200W输出可调型开关电源毕业论文.doc

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1、200W输出可调型开关电源摘要由于新的电子器件，新的电磁材料，新变换技术，新控制理论及新的软件，不断地出现并应用到开关电源的缘故。使得开关电源更上一层楼，达到频率高，功率密度高，功率因数高，可靠性高。开关电源的种类很，本次设计仅针对正激式变换器电路所设计的开关电源电路。从整体来看，该设计电路与其他的开关电源电路没有很大的变化。就局部来看，电源电路由整流、滤波、变换电路组成。变换电路中由MOSFET管作驱动，与其他开关电源电路不同的是采用了SG1525A芯片。第一章是概论部分，概述了开关电源的特性以及环境影响.第二章详细地对整流、滤波电路进行介绍。然后，对正激式变换电路进行分析。通过对它的分析，

2、进一步讲述200W输出可调型开关电源的总体设计方案，从该电路的工作原理开始，逐步分析之后。又研究了 开关电源高频变压器的设计方法。通过一个例子讲述了变压器的设计过程。设计200W输出可调型开关电源中运用了一个新的芯片。因此，第三章又对该芯（SG1525A）片进行介绍。该电路中的驱动电路中运用了MOSFET管，因而也对该管也有简单地介绍。最后一章对该设计的开关电源是否满足你对它的要求进行检验，这一章主要是对设计电路的检验。从几个方面进行考虑。分析设计电路的可行性。目录第一章概论 11.1开关电源的概述 11.2电气技术指标 11.3机械结构 41.4环境条件 4第二章200W输出可调型开关电源的

3、总体设计52.1工作原理52.2电路分析52.3变换电路82.4使用MOSFET管正激式变换电路 14第三章开关电源电路局部器件 163.1集成控制器163.2功率MOSFET管18第四章200W输出可调型开关电源的实验结果22主要参考文献27第一章 概论1.1 开关电源的概述开关电源是调整元件工作在开关状态的一类电源。由于它们具有体积小、重量轻和效率高等优点，因而发展非常迅速，应用范围日益扩大。按照输出是否与由调整元件（开关元件）等构成的其他部分隔离，这种电源可分为非隔离型和隔离型两种类型；按照开关元件的激励方式，可分为自激式和他激式类型；按照调整输出电压的方式，可分为脉宽调制（PWM）式、

4、频率调制式和脉宽频率混合调制式三各类型；按照电源的输入，可分为AC/DC和DC/DC两种类型；按照开关元件的连接开工，可分为串联型和并联型两种类型。开关电源还可按其他方式分类，这儿不再一一列举。1.2电气技术指标1.2.1 输入技术指标作为开关电源的输入技术指标有输入电源相数、额定输入电压及电压的变化范围、频率输入电流等。输入电源一般为单相2线制和3相3线制，还有单相3线制及3相4线制等。电源的额定电压因各国或地区不同而异，例如，美国规定的交流输入电源电压为120V，欧洲220240V，日本为100V及200V，我国为220V及380V。，输入电压的变化范围一般为10%，加上配线路径及各国的具

5、体情况，输入电压的变化范围多为15%，10%。开关电源的输入几乎都是用电容进行平波的电容输入方式，因此，有高次谐波失真带来的电压尖峰的问题，但通常在正弦波的情况下保证上述给定的指标。3相输入时虽有相电压的不平衡，但规定在输入电压的变化范围之内。工频频率为50 Hz或60 Hz，在频率变化范围不影响开关电源的特性时多半为4863Hz。还有船舶用的特殊电源频率为400Hz，但因输入电容滤波器的电容电流及输入整流二极管的损耗增加等，降低了效率，若考虑要满足EMI的规定，可以采取措施减小此影响。开关电源最大输入电流是表示输入电压为下限值时，输出电压及电流为上限值时的输入电流。额定输入电流是在输入电压及

6、输出电压、电流为额定时的电流。开关电源的输入平波方式是电容输入方式，有较大的峰值电流，要有考虑电流的波峰系数（最大值/有效值之比，通常为3.5）以及功率因数的规定。输入电压瞬时跌落或瞬时断电时，在额定输出电压与电流条件下规定的输入电压是额定输入电压。瞬时断电有10ms与20ms，若实用时按规定瞬时断电，多数情况下不会有问题。在输入的下限，输出保持时间变得很短，但100%输出时，在较低额定输入条件下，实用上问题也不大。在规定的时间间隔对输入电压进行通断时，输入电流达到稳定状态之前流经的最大瞬时电流为冲击电流。对于开关电源是输入电源接通时与其后输出电压上升时流经的电流，这是由于输入开关的承受能力所

7、限制，峰值电流，由于每隔几十秒通断时防止功能不能动作，因此，也要规定通断的重复时间。漏电流是流经输入侧地线的电流，从安全考虑一般规定为0.51 mA。效率是指输入输出为额定值时，其输出功率与输入有效功率之比值。效率随输出电压、电流与输出路数及开关方式不同而异，多为70% 80%。并随输入与输出的条件而变化，因此，要注意电子设备的散热条件等。1.2.2 输出技术指标输出端的直流电压的值称为额定输出电压，对于其公称电压规定有精度与纹波系数等。额定输出电流是指输出端供给负载的最大平均电流。根据电子设备的不同，多路输出电源中某路输出电流增大，另路输出电流就得减小，保持总的输出电流不变。市售的开关电源产

8、品为其使用通用性，多是在初级侧允许功率范围以内，增大次级侧各路输出功率。稳压精度也称为输出电压精度或电压调整率，输出电压变动有多咱原因。例如：（a）静态输入电压的变动，这是指在其他指标为额定情况时，在规定的范围内输入电压缓慢变动时输出电压的变动。（b）静态负载的变动，这是指其他指标为额定条件下，输出电流在规定的范围内缓慢变动时的输出电压的变动。在规定负载变动范围，由于多路输出的条件有非稳定输出的情况，包括规定最低负载电流。最低负载电流以下的规定精度一般是指保护功能不动作的范围内的情况。另外，对于多路输出的电源，电路方式的不同也会以其他输出负载变动的影响。（c）环境温度的变动，这是指在规定的温度

9、范围内，其他指标为额定值时输出电压的变动。（d）初始特性的变动，这是指输入输出为额定时，接入输入电源之后到规定时间旱输出电压的变动，多为接入输入电源后30分钟时的值。（e）经时特性的变动，这是指输入输出为额定时，接入输入电源后的规定时间到下一次规定时间时输出电压的变动，也称为长时间特性的变动，一般多为接入电源后30分钟到8小时的值。（f）动态输入电压的变动，这是批以规定的变化幅度输入电压急剧变化时输出电压的变动，一般是把输入电压的上限与额定输入电压以及额定输入电压与输入电压的下限作为变动幅度。（g）动态负载的变动，这是指规定的变化幅度，输出电流急剧变化时输出电压的变动，后述的脉冲负载的规定等情

10、况除外。输出电压可调范围是指在保证电压稳定精度下，由外部可能调整的输出电压范围，一般为5%或10%。条件是输入电压的下限时输出电压的最大值，以及输入电压的上限时输出电压的最小值。若由电子设备的结构决定负载电流时，输出电流的变动范围则是电流变动较小的负载、感性负载等冲击电流较大的脉冲式负载的电流变动范围。纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量，有峰峰值表示，一般为输出电压的0.5%以内。噪声是输出端呈现的除纹波以外频率的分量，也用峰峰值表示，一般为输出电压的1%，也包括与纹波沿用明确区分的部分，规定是纹波与噪声总合值，多数场合是规定皮噪声总合的情况，为输出电压的2%以内。1.2.3

11、附属功能（a）过电流保护输出短路或过负载时对电源或负载要进行保护，即为过电流保护。保护特性有额定电流下垂特性，即字型特性、恒流特性、恒功率特性，多数为下垂特性。过电流的设定值一般为额定电流的110%130%。但在不损坏电源与负载的范围内，特别不规定短路保护时，电流值的情况也很多。一般为自动恢复型。（b）过电压保护过电压保护就是输出端出现过大电压时对负载进行保护的功能，过电压保护值一般规定为额定输出电压的130%150%。对于输出电压可调范围比较大的电源，过电压保护值规定为电压上限时不会发生误动作即可。发生过电压时使开关电源停振，断开输出。恢复的方法一般是再接通输入电源或加复位信号使开关电源恢复

12、正常工作状态。（c）欠压保护在输出电压达到规定值以下时，检测输出电压下降值，为保护负载以及防止负载误动作，使电源停止工作，并送出报警信号。（d）过热保护电源内部异常或使用方法不当，电源温升超过规定值以上时，电源停止工作，并送出报警信号。强制风冷情况下，当冷却功能异常时，多数情况规定使用部件最高温度以内使电源动作。（e）远程通/断控制规定由外部信号通/断电源的输出所采用的装置，例如，采用TTL等半导体器件或继电器与开关等开环通/断控制。还必要规定采用继电器与开关时的机械振荡持续时间。（f）顺序不仅要规定输出电压的上升与下降时间，还要规定电源准备就绪的各种信号。（g）远程检测用输出端到电压检测点的

13、输出引线对电压降进行补偿对于大电流与高精度输出的电源这种功能不太适用。该功能的补偿电压降一般为额定电压的5%，在输出电压的可调范围内。时要根据负载条件而定，以免引起振荡等故障。（h）接口规定输入、输出以及信号等用端子，除端子开关、配列形式与接插件的名称以外，还要标记端子的编号。这时输入部与输出部及信号端子要很好分离开。有接任件时要标记对方的编号，以免弄错。（i）绝缘用500V摇表测得输入端与框体间以及输入输出端子间绝缘电阻一般要为50M以上，用100V摇表测得输出与框体间绝缘电阻一般要为10M以上。绝缘耐压根据输入电压的不同而异，但除各种安全规格规定以外，输入在子间以及输入与框体间每分钟为交流

14、1000V、1250V或1500V，输出与框体间一般没有其他特殊的规定。输出端子间必要时要规定特殊的绝缘。1.3 机械结构机械结构规定的项目有：机箱的开关，外形尺寸与公差，装配位置，装配孔及螺钉的长度等，框体的材料及表面处理，冷却条件，如强制风冷还是自冷、通风方向与风量及开口尺寸，机外温升，接口位置及显示，操作部件的位置及文字显示的位置、重量等。1.4 环境条件规定的使用温度范围随使用场所不同而异，一般为550，保存温度一般为2575。在温度急剧变化的场所使用时，有必要规定温度斜率，一般为15/小时以内。规定的使用温度范围一般为20%85%，保存温度范围一般为18%90%，结露时必须有相应指示。一般规定常温与常湿的环境为1535及25%85%。对于耐振动的规定，多是在振动频率为1055Hz时，工作时耐振动力为0.51.0G，不工作时为2.54G。耐冲击的规定随电源产品不同而异，为10100G数量级。第二章200W输出可调型开关电源的总体设计2.1工作原理图21是说明开关电源的框图和波形图。图21（a）由开关