毕业设计----开关电源设计

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1、 1 绪 论 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日 益密切， 而电子设备都离不开可靠的电源， 进入 80 年代计算机电源全面实现了开 关电源化， 率先完成计算机的电源换代， 进入 90 年代开关电源相继进入各种电子、 电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广 泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代 电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一 种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制 IC 和 MOSFET 构成。开关 电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加

2、而增长，但二者增长速 率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转 点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成 本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源 进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的 小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境 方面都具有重要的意义。 直流稳压系统，即稳压电源，是各种电子电路的动力源，被人们誉为电路的 心脏。人所皆知，所有的用电设备，包括电子仪表、家用电器、工业用

3、电器设备 等，对供电电压都有一定的要求。例如，有的电视机要求 220V 的电网供电电压 变化不能超过 10%，即从 198V 到 242V 之间。如果超出这个范围，电视机就不 能正常收看，甚至会因电压过高而烧坏电视机。至于精密电子仪器，对供电电压 保持稳定不变的要求就更加严格。为解决用电设备要求供电稳定，而是点电网又 难以保证的供求矛盾，人们便研制了各种各样的稳定电源。所谓 “稳定”是指电压 或电流的变化小到可以允许的程度，并不是绝对不变的。 稳压问题的提出， 可追溯到 19 世纪， 爱迪生发明电灯时， 就曾考虑过稳压器。 到 20 世纪初，就已经出现了铁磁稳压器及相应的技术文献。电子管问世不

4、久，就 有人设计了电子管直流稳压器，20 世纪 40 年代后期，电子器件与磁饱和元件相 结合，构成了电子控制的磁饱和交流稳压器，至今还在应用中。20 世纪 50 年代， 随着半导体工业的飞速发展，晶体管的诞生使串联调整型晶体管稳压电源成了直 流稳压电源的中心，这种局面一直维持到 20 世纪 60 年代中期。这种电源虽然性 能优良，但它的最大的弱点是由于功率调整管与负载串联，并且晶体管工作在线 性区域。 稳压器的输出电压调节与稳定借助于功率调整管上电压降的调整来实现， 因而在输出电压低、电流大的场合，效率非常低且功率晶体管发热也很严重，散 2 热变成了很大的问题。随着半导体技术的进步，电子设备开始从分立元件进入集 成电路时代，体积日益减小，装机密度不断提高，规模容量逐渐增大。这种晶体 管串联型常规电源难以满足形势发展的问题日益显露。20 世纪 60 是年代后期， 科技工作者对稳定电源技术进行了一次新的总结，是开关电源和可控硅电源得到 了快速的发展。与此同时，将稳压器的大部分元器件都集成在一块硅基片上的集 成稳压器也在不断发展。从 1967 年美国 B