和交通。每 领域无不和电力电子有关，都在起着重要作用，而开关电源是其中的个重 要方面，有着深远的美好前景。 开关电源的发展经历了从线性电源相控电源到开关电源的发展历程，由于 开关电源具有功率转换效率高稳压范围宽功率密度比大重量轻等优点，从 而取代了相控电源，成为通信电源的主体，并向着高频小型化高效率高可靠 性的方向发展。计算机控制计算机通信和计算机网络技术的快速发展，为通信 电源监控系统的发展和完善提供了外部条件，使其发展逐步实现少人值守，直至 无人值守。 开关电源和线性电源是现代电子电源发展的两个主要方面，开关电源以功耗 小效率高体积小重量轻的优势几乎席卷了整个电子界。 开关电源技术运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种 用电要求。由于其高效节能可带来巨大经济效益，因而引起社会各方面的重视而 得到迅速推广。 随着微处理器尺寸不断减小，需要发展小型轻型电源电源的小型化轻量 化，对便携式通信设备如移动电话等更为重要。为达到高功率密度，必须提高 开关电源工作频率。下代微处理机还要求更低输出电压的开关电源。对 通信开关电源的要求是高功率密度外形尺寸小高效率高性能高可靠性 高功率因数输入端，以及智能化低成本小可制造性 分布电源结构等。 高功率密度高效率高性能高可靠性以及智能化电源系统，仍然是今后通信 开关电源的发展方向。 世纪推动开关电源性能和质量不断提高的主要技术是 新型高频功率半导体器件软开关技术控制技术有源功率因数校正技术 后置调节器技术饱和电感技术分布电源技术并联均流技术电源 智能化技术和系统的集成化截止状态时的下降时间太长，从而造成功率开关管 的功耗增大。为了实现这目的，从图所示的抗饱和驱动原理电路中可以看 出，基极始终比集电极多个二极管的正向管压降，因此就可以防止功率 开关管进入深饱和区状态。这种电路的特点是减小了关断存储时间即关断功耗， 提高了功率开关管的工作频率缺点是略微增加了功率开关管的导通功耗。 摘要 开关电源技术是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。本论文从灯的性能及对电源的要求 入手，分析了高频开关电源的基本原理以及高频开关电源在通信工业自动化 仪器仪表等领域的应用，设计出了种实用的高频开关电源，以满足对灯驱 动电源。该系统以作为功率开关器件，整个电源由整流滤波控制电路 驱动电路保护电路输出滤波电路和辅助电路等部分组成。采用脉宽调制 技术，控制信号由集成控制器产生，从高频变压器辅助绕组实时采 样电压反馈信号以控制输出电流的变化。 由于模块工作于高频开关状态，系统具有体积小重量轻可靠性高负载 分担容量等系列优点。通过调试实验证明该系统运行安全可靠，达到了设计 的要求。 关键字高频开关电源，灯 ， 目录 摘要 第章绪论 开关电源的发展过程及应用 的发展史和性能 本课题的研究内容研究方法和意义 第二章开关电源概述 线性电源和开关电源 线性电源和开关电源的区别 线性电源和开关电源的比较 开关电源的基本组成基本原理和分类 开关电源的基本组成 开关电源的基本原理 开关电源的分类 第三章主要电路的设计 控制驱动和保护电路的设计 控制电路 驱动电路 保护电路 电力的设计 功率的特性 功率的主要参数 功率的驱动和保护电路 第四章基于的开关电源的设计 集成控制器设计 集成控制芯片的介绍 与其他控制器比较的优缺点分析 输入部分的设计 部分的设计 整流滤波电路的设计 起动电阻和电容的设计 高频变压器的设计 板的设计 参考文献 第章绪论 开关电源的发展过程及应用 开关电源从年代在国外开始出现，到现在开关电源已在计算机 通信家用电器等领域广泛应用。随着集成电路功率开关器件的发展，开关电 源经历了从分离元件到集成化从较低频率到较高频率从小容量到大容量的过 程。开关电源技术也从简单发展到复杂并趋向成熟。 早在世纪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。开关电源般由脉冲宽度调制控制 和构成。随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也不断的创新。 ， ， ， ， ， ， 耦合电路等构成 反馈闭环回路，来稳定输出电压的幅度。频率调整型。占空比保持不变，通 过改变震荡器的震荡频率来调节和稳定输出电压的幅度。混合型，。通过调 节到导通时间的振荡频率来完成调节和稳定输出电压幅度的目的。按开关管 电流的工作方式划分有开关型。用开关晶体管把直流变成高频标准方波， 电路形式似于他激式。谐振型。开关晶体管与谐振回路将直流变成标准 正弦波，电路形式类似于自激式。按储能电感与负载的连接方式划分有 串联型。储能电感串联在输入与输出电压之间。并联型。储能电感并联在输 入与输出电压之间。按晶体管的连接方式划分有单端式。仅使用个 晶体管作为电路中的开关管。这种电路的特点是价格低电路结构简单，但输出 功率不能提高。推挽式。使用两个开关晶体管，将其连接成推挽功率放大器 形式。这种电路的特点是开关变压器必须具有中心抽头。半桥式。使用两个 开关晶体管，将其连接成半桥的形式。它的特点是适应输入电压较高的场合。 全桥式。使用四个开关晶体管，将其连接成全桥的形式。它的特点是输出功率较 大。按工作方式划分有可控整流型。所谓可控整流型开关稳压电源， 是指采用可控硅整流元件作为调整开关管，可由交流市电电网直接供电，也可用 电压器变压后供电。这种供电方式在开关稳压电源刚兴起的初期常常采用，目 前基本上不太采用。斩波型。斩波型开关稳压电源是指直流供电，输入直流 电压加到开关电路上，在开关电路的输出端得到单向的脉动直流，经过滤波得到 与输入电压不同的稳定的输出电压。电路还从输出电压取样，经过比较放大， 控制脉冲发生电路产生的脉冲信号，用以控制调整开关的导通时间和截止时间的 长短或开关的工作频率，最后达到稳定输出电压的目的。电路的过压保护电路也 是依据这部分所提供的取样信号来进行工作的。隔离型。这种形式的开关 电源是在输入回路与逆变电路之间经过高频变压器也可称为开关变压器， 利用磁场的变化实现能量传递，没有电流间的直流流通。隔离型开关稳压电源采 用直流供电，经过开路形成个具有自适应能力的自动控制反 馈闭合环路，其等效原理图如下图所示 图开关电源等效原理图 对于自激式开关电源电路来说，控制电路起着从主电路中取出驱动信号的任务对于他激 式开关电源电路来说，控制电路则起着要产生控制信号的任务对于双端式开关电源电路来 说，则要求控制电路能够产生两个相位差为度具有定死区间隔脉冲宽度可以调节 的控制脉冲信号。因此，不同类型的开关电源电路对控制电路的在求是各不相同的。下图所 示的开关电源电路就是个采用分立器件组成的脉冲宽度固定脉冲频率可调的控制电路。 图中的二极管在电路中起增大功率开关管反压的作用。图所示的开关电源电路 却是个采用分立元器件组成的脉冲频率固定脉冲宽度可调的控制电路。 驱动电路 开关电源中驱动电路的作用是将控制电路的驱动脉冲放大到足以激励开关 晶体管，它是决定型开关电源优劣的要素之。开关电源电路中的功率开关 管要求在关断时能够迅速地关断，并能维持关断期间的漏电流近似等于零件在 导通时要能够迅速地导通，并能维持导通期间的管压降近似等于零。功率开关管 趋于关断时的下降时间和趋于导通时的上升时间的长短是降低功率开关管损耗 功率提高开关稳压电源转换效率的主要因素。要缩短这两个时间，除选择高反 压高速度大电流功率开关管以处，主要还取决于加在功率开关管基板的驱动 信号。下面是常用的几种驱动电路的设计方法。 单端式脉冲变压器驱动电路 单端式脉冲变压器驱动电路实际上是个单端正激式逆变器电路，其原理电 路如图所示。这种电路的优点是电路结构简单，所用元器件少，电路中的脉 冲驱动变压器可以与功率开关变压器合用个缺点是它所提供的反向偏压幅度 和持续时间的长短与正向驱动电流的大小和持续时间有关，仅依靠反向激励能量 有时不易得到满意的效果。因此，这种电路仅适宜在较小功率的条件下使用。 图单端式驱动电路原理图图抗饱和驱动电路原理图 抗饱和驱动电路 抗饱和的目的是防止功率开关管在导通期间进入饱和区太深，以致造成当功 率开关管退出导通状态而进入关电路，将直流电变成频率很高的交流电，再经过变压