毕业设计---开关稳压电源设计

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1、开关稳压电源设计 第 1 页 共 22 页 目录目录 一、一、 绪论绪论 二、二、 选题目的及意义选题目的及意义 三、三、 开关稳压电源的发展开关稳压电源的发展 四、四、 开关稳压电源的种类开关稳压电源的种类 五、五、 开关稳压开关稳压电源原理分析电源原理分析 六、六、 Protel 制板制板 七七、参考文献、参考文献 开关稳压电源设计 第 2 页 共 22 页 一、一、 绪论绪论 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

2、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。 开关电源技术设计涉及半导体功率器件应用技术，电子技术、 自 动控制理论、 热分析与设计等， 因此是一门多学科交叉的应用性技术。 二、二、 选题目的及意义选题目的及意义 电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色，从某种程度上， 可以看成是系统的心脏，电源给系统的电源提供持续的稳定的能量， 使系统免受外部的侵扰并防止系统对其自身作出伤害， 如果电源内部 发生故障，不应造成系统故障，然而，电源如此重要的作用并没有得 到应有的重视，在设计一个系统时，电源系统总

3、是首先被搁置一边， 直到设计最后才考虑电源的问题，出现这种原因只要有 2 个，第一， 没有人愿意接触这个东西， 因为所有的人都想设计更能令人振奋的电 路，并且拥有电源方面专门只是的工程师，第二，在系统调试阶段， 一般由通用电源提供系统所需的电能， 只有在产品集成的时候才会有 开关稳压电源设计 第 3 页 共 22 页 人说： “啊呀，我们忘记设计电源了！ ”所以本篇章所概述的就是电源 方面的知识，希望能让更多的人了解开关电源，重视开关电源。 三、开关稳压电源的发展三、开关稳压电源的发展 3.1、国际发展状况 （1）发展史 1955 年美国科学家罗耶(G.H.Rover)，首先研制成功了利用磁芯

4、 的饱和来进行自激震荡的晶体管直流变换器， 此后， 利用这一技术的 各种形式的晶体管直流变换器不断地被研制和涌现出来， 从而取代了 早期采用的寿命短，可靠性差、 转换效率低的旋转式和机械振子式换 流设备， 由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态， 所 以由此而研制的稳压电源的组数多、极性可变、效率高、体积小、重 量轻。因而当时被广泛应用于航天及军事电子设备上，由于那时的微 电子及技术十分落后，不能制作出耐压较高，开关速度较高，功率较 大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且 转换的速度也不能太高。 60 年代末，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现 了，从

5、此直流变换器就可以直接由市电经整流，滤波后输入，不需要 有功频变压器降压了， 从而极大的扩大了它的范围， 并在此基础上诞 生了无功频降压变压器的开关稳压电源，省掉了功频变压器，可使开 关电源的体积和重量大为减小， 开关稳压才真正做到了效率高、体积 小、重量轻。 70 年代以后，与这种技术有关的高频，高反压的功率晶体管，高 开关稳压电源设计 第 4 页 共 22 页 频电容， 开关二极管，开关变压器铁心等元器件也不断的被研制和生 产出来， 使无功频变压器开关稳压电源得到了飞速发展，并且被广泛 地应用于电子计算机、航天、彩色电视机等领域中，从而使无功频变 压器开关稳压电源成为各种电源设备中成为佼佼

6、者。 （3）目前存在的困难 随着半导体技术和微电技术的高速发展，集成度高、功率强的大 规模的集成电路的不断出现，使得电子设备的体积在不断的缩小， 重 量在不断的减轻， 所以从事这方面的研究和生产的人们对开关稳压电 源中开关变压器还感到不是十分的理想， 他们正致力于研制出效率更 高、体积更小、重量更轻的开关变压器或者通过别的途径来取代开关 变压器， 使之能过满足电子仪器和设备微小型化的需要。这是从事开 关稳压电源研制的科技人员目前正在克服的第一困难。 开关稳压电源的效率与开关管的变换速度成正比的， 并且开关稳 压电源中采用了开关变压器以后，才能使之一组输入得到极性、大小 各不相同的多组输出， 要进一步提高开关稳压电源的效率， 就必须提 高电源的工作频率。但是，当频率提高以后，对整个电路中的元器件 又有了新的要求，高频电容、开关管、开关变压器、储能电感等都会 出现新的问题， 近一步研制适应高频率工作的有关电路元器件，是从 事开关稳压电源研制科技人员要解决的第二困难。 工作在线性状态的线性稳压电源，具有稳压和滤波的双重作用， 因而串联线性稳压电源不产生开关干扰， 且纹波电