毕业论文：隔离式开关电源

输出电压可调范围是指在保证电压稳定的精度条件下，由外部可能调整的输出电压范围，般为或。

条件是输入电压的下限时输出电压的最大值，以及输入电压的上限值时输出电压的最小值。

若由电子设备的结构决定负载电流时，输出电流的变动范围则是电流变动较小的负载感性负载等冲击电流较大的脉冲负载的电流变动范围。

纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量，用峰峰值表示，般为输出电压的以内。

噪声是输出端呈现的除纹波以外频率的分量，也用峰峰值表示，般为输出电压的，也包括与纹波没有明确区分的部分，规定是纹波与噪声总合值，多数场合是规定纹波噪声综合的情况，为输出电压的以内。

隔离式开关电源的基本类型变换器的基本类型如表所示变换方式输入输出控制方式回扫方式隔离正向激励方式推挽方式多管式半桥式全桥式方式振铃轭流变换方式单管式自励式方式多管式表隔离式开关电源的分类第章隔离式开关电源的系统设计本章主要讨论开关电源的系统设计。

主要内容包括开关电源的系统框图，工作原理，开关电源脉冲集成控制器的内部结构和工作时序，显示器开关电源各模块电路动作分析。

隔离式开关电源的系统框架本次设计系统为显示器隔离式开关电源，它有以下些特点此类开关电源有六路输出电压。

标称输出功率为。

主变换电路为单管它励变换电路。

驱动及控制电路采用脉冲集成控制器芯片实现。

此外系统还设置有主开关电路过流保护和过压保护。

其系统框图如下图所示本次设计的隔离式开关电源由以上各部分环节组成。

交流电经过浪涌电流限制及输入滤波电路桥式整流平滑滤波后加到主变换开关电路。

在驱动电路的作用下，主变换电路的开关反复的通断，通过变压器的耦合作用将能量从初级向次级传递，次级的感应电流经过高频整流及滤波和稳压后输出。

为了得到稳定的输出，本次设计从输出端引入了反馈环节，构成死循环控制。

从输出端电压取样经光电耦合器件将反馈信号输入误差放大器，其输出经电流检测比较器比较后输出，控制调制器输出脉冲的占空比，去驱动开关管。

其中调制器电流检测比较器误差放大器集成在控制器中。

另外，电流取样电路能够限制流过开关的电流。

过压保护电路能够对输出电压进行过压保护。

隔离式开关电源原理图如下图所示是通过控制开关时间来控制变压器初级向次级传输能量的多少，实现输出端电压和电流大小的调节和控制。

电压经过整流和滤波后，路到控制电路提供的工作电压路到主变换电路。

正常工作后输出的脉冲控制管的通断，变压器的原边流过脉动电流，在变压器的各组副边感应出同频率的脉冲电压，此脉冲电压经过半波整流，平滑滤波后输出各组稳压直流，提供给显示器的各部分电路。

此外，从开关管引入到的反馈起限流作用，从输出稳压直流引人的反馈起稳压保护作用。

隔离式开关电源的模块介绍作为开关使用的功率管基本的管定义尽管场效应管在各种电路中已经应用多年，但是金属氧化物的半导体场效应管未被广泛地应用到电源设计中。

管的性能远远超过开关电源对器件的要求，它的工作频率超过，可以达到到，完全超过了双极晶体管工作频率的限制。

它有几个适用于设计电源变换器的优点，如其工作频率可以达到以上，更重要的是它减少了体积和重量。

功率管向电路设计者提供了种高速大功率高耐压的器件，不同的生产厂家利用不同的技术制造出多种功率，例如等等类似的产品。

所有的器件的基本工作原理都相同，只是有的厂家采用了不同的技术，增加些特殊性能，使得其产品更具吸引力。

管栅极驱动的考虑管是多数载流子运动的半导体器件，管是单极型的电压控制器件。

为了在极获得个较大的电流，在管的极和极间必须加个受控的电压。

因为的栅极与源极在电气上是靠硅氧化层相互隔离的，管子加电后只有很少的点漏电流从所加电源端流入到栅极。

因此，我们可以说管具有极高的增益和阻抗。

为了驱动管导通，需要在栅极和源极间加入电压脉冲，用它产生有效的充电电流，在设计的时间内，给输入电容充电。

管的输入电容是几个电容的总合，其中包括由金属氧化物栅极结构形成的电容，从栅极到漏极和从栅极到六路输出电路，故，选用耐压为，容量为电容，其电容安允许纹波电流为。

选用耐压为，容量为电容，其电容允许纹波电流为。

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选用耐压为，容量为电容，其电容允许纹波电流为。

控制电路的设计控制电路由芯片及外围组件组成。

电路控制原理在前面已有详细叙述。

电路结构图如图所示电路中输出和输出电压通过光电耦合器进行反馈，控制时间，使输出电压达到稳定值，从而获得高稳定电压输出的电源，输出电压上升时，时间变窄，从而使输出电压下降，保持输出电压稳定。

的外接是和是定时电阻与定时电容，它决定了电源的工作频率此处取，为，则。

选择精密电压调节器，其电气特性在翻译的资料上介绍得很详细，它的阴极电压在之间，在之间，和匹配。

第章隔离式开关电源的干扰抑制电磁与射频美国及国际化组织以对电磁干扰和射频干扰制度了若干标准，要求电子设备的生产厂商将其产品的辐射和传导干扰降低到可接受的程度。

由于开关电源有很快的电流变化时间，且其变换器的工作特点波形使得每个开关电源都是的产生源，开关噪声的主要来源是开关晶体管，主回路整流器，输出二极管，晶体三极管的保护二极管以及控制电路本身。

所以，我们必须采取些措施来抑制和。

电磁干扰产生的噪声有辐射噪声和传导噪声两大类。

对于电源主要考虑传导噪声，对辐射噪声也多加考虑。

般说来主要是抑制开关电源的上升时间以及变压器振动等产生的噪声，抑制这类噪声可使用各种元器件。

噪声抑制的基本方法如下图所示，主要采用滤波技术。

滤波器有电阻滤波器电感滤波器电容滤波器以及放电器等。

目前多采用非晶形矩形磁滞回线的磁性材料的扼流圈来抑制噪声。

滤波器的元器件主要有电感和电容和构成的简单滤波器如图所示，电容容量为几到十几，根据噪声大小进行选择。

低频范围的噪声抑制正态扼流圈可以抑制这个频段的噪声，但共态扼流圈也有较好的抑制效果。

到底采用何种扼流圈要根据实用效果和实装情况确定。

实用中要注意接入的电容相对于扼流圈的位置，噪声抑制效果随电容接入的位置不同而异。

般来说电容靠近噪声接入的效果比较好。

频率范围的噪声抑制这种频率范围的噪声主要是共模噪声，抑制这类噪声主要采用共模扼流圈构成的滤波器。

共模扼流圈是在个磁芯上绕有与电源线根数相同匝数的线圈，往复的负载电流在磁芯内部产生的磁场相互抵消，由此，磁芯不会饱和。

也就是说，对于负载电流来说，作为电感组件失去电感作用。

共模滤波器中的共模扼流圈的作用是抑制导线与地线间的噪声。

从这个意义上说，对于共模电流来说，扼流圈的电感量要足够大。

噪声电平非常高需要提高对左右的低频范围的噪声抑制效果时，可采用约电感，电容组成滤波器。

实例如下以上频率范围的噪声抑制从滤波器电路结构与时间常数对噪声的抑制效果来看，以上频率的噪声电平与滤波器的几何构造和外围配置等密切相关。

噪声的抑制辐射噪声的抑制有几种基本方法，大多是应用滤波技术。

用单个电感或电容构成的滤波器用于抑制电压电流上升时间快所产生的寄生振荡。

与电容器单体相比，般多采用电感器或于铁氧体磁环组合滤波器。

若采用单个电容，就同电路中电感产生谐振而放大了产生的噪声，作为电感不仅有线圈，还有磁环，它的作用也相当于电感，起电阻成分降低了谐振值。

这样，由于降低了电路中值，可以抑制电路中其它类型振荡，或使电路工作稳定。

值的降低可以增加阻尼，抑制电路中不需要的振荡，噪声辐射量也可减少。

第章隔离式开关电源的调试与波形隔离式开关电源中有些元器件在系统中起着重要的作用，本章对这类元器件进行了分析调试，此外对些测试点也测出其波形。

隔离式开关电源的调试如图相位补偿电路所示，的作用论述在分析电路原理时，对于接的脚的的作用不是很清楚，因此测试波形的过程中，观察到脚的波形分析如下的脚是电流检测输入端，它与脚共同决定调制器输出脉冲的宽度，由于检测的速度较慢，所以在脚脚之间加将脚的波形耦合到脚，这样就能控制刚开机时输出脉冲的宽度，以抑制开机时的过压。

另外，与共同补偿脚的相位，使脚的波形严格同步。

如图激活电路所示，容值大小对开启电路的影响在调试过程中发现容值大小对开机时刻的影响很大。

若过小，不能正常工作若过大，温度过高容易损坏，然后经过反复试验选用容值为的电容，则能够正常工作，输出电压正常，分析过程如下芯片的工作电压由两条支路分时提供软激活时，直流电经过加到脚。

正常工作时，由的组副边提供而此时必须导通而使截止，由导通到截止这段时间由的充电时间决定，所以必须选择个适当的容值。

另外，在关断电源时，还可以延长的导通时间，从而保护电路中的组件不会因为切换太快而损坏。

如图所示主变换电路所示，的取值和的作用分析在调试过程中，对于先后换了不同阻值，结果发现，若取值过大，发热异常若取值太小或不接，则从示波器观察到的高频特性差，分析如下在参阅的有关资料时知道管的和之间存在寄生电容，的脚的调制脉冲通过给的极充电，取值的大小决定此充电电流的大小。

如果过大，充电电流太小，则栅源间的电压起得很慢，的开关损坏增大，造成温度过高，容易损坏开关管如果阻值太小，则寄生电容充电太快，易造成高频干扰。

，的作用是当由导通变为截止时，快速释放的极积累的电荷。

阻尼电路中的大小选择对系统的影响根据理论分析，如果或过小，则充电时间过短，如果小于输出电路中整流二极管由截止变为导通的开启时间输出二极管般开户时间为，因此，在充电结束后，输出二极管仍然未导通。

变压器为了维持磁通平衡，仍使初级电流按原方向流动，势必在分布电容与初级电感之间激起高频振荡，使开关管漏极电压升得过高而损坏半导体器件。

相反若或过大，使放电时间过长，甚至大于开关周期，从而上的充电电压还没有充分泄放降低时又迭加正压，将使开关管由导通变为截止后的漏极电压升高，对其可靠性不利。

在实际电路中，先选取为，为发现当容量太小，若取，则充电时间常数过短，小于输出二极管开通时间，开关管会损坏，电源无输出。

当容量太大，如取从而大于开关周期，发现开关管不久就损坏。

综合各种原因，最后选为，，电路实际工作正常，且开关管发热也不明显。

隔离式开关电源的波形参考为了对本次开