低功耗小功率開關(guān)電源設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1開關(guān)電源簡(jiǎn)介小功率開關(guān)電源以其諸多優(yōu)良的性能，在測(cè)控儀器儀表、通信設(shè)備、學(xué)習(xí)與娛樂等諸多電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。隨著環(huán)境和能源問題日益突出，人們對(duì)電子產(chǎn)品的環(huán)保要求不斷提高，對(duì)電子產(chǎn)品的能源效率更加關(guān)注。設(shè)計(jì)無(wú)污染、低功耗、高效率的綠色模式電源已成為開關(guān)電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。本文研究一種中小功率開關(guān)電源，應(yīng)用過渡模式有源功率因數(shù)校正、準(zhǔn)諧振變頻功率隔離變換控制和同步整流等多種先進(jìn)的電源控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)綠色開關(guān)電源設(shè)計(jì)的目的。1.1開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)所有事物都要遵循能量守恒定律，開關(guān)電源也不例外，實(shí)際上，開關(guān)電源也要通過以能量形式傳遞完成的。從能量上看，開關(guān)電源

2、可以分為直流開關(guān)電源模式和交流開關(guān)電源模式，直流開關(guān)電源模式主要是輸出為直流信號(hào)電能，而交流開關(guān)電源模式主要是輸出為交流信號(hào)電能。直流開關(guān)電源模式為當(dāng)前的主流模式，該開關(guān)電源模式的基本組成結(jié)構(gòu)框圖如下圖1.1所示：橋式整流濾波LC組成濾波器DC/DC變換器轉(zhuǎn)換輸出整流濾波DC直流輸出控制電路電路放大電路占空比控制電路交流輸入圖1.1開關(guān)電源基本組成結(jié)構(gòu)框圖由上圖中可知：開關(guān)電源主要由整流濾波、DC/DC變換電路、開關(guān)占空比控制電路以及控制電路等模塊組成。第29頁(yè)，共29頁(yè)南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）交直流輸入電壓經(jīng)LC濾波器，再通過橋式整流與母線電解電容平滑后變?yōu)橹绷麟妷?，再?jīng)DC/DC變

3、換器轉(zhuǎn)換，再經(jīng)二極管整流和電解電容的濾波至輸出，為了能使電路成為一個(gè)閉環(huán)工作，在輸出端引出一個(gè)控制電路再經(jīng)放大電路到占空比控制電路至DC/DC變換器轉(zhuǎn)換器形成一個(gè)閉環(huán)。占空比控制電路中占空比的表示方法如下圖1.2所示：圖1.2占空比示意圖由上圖中可知：占空比D=Toff/(TOff+Ton)，周期T=Ton+Toff，頻率f=1/T。1.2傳統(tǒng)開關(guān)電源的缺陷傳統(tǒng)開關(guān)電源基本上采用的都是傳統(tǒng)電路，傳統(tǒng)電路大部分采用的電路芯片都為PWM控制的KA38系列芯片，這當(dāng)中也要用到開關(guān)MOSFET管，還有就是也要加個(gè)啟動(dòng)電阻，根據(jù)P=U*U/R可知該電路上的待機(jī)功耗至少要大于0.5W，而低功耗的要求待機(jī)功

4、耗至少要小于0.5W，甚至有些要小于0.3W。如果功耗大，對(duì)人口密集的中國(guó)來說，電能的損耗無(wú)疑是巨大的。另外傳統(tǒng)電源存在著某些有害物質(zhì)，根據(jù)我國(guó)CCC標(biāo)準(zhǔn)中的《關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》，從而沒能達(dá)到環(huán)保的功能。1.3綠色開關(guān)電源的發(fā)展方向由于傳統(tǒng)電源存在著諸多的缺陷，為了能量的有效利用，人們從而提出了綠色開關(guān)電源，綠色開關(guān)電源產(chǎn)品主要向高頻、高效率、低功耗、小型化、集成化、模塊化、智能化、高可靠性、滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保等諸多方向不斷發(fā)展。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(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，

5、并在功率比鐵氧化體（MnZn）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和交大磁通密度（Bs）下獲得提高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。以下幾個(gè)方面將是開關(guān)電源發(fā)展的方向：第29頁(yè)，共29頁(yè)南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（1）小型化、薄型化、輕量化。開關(guān)電源的體積、重量主要是由儲(chǔ)能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積。（2）高頻化。在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸，而且還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，因此高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。（3）高可靠性。開關(guān)電源比連續(xù)工作電源使用的元器件多數(shù)十倍，

6、因此降低了可靠性。從壽命角度出發(fā)，點(diǎn)解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。所以，要從設(shè)計(jì)方面著眼，盡可能使用較少的器件，提高集成度，采用模塊化技術(shù)可以滿足分布式電源系統(tǒng)的需要，提高系統(tǒng)的可靠性。（4）低噪聲。開關(guān)電源的缺點(diǎn)之一是噪聲大，單純地追求高頻化，噪聲也會(huì)隨之增大。采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲，所以，盡可能降低噪聲影響是開關(guān)電源的又一發(fā)展方向。（5）采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和控制。采用CAA和CDD技術(shù)設(shè)計(jì)最新變換拓?fù)浜妥罴褏?shù)，使開關(guān)電源具有最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和最佳工況。在電路中引入微機(jī)監(jiān)測(cè)和控制，可構(gòu)成多功能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄并自動(dòng)報(bào)警等。

7、開關(guān)電源被譽(yù)為高效能電源，它袋包著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。采用了高頻變壓器和控制集成電路的開關(guān)電源更具有效率高、輸出穩(wěn)定、可靠性高等特性，是今后電源的發(fā)展趨勢(shì)。第29頁(yè)，共29頁(yè)南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2低功耗小功率開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案的選擇在進(jìn)行變換器的任何設(shè)計(jì)工作之前，首先要選擇電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這是一項(xiàng)非常重要的工作。由于電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在現(xiàn)在多達(dá)上百種，所