的开关电流波形分别如图，所示。连续模式非连续模式图两种模式的开关电流波由图可见，在连续模式下，初级开关电流是从定幅度开始增大的，上升到峰值再迅速回零。其开关电流波形成梯形。这表明，因为在连续模式下，储存在高频变压器中的能量在每个开关周期内并未全部释放掉，所以下开管周期具有个初始能量。采用连续模式可减小初级峰值电流和有效值电流，降低芯片的功耗。但连续模式要求增大初级电感量，这会导致高频变压器的体积增大。综上所述，连续模式适用于选输出功率较小的和尺寸较大的高频变压器。非连续模式的开关电流则是从零开始上升到峰值，再降至零的。这意味着储存在高频变压器中的能量必须在每形个开关周期内完全释放掉，其开关电流波形呈三角形。非连续模式下的，值较大，但所需要的较小。因此，它适合采用输出功率较大的，配尺寸较小的高频变压器。开关电源的种类选择开关型稳压电源的种类很多，分类方法也有多种。从推动功率管的方式来分可分为自激式和它激式，在自激式开关电源中由开关管和高频变压器构成正反馈环路来完成自激振荡它激式开关稳压电源必须附加个振荡器，振荡器产生的开关脉冲加在开关管上，控制开关管的导通和截至。按开关管的个数及连接方式可分为单端式推挽式半桥式和全桥式等，单端式开关电源仅用个开关管，推挽式和半桥式采用两个开关管，全桥式则采用四个开关管。按开关管的连接方式，开关电源分为串联型与并联型开关电源，串联型开关电源的开关管是串联在输入电压与输出负载之间的，属于降压式稳压电路而并联型开关电源的开关管是并联在开关电源之间的，属于升压式电路。单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的侧。所谓的反激，是指当开关管整理可得其中。其中。其中。将式代入方程解得开关电源设计专业电子信息工程姓名曾颢日期年月日目录摘要第章开关电源的基本概念与发展开关电源的基本概念开关电源的发展第二章开关电源的原理介绍与选择开关电源的基本工作原理开关稳压电源的电路原理框图调宽式开关稳压电源的基本原理单片开关电源的两种工作模式开关电源的种类选择反馈电路的基本类型与选择单片开关电源的典型应用电路分析小结并致谢参考文献摘要本论文围绕当前流行的单片开关电源芯片进行的小功率通用开关稳压电源的设计与制作。该开关电源共选用片主要的集成电路型端单片开关电源线性光耦合器及可调式精密并联稳压器。利用型端单片开关电源的技术控制开关的占空比来调整输出电压的，以达到稳定输出的目的。设计主要完成的内容有根据设计需要选择开关电源电路设计输入整流滤波电路，并确定相关器件参数基于对开关电源的控制核心部分进行设计设计高频变压器，计算确定变压器的变比与绕线匝数设计输出整流滤波电路，并确定相关器件参数设计电压反馈电路。本论文对开关电源的滤波整流反馈电路等分别作了细致的研究工作，通过反复实验和计算取得了高频变压器设计的宝贵经验，掌握了开关电源设计的核心技术，并对此进行了较为详尽的阐述。关键词单片开关电源占空比高频变压器第章开关电源的基本概念与发展开关电源的基本概念电源是将各种能源转换成为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。直流开关电源是种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流直流或直流直流电能变换，通常称其为开关电源其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活生产科研军事等各个领域。彩色电视机播放机等家用电器医用光机机，各种计算机设备，工业用的电解电镀充电，还要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。这切高新要求便促进了开关电源的不断发展和进步。小型化薄型化轻量化高频化高可靠性低噪声采用计算机辅助设计和控制是开关电源的技术追求和发展趋势。第二章开关电源的原理介绍与选择开关电源的基本工作原理开关稳压电源的电路原理框图开关稳压电源的电路原理框图如图所示。图开关电源电路框图交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有定脉动成份的直流电压，该电压通过功率转换电路进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。反馈控制电路为脉冲宽度调制器，它主要由取样器比较器振荡器脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前己集成化，制成了各种开关电源专用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。调宽式开关稳压电源的基本原理开关稳压电源按控制方式分为调宽式和调频式两种。在目前开发和使用的开关电源电路中，绝大多数为脉宽调制型，即为技术。技术，全称脉冲宽度调制，技术，是通过对系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需波形含形状和幅值的。控制技术主要是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的种非常有效的技术，广泛应用在从事测量通信到功率控制与变换的诸多领域。开关稳压电源的基本工作原理就是在输入电压内部参数以及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压被控制信号稳定。调宽式开关稳压电源的控制原理如图所示。对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压可由公式计算公式比较器脉宽调制取样器振荡器基准电压输入整流滤波功率转换电路高频变压器输出整流滤波控制电路式中矩形脉冲最大电压值矩形脉冲周期矩形脉冲宽度。当与不变时，直流平均电压将与脉冲宽度成正比。这样，只焊接激光等装置，以及飞机卫星导弹舰船中，都大量采用了开关电源。开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。开关电源的这技术特点使其同其他形式的电源，如采用调整管的线性电源和采用晶闸管的相控电源相比具有体积小重量轻和效率高两个明显的优点。开关电源的发展随着电子技术的高速发展，电子设备与人们的工作生活的关系日益密切。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻薄小和高效率为发展方向。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，般只有左右。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的要求。世纪年代，美国宇航局以小型化重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。在近半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小重量轻效率高发热量低性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。世纪年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。世纪年代，开关电源在电子电器设备家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。并且自开关稳压电源问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。随着脉宽调制技术的发展，开关电源问世，它的特点是用的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达，而线性电源的效率只有。因此，用工作频率为的开关电源替代线性电源，可大幅度节约能源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史上被誉为革命。随着超大规模芯片尺寸的不断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大得多而航天潜艇军用开关电源以及用电池的便携式电子设备如手提计算机移动电话等更需要小型化轻量化的电源。因此，对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量也要小。此现恒流功能。恒流反馈必须有精确的电压基准源，本设计使用做为电压基准源，将的阴极和参考及短接，阴极和供电端之间连接电阻，可以得到的精确参考电压。数据手册上推荐的阴极工作电流为，大的阴极电流通过串联电阻会产生很大的损耗，设计时取为，可以降低功耗，阴极电流计算如式。使用放大器实现恒流反馈。如图所示。通过检测电流检测电阻上的压降来实现恒流特性。电压基准源使压降之和为，和连接点在运算放大器的反向输入端生成电压，运算放大器的正向输入端接地。达到设定电流时，上的电压将超过设计电压，并且上电压为负值，这样会使放大器反向输入端电压小于，从而使会使运算放大器的输出增大。此时会正向偏置，可以驱动光耦或三极管。电容和电阻提供环路补偿。采样电阻般取，使用运算放大器的限流方式使电流采样电压最小化，从而降低了损耗，使效率提高。为阴极提供回路。稳压管可以在空载时，实现恒压输出，避免空载时损坏电路。同时在电路板做完后空载上电可以检测电路是否正常。图实现恒流使用外部专利线路实现恒流反馈。如图所示。在使用器件的设计中，此专利线路可以无偿使用。图电路和给偏压使得上电压为，光耦的压降为参考电压，上电压设定了电压阀值。和的电压相互抵消，具有非常好的温度特性。和决定何时进入重启动状态。和光耦发光二极管设定恒压工作时的电压，稳压管要选择低偏置电流的。，这种恒流反馈电路只有在配合公司系列和系列时才有较好的恒流性能。第四章变压器的优化设计变压器是开关电源的核心，其设计的好坏直接影响到开关电源的性能，特别是在恒流驱动开关电源中，由于变压器寄生参数的影响，使得输出电流含有较大的噪声，会导致恒流反馈电路和电源芯片的误操作，使得电源不能稳定恒流。本章首先介绍变压器设计常用的法，因为法公式中的参数是经验值，本文在阅读大量文献的基础上式和式可得图损耗与工作磁感应强度关系曲线式和说明损耗与工作磁感应强度有关，如图所示，绕组损耗随着的增加而降低，磁芯损耗随着的增加而增加，而总损耗存在个最小值，此最小值对应的如果小于磁芯的饱和磁感应强度，则说明存在个最优的工作磁感应强度。为了求得总损耗最小的条件，