自激式开关电源设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）I自激式开关电源设计摘要随着电力电子技术的发展和新型功率元器件的不断出现，开关电源技术得到了飞速的发展，在计算机、通讯、电力、家用电器、航空航天等领域得到广泛应用，取得了显著的成果。论文主要完成的内容有：（1）根据设计需要选择开关电源电路；（2）设计输入整流滤波电路，并确定相关器件参数；（3）设计输出电路，并确定相关器件参数；（4）设计电压反馈电路；（5）通过实验和计算对设计中的数据进行验证。本论文对开关电源的滤波、整流、反馈电路等分别作了细致的研究工作，通过实验和计算，掌握了开关电源设计的核心技术，并对设计过程进行了详尽的阐述。关键词:开关电源，电力电子技术，整流，自激式振荡洛阳理工学院毕业设计（论文）IISelf-excitedSwitchingPowerABSTRACTWiththedevelopmentoftheelectronictechnologyandtheemergingofnewpowercomponents,switchingpowersupplyhasbeenwidelyusedincomputer,communications,electricity,homeappliancesandaerospacefields,achievingremarkableresults.Themaincontentofthepapersare:(1)Chooseswitchingpowersupplycircuitbasedontherequirement;(2)Designinputrectifierfiltercircuitandidentifytherelevantdeviceparameters;(3)Designrectifieroutputandestablishtherelevantdeviceparameters;(4)Designvoltagefeedbackcircuit;(5)Validatedataofthedesigningbyadoptionofexperimentalandcomputations.Inthethesis,theswitchingpowersupplyfiltering,rectifierandthefeedbackcircuitarestudiedindetails.Themaintechnologyofdesigningswitchingpowersupplyisobtainedbyexperimentsandcalculations.Thedesignprocessisspecifiedalso.KEYWORDS:SwitchingPowerSupply,Electronictechnology,BridgeRectifier,Self-excitation洛阳理工学院毕业设计（论文）III目录前言................................................................................................1第1章开关电源基础技术...............................................................21.1开关电源概述.......................................................................21.1.1开关电源的工作原理.................................................21.1.2开关电源的组成.........................................................31.1.3开关电源的特点.........................................................41.1.4开关电源的主要技术指标..........................................41.2开关电源的分类...................................................................51.3开关电源设计中存在的问题与未来发展..........................111.3.1开关电源设计中存在的问题....................................111.3.2开关电源的发展趋势...............................................12第2章自激式开关电源元器件的选用..........................................132.1开关晶体管.........................................................................142.1.1电力场效应管MOSFET...........................................142.1.2绝缘栅双极晶体管IGBT.........................................162.2二极管................................................................................172.2.1开关二极管...............................................................172.2.2稳压二极管...............................................................172.2.3快速恢复二极管及超快速恢复二极管.....................182.3光电耦合器.........................................................................192.4器件TL431.........................................................................222.5自动恢复开关.....................................................................232.6热敏电阻.............................................................................24第3章自激式开关电源的设计.....................................................263.1总体设计.............................................................................263.2电路模块设计.....................................................................273.2.1启动与滤波电路.......................................................273.2.2DC/AC变换电路.......................................................28洛阳理工学院毕业设计（论文）IV3.2.3反馈与保护电路.......................................................293.2.4输出转换电路...........................................................303.3开关电源设计相关参数计算..............................................31结论..............................................................................................32谢辞................................................................................................33参考文献..........................................................................................34附录..................................................................................................35外文资料翻译..................................................................................36洛阳理工学院毕业设计（论文）1前言电源[powersupply;powersource]向电子设备提供功率的装置。把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能.发电机.电池本身并不带电,它的两极分别有正负电荷,由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的),电荷导体里本来就有,要产生电流只需要加上电压即可,当电池两极接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去,当电荷散尽时,也就荷尽流(压)消了.干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。开关电源技术是一门运用半导体功率器件实现电能的高频率变换，将粗电变换成精电，以满足供电质量要求的技术。由于在开关电源中半导体功率器件工作在高频开关方式，因此它具有高效率，高功率密度，高可靠性。由于开关电源的突出优点，开关电源更替线性电源是发展的必然趋势。近年来，由于微型计算机的普及，通信行业的迅猛发展，推动了开关电源技术的进步和产业的迅速发展。开关电源具有功耗小、功率高、稳压范围宽、体积小(重量轻)等突出优点，在通讯设备、数控设备、仪器仪表、影音设备、家用电器等电子电路中得到广泛应用。由于价格低廉，电路简单，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源完成多种电压输出，包括升/降电压、改变极性等功能。自激式开关电源触发开关管的信号由自激振荡产生，在一定程度上简化了电路。基本的自激式开关电源是不隔离式的，输入电压经开关管控制后构成输出电压，输入与输出共有负极为公共端。采用不隔离的开关电源的用电设备当由市电整流输出时，用电设备可能接有交流高压的输入，因此其应用条件和范围有所限制。洛阳理工学院毕业设计（论文）2第1章开关电源基础技术1.1开关电源概述1.1.1开关电源的工作原理开关电源的工作原理可以用图1-1进行说明。图中输入的直流不稳定电压Ui经开关S加至输出端，S为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管，若使开关S按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压Ui变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定的直流输出电压Uo。UiSUi0TONU0t0t0(b)V(a)U0(a)电路图；(b)波形图图1-1开关电源的工作原理为方便分析开关电源电路，定义脉冲占空比