开关电源的设计毕业论文

1.开关电源的设计 论文及原理图

基于AT89C52和IW1692的智能开关电源设计与研究3摘 要：针对采用模拟控制的开关电源的一些问题，提出了一款以AT89C52为核心控制器，利用了AC/DC电源控制芯片（IW1692）的数字化智能开关电源系统，并对该系统的硬件电路和软件设计进行了介绍。

通过测试，本系统较好地解决了模拟开关电源的缺点，达到了相应的目的要求。关键词：开关电源；智能化；数字化 0 引 言随着开关电源技术的成熟，在有些应用场合要求开关电源具有一定的智能，能实现精确的程序控制，并能组网工作，以便于实时了解设备的参数（如电压、电流）、工作状态（正常、故障）等信息。

对于采用模拟量反馈控制的开关电源，在这些场合使用时不可避免地存在这样一些问题：（1）负载在较大范围内变化时反馈环路不稳定，易产生自激振荡。（2）不能实现精确的程序控制。

电池的充电设备、TG脉冲弧焊电源设备必须按照工作规程进行程序控制。对电源的输出要求可能为恒流恒压或恒压限流，这样所用的电源必须能够在各种工作状态之间自由转换，这是常规开关电源难以实现的。

（3）伺服型开关电源常要求电源的输出受外电路控制，而远程控制信号通常为模拟信号，在传输过程中常常会受到外界干扰，导致控制失败。用数字控制方式代替模拟控制，上述问题可以得到很大的改善。

1 数字化智能开关电源的设计思路及要求 智能化开关电源的主要功率变换电路仍然采用与传统开关电源相同的拓扑结构，但其反馈控制环路不采用传统的模拟控制方式，而是采用数字控制方式，即误差采样，脉冲宽度调制（PWM）的调制信号的计算、生成，遥感信号的接收、处理等控制部分电路均使用数字控制技术。通过智能化的数字控制技术，力求解决环路的稳定性、抗干扰性、电源远程控制性等问题。

本开关电源主要技术指标：①交流输入电压85~265 V AC宽范围输入；②直流输出电压5~15 V连续可调；③输出电压调整率≤2.5%；④具有输出短路控制；⑤具有电压显示功能及故障报警指示。2 硬件电路设计2.1 硬件电路原理系统原理框图如图1所示。

电路的工作原理为，市电经EM I滤波、整流滤波变成直流电送入功率变换电路（DC/DC），功率变换电路在PWM电路和单片机的控制下输出稳定的直流电压。用户可根据需要通过键盘对开关电源输出的电压值调节，单片机系统自动对电源输出电压进行数据采样，并与用户给定数据进行比较，然后根据设置的调整算法控制开关调整电路，使电源输出电压符合给定值。

单片机在调整电源输出电压的同时还要检测电路的输出功率，当输出功率超过最大功率时，就起动保护电路，实现保护功能。为了使智能开关电源能可靠、安全地工作，本系统可设置多重监测和保护系统，主要包括过压、欠压和短路保护。

2.2 主要芯片介绍2.2.1 IW 1692WI 1692是一种采用数字控制技术，高性能的AC/DC电源控制器。其数字调节设计是高效率的，内置保护功能，使外部元件较少，简化设计使电路成本较低，电路工作可靠。

WI1692无需次级反馈电路，但能实现良好的线性负载调节；无需环路补偿元件，但提供稳定的运行。脉冲波形分析设计在第一环路，使得反应速度远远超过传统解决方案，从而提高了动态负载响应。

内置功率限定功能，使变压器设计变得最优化，可以使用最普遍的离线设计变压器绕组，并且提供宽输入电压范围，低起动电压。当输出电流大于最大负载电流的5%时，WI1692以固定频率PWM模式运行。

当输出电流减小，开关管导通时间Ton也减小，当Ton下降至Ton2m in，芯片转换为脉冲频率调制（PFM）模式，即轻载时电源转换为PFM模式，使电路损耗达到最低。这些使WI1692成为最理想电源控制的选择，并且符合最新的电源标准。

2.2.2 AT89C52在兼顾运算能力与控制性能，并考虑设计成本及产品投入使用的经济等因素之后，在此选用传统的性价比高的AT89C52单片机为核心控制器。AT89C52是一种低功耗、高性能的片内含有8 kB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造。

芯片上的EPROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。2.2.3 MAX1247、MAX525和74HC573MAX1247是4通道模拟输入12位、串行输出A/D转换器；MAX525是4通道模拟输出、12位串行输入D/A转换器。

这两种芯片特性有很多相似之处，可以和单片机构成一个完整的4通道测控系统。采用串入、串出，解决了单片机口线资源不足的缺点。

74HC573是八进制3态非反转透明锁存器。2.3 电路实现2.3.1 开关电源电路及主要元器件选择开关电源电路如图2所示。

本部分电路主要实现交流EM I滤波、整流滤波、钳位保护、PWM控制、DC/DC输出，并由输入输出电阻分压进行采样。 （1）交流EM I滤波及整流滤波。

电压输入后由C1、C2、C3、C4及L1组成交流EM I滤波。（D1~D4）4个二极管（GT1040）组成桥式整流电路，后接C5、C6、R1及L2滤波电路。

变压器初级线圈取144 T，由公式NBNAU in_m in=Uout_max，得次级为18 T，辅助绕组为36 T，因为7815输入电压范围为15~35 V。(2)钳位保护电路。

钳位电路主要用来限。

2.求开关电源的毕业设计或者论文

1、[电子信息工程]开关电源及其噪声来源和抑制方法的研究 2、[电气工程]风电机组开关电源设计及最大功率跟踪 3、开关电源实用设计与应用 4、用Protel99设计开关电源 5、开关电源的设计开发 6、48V25A直流高频开关电源设计 7、开关电源设计（Adapter） 8 摘 要：在某些家用电器的控制电源以及智能化电能表、住宅供热控制器中，允许使用非隔离电源。

介绍了一种LinkSwitch-TN系列单片开关电源，可取代传统的阻容降压式线性电源，为实现高效节能型小功率开关电源的优化设计创造了有利条件。 关键词：节能；单片开关电源；Buck电路；BuckزBoost电路；设计 引 言 某些电子设备和家用电器并不需要使用输入与输出完全隔离的开关电源。

例如，直流电机的驱动电源，空调、无霜冰箱和微波炉中的稳压电源，它们本身就属于隔离系统，因此可由非隔离式开关电源供电，但要求这种开关电源的电路简单、电源效率高。 PI公司于2004年1月最新推出LinkSwitch—TN系列四端非隔离式、节能型单片开关电源专用IC，它是专门为取代家用电器及工业领域所用小功率线性电源而设计的，不仅能去掉笨重的电源变压器，还克服了阻容降压式线性电源负载特性差的缺陷。

LinkSwitch—TN系列包含LNK304P/G、LNK305P/G、LNK306P/G共6种型号，最大输出电流为360mA，适用于家用电器中的控制电源以及LED驱动器。 1 LinkSwitch—TN系列单片开关电源的性能特点 1)LinkSwitch—TN系列产品能以最少数量的外围元器件，构成非隔离式、节能型开关电源。

与传统的“无源（靠电容降压）”解决方案相比，LinkSwitch-TN采用了EcoSmart节能技术，不仅能达到比电容降。

8.毕业论文光控节能开关电源的设计

在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当，PCB可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析： 一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出。

二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为8mil。

焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。

三、元器件布局实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。

每一个开关电源都有四个电流回路： （1）.电源开关交流回路 （2）.输出整流交流回路 （3）.输入信号源电流回路 （4）.输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电，滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地，输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量，同时消除输出负载回路的直流能量。所以，输入和输出滤波电容的接线端十分重要，输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连，交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。

电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流，这些电流中谐波成分很高，其频率远大于开关基频，峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍，过渡时间通常约为50ns。这两个回路最容易产生电磁干扰，因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路，每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置，调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。

建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似，最佳设计流程如下： ·放置变压器 ·设计电源开关电流回路 ·设计输出整流器电流回路 ·连接到交流电源电路的控制电路 ·设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则： （1）首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。

电路板的最佳形状矩形，长宽比为3:2或4:3，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。 (2)放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集. （3）以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。

元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接，去耦电容尽量靠近器件的VCC。 (4)在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。

一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。

（5）按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。 （6）布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。

（7）尽可能地减小环路面积，以抑制开关电源的辐射干扰。 四、布线开关电源中包含有高频信号，PCB上任何印制线都可以起到天线的作用，印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗，从而影响频率响应。

即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题（甚至再次辐射出干扰信号）。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽，这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。

印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比，而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长，长度越长，印制线能发送和接收电磁波的频率越低，它就能辐射出更多的射频能量。

根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。

接地是开关电源四个电流回路的底层支路，作为电路的公共参考点起着很重要的作用，它是控制干扰的重要方法。因此，在布局中应仔细考虑接地线的放置，将各种接地混合会造成电源工作不稳定。

在地线设计中应注意以下几点： 1.正确选择单点接地通常，滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点，同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电。

9.要一片关于电源开关的毕业设计,跪求

开关电源的毕业设计

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1绪论

电源，即提供电能的设备，主要分三类：一次电源（将其它能量转换为电能），二次电源和蓄电池。其中，二次电源指的是把输入电源（由电网供电）转换为电压、电流、频率、波形及在稳定性、可靠性（含电磁兼容，绝缘散热，不间断电源，智能控制）等方面符合要求的电能供给负载。电子设备都离不开可靠的电源。开关电源由于具有效率高、体积小、重量轻的特点，近年来获得了飞速发展。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。

1.1 开关电源

开关电源是指电路中的电力电子器件工作在开关状态的稳压电源。如图1-1所示。开关电源的电路结构比较复杂，但是和线性电源相比有如下几个突出的优点：

图1-1 开关电源原理图

(1)功耗小，效率高。图1-1中，功率晶体管V在激励信号的激励下，交替工作在饱和导通与截止的开关状态，转换速度很快，频率一般在几十到几百kHz。这就使得功率晶体管的损耗较小，电源的效率可以大幅度地提高，其效率可以达到80%以上。

(2)体积小，重量轻。由于没有采用笨重的工频变压器，并且在功率晶体管上的耗散功率大幅降低后，又省了较大的散热片，因此开关稳压电源的体积和重量都可以得到减小。

(3)稳压范围宽。开关稳压电源的输出电压是由激励信号的占空比或者激励信号的频率来调节的，输入电压的变化也可以通过变频或调宽来进行补偿。在工频电网电压有较大变化或负载有较大变化时，它仍能保证有较稳定的输出电压，所以稳压范围宽、稳压效果好。

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目录

1 绪论

2 开关电源电路的设计

3 辅助电路设计

4 损失的计算

5 结束语

参考资料

[1]孙树朴，郑征等 电子电子技术 徐州：中国矿业大学出版社2000

[2]刘泉海，陈因等 电子电子技术 重庆：重庆大学出版社2004

[3]杨 旭，裴云庆，王兆安 开关电源技术 北京：机械工业出版社2003

[4][]原田耕介 主编 耿文学 译 开关电源手册 北京：机械工业出版社2004

[5周志敏，周纪海 开关电源实用技术-设计与应用 北京：人民邮电出版社2003

[6]周志敏，周纪海等 现代开关电源控制电路及应用

[7]张占松，蔡宣三 开关电源的设计与应用 北京：电子工业出版社2001

[8]张占松 高频开关稳压电源 广东科技出版社

[9]陈伯时 自动控制系统 中央广播电视大学出版社

[10]常敏慧 开关电源应用、设计与维修

[11]黄 燕 开关电源故障检修方法

简单介绍

开关电源由于具有效率高、体积小、重量轻的特点，近年来获得了飞速发展。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。本文主要以半桥变换电路为开关电源的主电路，设计一台品质优良的直流开关稳压电源。

主变压器的设计对开关稳压电源的工作影响很大，要求设计的变压器有较高的效率和较少的漏感。半桥变换电路中变压器的利用率高，本文对变压器进行了精心设计，对变压器漏抗进行了计算。

关于滤波电路的设计方法，各种不同的资料上均有介绍，本文采用付氏分析的方法，具有很强的实用性。这种方法设计出的滤波电路效果良好。

本文对IGBT的特性及使用中应主意的问题做了概述，对三相全波整流电路中出现故障的现象进行了描述。

10.电源开关设计论文怎么写

一种USB电源开关的设计摘 要： 设计了一种低导通损耗的USB电源开关电路。

该电路采用自举电荷泵为N型功率管提供足够高的栅压，以降低USB开关的导通损耗。在过载情况下，过流保护电路能将输出电流限制在0.3 A。

关键词： USB开关；自举电荷泵； N型功率管；过流保护1 引 言通用串行总线（Universal Serial Bus）使PC机与外部设备的连接变得简单而迅速，随着计算机以及与USB相关便携式设备的发展，USB必将获得更广泛的应用。由于USB具有即插即用的特点，在负载出现异常的瞬间，电源开关会流过数安培的电流，从而对电路造成损坏。

本文设计的USB电源开关采用自举电荷泵，为N型功率管提供2倍于电源的栅驱动电压。在负载出现异常时，过流保护电路能迅速限制功率管电流，以避免热插拔对电路造成损坏。

2 USB开关电路的整体设计思路图1为USB电源开关的整体设计。其中，VIN为电源输入，VOUT为USB的输出。

在负载正常的情况下，由电荷泵产生足够高的栅驱动电压，使NHV1工作在深线性区，以降低从输入电源（VIN到负载电压（VOUT）的导通损耗。当功率管电流高于1 A时，Current-sense输出高电平给过流保护电路（Current-limit）；过流保护电路通过反馈负载电压给电荷泵，调节电荷泵输出（VPUMP），从而使功率管的工作状态由线性区变为饱和区，限制功率管电流，达到保护功率管的目的。

当负载恢复正常后，Cur-rent-sense输出低电平，电荷泵正常工作。 3 电荷泵设计图2为一种自举型（Self-Boost）电荷泵的电路原理图。

图中，Φ为时钟信号，控制电荷泵工作。初始阶段电容，C1和功率管栅电容CGATE上的电荷均为零。

当Φ为低电平时，MP1导通，为C1充电，V1电位升至电源电位，V2电位增加，MP2管导通。假设栅电容远大于电容C1,V2上的电荷全部转移到栅电容CGATE上。

当Φ为高电平时，MN1导通，为C1左极板放电，V1电位下降至地电位，V2电位下降，MP2管截止，MN2管导通，给电容C1右极板充电至VIN。在Φ的下个低电平时，V1电位升至电源电位，V2电位增加至2VIN,MP2管导通，VPUMP电位升至2VIN-VT。

自举电荷泵不需要为MN2和MP2提供栅驱动电压，控制简单[1]，但输出电压会有一个阈值损失。图3是改进后的电荷泵电路图，Φ1和Φ2为互补无交叠时钟。

由MN2、MN5、MP3、MP2和电容C2组成的次电荷泵为MN4、MP4提供栅压，以保证其完全关断和开启。当Φ1为低电平时，MP1导通，电位增加，此时，V3电位为零，MP4导通，V2上的电荷转移到栅电容CGATE上，VPUMP电位升高。

当Φ1为高电平时，MP2导通，为C2充电，V4电位上升至电源电位，V3电位随之上升，MP3导通，VPUMP电位继续升高。MN3相当于二极管，起单向导电的作用。

在VPUMP电压升高到VIN+VT以后，MN3隔离V3到电源的通路，保证V3的电荷由MP3全部充入栅电容。这样，C1和C2相互给栅电容充电，若干个时钟周期后，电荷泵输出电压接近两倍电源电压[2]。

在电荷泵输出电压升高的过程中，功率管提供的负载电流逐渐上升，避免在容性负载上引起浪涌电流 4 过流保护电路设计当出现过载和短路故障时，负载电流达到数安培，需要精确的限流电路为功率管和输入电源提供保护。对于MOS器件，只有工作在饱和区时的电流容易控制。

限流就是通过反馈负载电压，调节电荷泵输出电压来实现的。图4是限流电路的原理图。

N型功率管NHV的源与P型限流管MP6的栅相接，N型功率管NHV的栅与P型限流管MP6的源相接。从而达到控制功率管栅源压降的目的。

当负载电流超过1 A时，电流限信号（VLIMIT）为高电平，MN7导通，栅电荷经MP6流向地，栅电压减小，功率管工作在饱和区。C1、C2为电荷泵电容值，在一个时钟周期T内，由电荷泵充入的栅电荷为： Q=VIN*C1+VIN*C2(1)当功率管栅压稳定时，电荷泵充入的栅电荷等于限流管放掉的栅电荷。

限流管泄放电流为： IL=QT=VIN*C1+VIN*C2T(2)由VGS(NHV)=VSG(MP6)(3)得功率管和限流管的电流关系： 5 仿真结果与讨论图5为负载正常情况下负载输出电压和功率管电流的仿真波形。电源电压为5 V,C1、C2电容值为1 pF，时钟周期为40μs,NHV和MP6宽长比的比值为300，功率管的并联个数为1*103。

采用0.6μm30 V BCD工艺，在典型条件下，用HSPICE对整体电路仿真。由波形可以看出，在1 ms内，负载输出电压逐渐上升，功率管电流没有过冲，启动时间为1.7 ms。

3 ms后，功率管完全开启，为负载提供电源。 表1为限流电路工作时功率管的平均栅电压和平均电流。

图6为USB开关启动8 ms后负载短路到恢复正常的仿真结果。USB开关在负载正常情况下启动，8 ms后负载短路，负载电流过冲到3.1A。

当过流保护电路工作后，过流保护电路将电流限制在0.3 A，保护了USB端口。16 ms后，负载恢复正常，电源开关重新启动. 图6 USB开关在启动、限流和恢复正常过程中，电荷泵输出电压、负载输出电压和功率管电流的仿真波形 Fig.6 Simulation waveforms of charge pump output volt-age,power switch output voltage and power tran-sistor current during startup, current-limit andnormal 。

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