的大、高功率开关电源主要应用于现代化工