开关电源的原理与设计毕业论文

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1、开关电源毕业论文 I 1 绪论. 1 1.1 开关电源的概念和分类 1 1.1.1 开关电源的概念 1 1.1.2 开关电源的分类 3 1.2 开关电源设计中存在的问题与未来发展 4 1.2.1 开关电源中存在的问题 4 1.2.2 开关电源的发展趋势 5 2 开关电源元器件的选用 . 6 2.1 开关晶体管 6 2.1.1 功率开关 MOSFET . 6 2.1.2 绝缘栅双极型晶体管 . 7 2.2 软磁铁氧体磁芯 8 2.2.1 磁性材料的基本特性 9 2.2.2 磁芯的结构与选用 9 2.3 光电耦合器 10 2.4 二极管 12 2.4.1 开关二极管 13 2.4.2 稳压二极管

2、13 2.4.3 快速恢复及超快速恢复二极管 14 2.5 自动恢复开关 14 2.6 热敏电阻 15 3 开关电源的设计基础 .17 3.1 开关电源的控制方式 .17 3.1.1 脉宽调制的基本原理 17 3.1.2 脉冲频率调制的基本原理 18 3.2 各类拓扑结构电源分析 19 3.3 谐振式电源与软开关技术 24 3.3.1 电路的谐振现象 24 3.3.2 谐振式电源的基本原理 25 3.3.3 谐振开关的动态过程分析 26 开关电源毕业论文 II 3.3.4 软开关技术及常见软开关拓扑简介 30 3.4 其它软开关技术应用及发展概况 36 4 开关电源设计 .38 4.1 开关电

3、源集成控制芯片 38 4.1.1 芯片管脚排列及说明 38 4.1.2 芯片基本特性 39 4.1.3 芯片工作原理分析 40 4.2 开关电源电路分析 47 4.2.1 开关电源电路原理图 47 4.2.2 开关电源各单元电路具体分析 49 结 论.55 致 谢.56 参 考 文 献 - 57 - 开关电源毕业论文 1 1 1 绪论绪论 开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源，它具有体积小、重量轻、耗能 低、使用方便等优点，在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业设备、医疗器械、家 用电器等领域应用效果显著。 1.1 1.1 开关电源的概念和分类开关电源的概念和分类 电源是将各种能源转换成为

4、用电设备所需电能的装置， 是所有靠电能工作的装置 的动力源泉。 1.1.11.1.1开关电源的概念开关电源的概念 电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是产生电的装置，表示电源特性的参 数有功率、电压、电流、频率等；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠 性等指标。我们用的电，一般都需要经过转换才能适合使用的需求，例如交流转换成 直流，高电压变成低电压，大功率变换为小功率等。 按照电子理论， 所谓 AC/DC 就是交流转换为直流； AC/AC 称为交流转换为交流， 即为改变频率；DC/AC 称为逆变；DC/DC 为直流变交流后再变直流。为了达到转换 的目的，电源变换的方法是多样的。自 2

5、0 世纪 60 年代，人们研发出了二极管、三极 管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关， 将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控 制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源（Switching Power Supply）1。 开关电源在转换过程中，用高频变压器隔离称之为离线式开关变换器（Off-line Switching Cpnwerter） ，常用的 AC/DC 变换器就是离线式变换器。 开关电源通常由六大部分组成，如图 1-1 所示。 开关电源毕业论文 2 低通 滤波 有源 调整 一次 整流 电子 开关 高频变 压

6、器 采样 输出 平滑 滤波 二次 整流 脉宽 调制 基准 电压 误差 放大 比较器 脉冲 驱动 输入电路功率因数校正 功率 转换输出电路 直流输出 V0 控制电路 频率振荡发生器 交流输 入电压 220V 图 1-1 开关电源工作原理框图 第一部分是输入电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。220V 交流电直接经 低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压 Vi，此电压送到第二部分进行功率因 数校正，其目的是提高功率因数，它的形式是保持输入电流与输入电压同相。功率因 数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。 所谓有源功率因数校正 （Active Power Factor Correction，APFC） ，是指电源在校正过程中常采用三极管和集 成电路。开关电源电路常采用有源功率因数校正。第三部分是功率转换，它是由电子 开关和高频方波脉冲电压。第四部分是输出电路，用于将高频方波脉冲电压经整流滤 波后变成直流电压输出。第五部分是控制电路，输出电压经过分压、采样后于电路的 基准电压进行比较、放大。第六部分是频率振荡发生器，它产生一种高频波段信号， 该