低压大电流开关电源的设计

低压大电流开关电源的设计

中心议题：

?? 低压大电流开关电源电路的设计

?解决方案：

?? 采用磁复位电路有源钳位技术控制磁饱和

?? 使用功率MOSFET整流

?? 在栅极上接稳压管避免击穿

?开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计算机、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。

?随着电源技术的发展，低电压，大电流的开关电源因其技术含量高，应用广，越来越受到人们重视。在开关电源中，正激和反激式有着电路拓扑简单，输入输出电气隔离等优点，广泛应用于中小功率电源变换场合。跟反激式相比，正激式变换器变压器铜损较低，同时，正激式电路副边纹波电压电流衰减比反激式明显，因此，一般认为正激式变换器适用在低压，大电流，功率较大的场合。

?有源钳位技术

?正激DC／DC变换器其固有缺点是功率晶体管截止期间高频变压器必须磁复位。以防变压器铁心饱和，因此必须采用专门的磁复位电路。通常采用的复位方式有三种，即传统的附加绕组法、RCD钳位法、有源钳位法。

?三种方法各有优缺点：磁复位绕组法正激变换器的优点是技术成熟可靠，磁化能量可无损地回馈到直流电路中去，可是附加的磁复位绕组使变压器结

RC缓冲电路snubber设计原理

RC 缓冲 snubber 设计 Snubber 用在开关之间，图 4 显示了 RC snubber 的结构图，用 RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubber Rs ， Cs 网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果 快速 snubber 设计，为了达到 Cs 〉 Cp ，一个比较好的选择是 Cs 选择两倍大小的 Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的 LAYOUT 布板电容，对于 Rs ，我们选择的标准是 Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向 Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。消耗在 Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。 当电容 Cs 充放电的过程中，能量在电阻 Rs 上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得： 因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。 如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用 IRF740 ，额定工作电流时 Io=5A ， Eo=160V ， IRF740 的 Coss=170pF ，布板寄生电容大概 40pF ，两倍 Cp 值大概 420pF 左右，我们选择一个 500V 的 mike snubber 电容，标准的容值有 390 和 470pF ，我们选择比价接近的 390pF ， Rs=Eo/Io=32W ，开关频率 fs 设为 100kHz 的话， Pdiss 大概为 1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为 Rs 。 如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压，那么我们可以增加 Cs ，或则使用如下的优化设计方法。 优化的 RC 滤波器设计 在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重，我们可以借鉴以下的优化snubber 设计方法，以下是博士在一篇文章提出的经典的 Rcsnubber 优化设计方法，如下讨论其精粹的设计步骤。 在以下讨论中我们需要如下表的定义：

相关开关电源原理及电路图

相关开关电源原理及电路图 2012-06-03 17:39:37 来源:21IC 关键字：开关电源电路图 什么是开关电源?所谓开关电源，故名思议，就是这里有一扇门，一开门电源就通过，一关门电源就停止通过，那么什么是门呢，开关电源里有的采用可控硅，有的采用开关管，这两个元器件性能差不多，都是靠基极、(开关管)控制极(可控硅)上加上脉冲信号来完成导通和截止的，脉冲信号正半周到来，控制极上电压升高，开关管或可控硅就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，通过开关变压器传到次级，再通过变压比将电压升高或降低，供各个电路工作。振荡脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电源被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的工作频率高于50HZ低频。那么推动开关管或可控硅的脉冲如何获得呢，这就需要有个振荡电路产生，我们知道，晶体三极管有个特性，就是基极对发射极电压是0.65-0.7V是放大状态，0.7V以上就是饱和导通状态，-0.1V- -0.3V就工作在振荡状态，那么其工作点调好后，就靠较深的负反馈来产生负压，使振荡管起振，振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定，振荡频率高输出脉冲幅度就大，反之就小，这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端获得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后通过光电耦合器，将这个基准电压返回振荡管的基极，来调整震荡频率的高低，如果变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，通过光电耦合器获得的正反馈电压也升高，这个电压加到振荡管基极上，就使振荡频率降低，起到了稳定次级输出电压的稳定，太细的工作情况就不必细讲了，也没必要了解的那么细的，这样大功率的电压由开关变压器传递，并与后级隔开，返回的取样电压由光耦传递也与后级隔开，所以前级的市电电压，是与后级分离的，这就叫冷板，是安全的，变压器前的电源是独立的，这就叫开关电源。 图开关电源原理图1

美的内部资料-QMN-J33[1].228-2009_电流检测电路设计指引

美的家用空调国内事业部设计规范规范编号：QMN-J33.228-2009 电流检测电路设计指引 （发布日期：2009-04-02） 1范围 本设计指引对电流检测电路的电路原理，各器件的参数计算选择，相关技术要求和实际使用中的有关问题进行了阐述。 本设计指引适用于美的家用空调国内事业部的电流检测电路的设计。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 QMN-J52.053 电流互感器（原标准号05.132） 3定义 无 4总述 在空调整机上，常用到电流互感器检测压缩机工作电流，下面根据常用电流检测电路介绍其工作原理及注意事项。 1

美的家用空调国内事业部设计规范规范编号：QMN-J33.228-2009 5电路原理 5.1电路原理图 5.2工作原理简介 在了解电路工作原理之前，首先简单介绍电流互感器CT1的工作原理。电流互感器实际是一个线性变压器。其输入电流（被检测电流）与输出电流跟它的内部线圈匝数成正比关系（均为交流电流量）。这样我们开始叙述电路的工作原理： 假如检测压缩机电流值为Ii，根据电流互感器固定的初级/次级线圈匝数比（常量）C，可确定输出电流（为交流）Io=Ii/C；在选取负载电阻R6（通常为1KΩ、1%）时，其阻值远远小于两分压电阻值。这样，R6的阻值约等于实际的负载电阻值。于是，R6两端的电压Uo=R6*Io=R6*Ii/C；（注：此为交流电压值）。 在经过整流二极管D10半波整流后（由于MCU 的A/D口所需输入电流很小，此处按严格的计算关系），二极管D10的负极与地之间的直流电压V1=1.414/2*Uo=0.707*R6*Ii/C；要减掉二极管上的压降约0.5V。 直流电压V1在分压电阻R14和R13上分压，得出该点的电压值V2=R13/（R13+R14）*V1=R13/（R13+R14）*(0.707*R6*Ii/C-0.5)，这就是最终输入到芯片检测口的压缩机电流参数模拟量（该值仍需通过实验最终确定。电流互感器0057W对应不同分压电阻R14时输入到芯片检测口的电压参数表见附录）。 直流电压V2必须经过电解电容E6平滑波形，成为较平稳的电压模拟量输入到芯片A/D口。钳位二极管D9目的是确保输入到芯片口的模拟量不大于5V，以保证芯片的工作可靠性；电阻R12和电容C8滤除输入量的高频成分，减小其对MCU的影响。 5.3各元器件作用 电流互感器CT1——将要求检测的交流电流转化成电压信号（交流）； 模拟负载电阻R6——主要是为CT1的磁场转化提供一个偏置电阻，保证CT1内部的转化磁场处 于非饱和状态； 2

300w开关电源设计(图纸)

TND313/D Rev 3, Sep-11 High-Efficiency 305 W ATX Reference Design Documentation Package ? 2011 ON Semiconductor.

Disclaimer: ON Semiconductor is providing this reference design documentation package “AS IS” and the recipient assumes all risk associated with the use and/or commercialization of this design package. No licenses to ON Semiconductor’s or any third party’s Intellectual Property is conveyed by the transfer of this documentation. This reference design documentation package is provided only to assist the customers in evaluation and feasibility assessment of the reference design. The design intent is to demonstrate that efficiencies beyond 80% are achievable cost effectively utilizing ON Semiconductor provided ICs and discrete components in conjunction with other inexpensive components. It is expected that users may make further refinements to meet specific performance goals.

PI开关电源电路设计

PI开关电源设计指引 （发布日期：2011-11） 1范围 本标准描述了开关电源电路硬件控制的实现方法，一般开关电源电路设计者在使用不同型号的开关电源控制IC及不同的开关电源电路方案时可以此为参考，更快、更好地完成特定功能的硬件设计。希望本标准能对硬件可靠性的提升有所帮助。 本标准适用于PI开关电源电路的设计。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 7725 房间空气调节器 GB/T 15184 按能力批准评定质量的电子设备用开关电源变压器分规范 GB/T 14714 微小型计算机系统设备用开关电源通用技术条件 QMK-J33.242 开关变压器设计指引 3硬件接口定义及相关原理图 3.1控制芯片型号——TinySwitch-III系列离线开关IC(TNY276~TNY279)； 3.2管脚功能说明如下： EN/UV脚：输入使能信号和输入线电压欠压检测。 1、EN功能：在正常工作时，通过此引脚可以控制功率MOSFET的开关，当从此引脚拉出的 电流大于115μA，MOSFET被关断。当此引脚拉出的电流小于75μA时，MOSFET重新开启。 2、UV功能：在EN/UV引脚和DC电压间连接一个外部电阻可以用来感测输入电压的欠压情况。 如果没有外部电阻连接到此引脚，TinySwitch-III可检测出这情况并禁止输入电压欠压保护功能。 BP/M脚：旁路/多功能控制脚。 1、旁路：一个外部旁路电容连接到这个引脚，用于生成内部5.85 V的供电电源。 2、外部限流点设定：根据所使用电容的容值选择电流限流值。 3、关断功能：在输入掉电时，当流入旁路引脚的电流超过I SD时关断器件，直到BP/M电压下降 到4.9 V之下。还可将一个稳压管从BP/M引脚连接到偏置绕组供电端实现输出过压保护。 D脚：旁路电容充电引脚，同时也是内部功率MOSEFT的漏极（D极）。 S脚：内置功率MOSEFT的源极（S极），同时也是开关电源控制电路的参考点。 3.3参考设计原理图

按键和LED复用电路设计指引

电控设计规范按键和LED复用电路设计指引 1总述 在空调整机上，常常用到按键和LED显示电路，但由于芯片口资源有限，需要按键和LED复用芯片口，下面根据常用按键和LED复用电路介绍其工作原理及注意事项。 2电路原理 2.1电路原理图 2.2工作原理简介 74LS164芯片(以下简称164芯片)：8位串入并出移位寄存器。 如图所示，数码管与LED采用共阳极驱动，164芯片Q0－Q7需输出低电平才能点亮与其对应的数码管字段或LED灯；164芯片输出口作为SEG口输出信号，主芯片口作为COM口, 且数码管和LED 的显示采用COM口逐一点亮，SEG口一次全亮的方式；由于数码管个位、十位和LED等的点亮时序不同，所以他们之间不会相互干扰； 由于数码管与LED显示用了3个COM口，建议按键扫描程序每隔8 ms左右进入一次，连续四次检测到按键输入就确定，如此可消除按键抖动，增强抗干扰； 由于按键扫描频率为8ms，远小于人眼能感知的闪烁频率12ms，因此数码管和LED灯看起来都是没有闪烁的。 2.3各元器件作用 第 1 页

在电路中，164芯片输出口Q0－Q7作为SEG口输出信号，包括数码管、LED显示信号及按键扫描信号； Q1、Q2分别控制数码管个位，十位的显示与否，Q3控制LED的显示与否； 电阻R28,R39,R40确保三极管Q1,Q2,Q3可靠导通与截止； 二极管D2－D9，D20－D26利用其单向导通的特性，起隔离作用，确保按键不相互干扰。 2.4各元器件的选型 该电路中各元器件可选择性较大，出于通用性和标准化考虑，经实际应用验证，各元器件选型标准要求如下： 5.4.1选择三极管Q1, Q2, Q3 一般选取三极管KTC9012 5.4.2选择二极管D2－D9，D20－D26 一般选取二极管1N4148 5.4.3选择电阻R8－R10,R38－R40,R11－R12 一般选取电阻2K,5% 5.4.4选择电阻R33,R34 一般选择电阻10K,5% 5.4.5选择电阻R16－R23 一般选择电阻330欧,5%。 5.5 LED或按键驱动电路的扩展 在实际应用中，如须用到更多的LED或者按键，可采用如下方式进行扩展： 5.5.1 扩展SEG口，可将164芯片换成移位串行输入-输出口更多的芯片，可任意扩展； 5.5.2 扩展COM口，可将主芯片I/O口作为新的COM口成组扩展，但不可任意扩展，否则时序难以错开，最大COM口数量与芯片运算能力有关。 第 2 页

RC缓冲电路snubber设计原理

RC缓冲电路snubber设计原理 RC 缓冲snubber 设计 Snubber 用在开关之间，图4 显示了RC snubber 的结构图，用RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubber Rs ，Cs 网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果 快速snubber 设计，为了达到Cs 〉Cp ，一个比较好的选择是Cs 选择两倍大小的Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的LAYOUT 布板电容，对于Rs ，我们选择的标准是Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。消耗在Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。 当电容Cs 充放电的过程中，能量在电阻Rs 上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得： 因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。 如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用IRF740 ，额定工作电流时Io=5A ，Eo=160V ，IRF740 的Coss=170pF ，布板寄生电容大概40pF ，两倍Cp 值大概420pF 左右，我们选择一个500V 的mike snubber 电容，标准的容值有390 和470pF ，我们选择比价接近的390pF ， Rs=Eo/Io=32W ，开关频率fs 设为100kHz 的话，Pdiss 大概为1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为Rs 。

如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压，那么我们可以增加Cs ，或则使用如下的优化设计方法。 优化的RC 滤波器设计 在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重，我们可以借鉴以下的优化snubber 设计方法，以下是W.McMurray 博士在一篇文章提出的经典的Rcsnubber 优化设计方法，如下讨论其精粹的设计步骤。 在以下讨论中我们需要如下表的定义：

超声波电路设计指导

超声波电路设计指导 1．超声波发射电路 τ 图1 发射电路 T IRFP840 耐压500V以上，额定功率10W以上的场效应管 U1 IR4426 电源电压用12V 注1：若使用IR4427，当注意其输入输出波形不反相，故须正 脉冲输入。 注2：U1极忌长时间导通。在U1与T之间可以插入限流电 阻保护U1，电阻不宜大，否则输出脉冲边沿会变得过缓；在 正常工作状态，U1只在极短时内导通，即使无限流电阻也不 致损坏。 R1 50K~1MΩ电阻取值与两次发射的最小间隔时间有关，间隔越长则回路充 放电时间可越长，R1可以越大。 建议设法取1MΩ，以便减小250V电源的输出电流。 C1 1000pF/1000V 高压瓷片电容 RL 510Ω 简要工作原理如下： 当T截止时，250V电压源通过R1和RL向C1充电。一般认为，持续充电时间大于5倍的回路充放电常数，则C1两端电压能基本达到250V，为驱动超声波发射做好准备。 当T瞬时导通，T、C1和RL构成放电回路。超声波传感器的阻抗约为50Ω，故C1中的电荷被快速释放，在超声波传感器上形成一个负向冲击脉冲，脉冲宽度约为0.5~1.5us。

图2 超声波传感器上信号波形示意2．超声波接收电路 限幅限幅放大检波后级放大比较 或1N60 图3 接收电路 图3中： （1）R1、R2取值一般为100~300Ω，与后级放大器输入阻抗大小有关。 （2）Ci不宜太大，否则超声波发射后电路会有一段时间无法正常接收回波信号，故一般可小于0.1uF； 也不宜太小，否则信号损耗会比较大。 （3）通路上放大器的总增益应大于50dB，大于60dB则更佳。 （4）检波电路时间常数的选取要得当，太大则造成包络展宽，太小则单个回波脉冲会被检测成多个脉冲。可根据超声波工作频率确定，并通过观测检波输出波形加以矫正。 3．脉冲间隔测量电路 请参考并分析ultrasonic.ddb中图纸。 4．声波传导耦合剂 实验中，使用超声波传感器探头探测实验样块。样块与探头的接触面、多个样块层叠时样块之间的接触面，可能因不平整而有空气间隙，影响声波传导，带来较严重的界面衰耗，故建议实验中使用清水在接触面涂抹填充，作为耦合剂，并压实接触面，减小声波传导损耗。 有些同学选择将样块完全浸没在一个盛水容器中。这种做法当十分小心操作，防止将探头完全浸没造成损毁！探头的前部为密封构造，故可局部浸入水中，但后部并不密封。 医学B超常用凡士林作耦合剂，若有条件使用，则效果或许更理想。

模电温控电路设计与仿真

水温测量与控制电路的设计与仿真 1设计任务与要求 温度测量，测量范围0～100 ℃； 控制温度±1 ℃； 控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V，10A）。 学习并运用proteus仿真软件，绘制电路图，进行基本的仿真实验对所设计的电路进行分析与调试。 2方案设计与论证 温度控制器是实现可测温度和控制温度的电路，通过对温度控制电路的设计、调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中的应用。进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性应用。 Proteus介绍： Proteus 软件是由英国 Labcenter Electronics 公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus 软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。 Proteus软件和我们手头的其他电路设计仿真软件最大的不同即它的功能不是单一的。它的强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美；它的电路仿真功能可以和Multisim相媲美，且独特的单片机仿真功能是Multisim 及其他任何仿真软件都不具备的；它的PCB电路制版功能可以和Protel相媲美。它的功能不但强大，而且每种功能都毫不逊于Protel，是广大电子设计爱好者难得的一个工具软件。

Proteus具有和其他EDA工具一样的原理图编辑、印刷电路板(PCB)设计及电路仿真功能，最大的特色是其电路仿真的交互化和可视化。通过Proteus 软件的VSM(虚拟仿真模式)，用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件等电子线路进行系统仿真 Proteus软件由ISIS和ARES两部分构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，ARES是一款高级的PCB布线编辑软件。 Proteus ISIS的特点有： 实现了单片机仿真和SPICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 具有强大的原理图绘制功能。 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 2.1温度控制系统的基本原理： 温度测量与控制原理框图如图下所示。本电路有温度传感器，K-OC变换、控制温度设置、数字电压表（显示）和放大器等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换成电流信号或电压信号，K-OC变换将热力学温度K 转换成摄氏温度OC。信号经放大器放大和刻度定标后由数字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行比较，由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构（如继电器）工作，实现温度的自动控制。 2.2AD590温度传感器简介： AD590是单片集成感温电流源，具有良好的互换性和线性性质，能够消

电气自动化+PWM型开关电源电路设计

1 引言 当今社会，时代在进步，人们的生活水平不断提高，越来越离不开电力电子产品电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，当然任何电子设备都离不开可靠的电源，进入80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90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。 1.1 什么是开关电源 电子电源是对公用电网或某种电能进行变换和控制，并向各种用电负载提供优质电能的供电设备。它可分为线性电源和开关电源两种。应用大功率半导体器件，在一个电路中运行于“开关状态”，按一定规律控制开关，对电能进行处理变换而构成的电源，被称为“开关电源”。在实际应用中同时具备三个条件的电源可称之为开关电源，这三个条件就是:开关(电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态)、高频(电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频)和直流(电源输出是 直流而不是交流)。广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一形态的主电路都叫做开关变换电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环 节的则称开关电源。 1.2 开关电源基本工作原理 开关电源以半导体开关器件的启闭为基本原理，即通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）或者脉冲频率调制方式（PFM）控制IC和外部电路构成。 开关电源有PWM调制、FWM调制和混合调制，这里选用PWM调制。PWM型开关电源的换能电路是将输入的直流电压转换成脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压输出。 图1-1 PWM型开关电源原理框图

电子电路课程设计指导word文档

电子技术基础课程设计 （I） (基础训练部分) 张淑琴编撰 于枫校审 吉林大学电子信息工程2007年 9月

第一篇课程设计的基础知识 电子技术基础课程设计包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等教 学环节。本篇介绍课程设计的有关知识。 l-l 电子电路的设计方法 在设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择， 然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一 起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 一、明确系统的设计任务要求 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性 08、指标、内容及要求，以便明确 系统应完成的任务。 二、方案选择

这一步的工作要求是，把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各 单元功能的整机原理框图。 方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完 成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理、可靠、 经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析；最后设计出一 个完整框图。框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基 本组成和相互关系。 三、单元电路的设计、参数计算和器件选择 根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路的设计、参数计算和器 件选择。 1．单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整体设

计水平。

每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，与前 后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以 进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电 路间也要互相配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2．参数计算 (1) 元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求； (2) 元器件的极限参数必须留有足够裕量，一般应大于额定值的 1．5倍； (3) 电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3．器件选择 (1) 阻容元件的选择：电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同 1

开关电源防雷电路设计1

防雷电路开关电源防雷电路设计方案上网时间: 2010-08-30防雷电路开关电源防雷电路设计方案 雷击浪涌分析 最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论： 1)电源浪涌 电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。 美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V 的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。 2)信号系统浪涌 信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。 基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。 防雷击浪涌电路的设计 本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火。 为了实现上述目的所采取的设计方案是：将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分，电路简单，采用复合式对称电路，共模、差摸全保护，可以不分L、N端连接。使压敏电阻RV1位于贴片整流模块前端分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RV0、RV2与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，RV0与FD1串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，RV2与FD1串联主要是泄放由信号口串人24V参考电位上的能量，RV0、RV2短路失效后，FD1可将其与电源电路分离，不会导致失火现象。 RV1前端线路上串联了一个线绕电阻，当此RV1短路失效时，线绕电阻可起到保险丝的作用，将短路电路断开，压敏电阻属电压钳位型保护器件，其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的，通流量大一些的更安全、耐用，故障率低)；根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式，本电路中采用561k－10D的压敏电阻与陶瓷气体放电

开关电源电路详解

FS1: 由变压器计算得到Iin值，以此Iin值可知使用公司共享料2A/250V，设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。 TR1(热敏电阻):

电源启动的瞬间，由于C1(一次侧滤波电容)短路，导致Iin电流很大，虽然时间很短暂，但亦可能对Power产生伤害，所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻，以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A，230V/60A)，但因热敏电阻亦会消耗功率，所以不可放太大的阻值(否则会影响效率)，一般使用SCK053(3A/5Ω)，若C1电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。 VDR1(突波吸收器): 当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power的正常动作，所以必须在靠AC输入端(Fuse之后)，加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K)，但若有价格上的考虑，可先忽略不装。 CY1，CY2(Y-Cap): Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容，若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap ，AC Input若为2Pin(只有L，N)一般使用Y1-Cap，Y1与Y2的差异，除了价格外(Y1较昂贵)，绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘，绝缘耐压约为Y2的两倍，且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1)，此电路蛭蠪G所以使用Y2-Cap，Y-Cap 会影响EMI特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电及价格问题，漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。 CX1(X-Cap)、RX1: X-Cap为防制EMI零件，EMI可分为Conduction及Radiation两部分，Conduction 规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B 两种，FCC 测试频率在450K~30MHz，CISPR 22测试频率在150K~30MHz，Conduction可在厂内以频谱分析仪验证，Radiation 则必须到实验室验证，X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI防制有效，一般而言X-Cap愈大，EMI防制效果愈好(但

三相检测电路设计指引

电控设计规范三相检测电路设计指引 1.1三相交流电：由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。 1.2相电压：火线对零线的电压。 1.3线电压：火线与火线间的电压。 2总述 在三相空调室外机上，常用到三相检测电路来检测三相电的相序和缺相，以达到保护压缩机的目的。下面介绍其工作原理及注意事项。 3电路原理 3.1电路原理图 图1 3.2工作原理简介 3.2.1在了解电路工作原理之前，首先简单介绍三相交流电的知识。 所谓三相交流电是指由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。如图2所示：

图2 其三角函数表示为： 三相交流电有星型（Y）和三角形（Δ）两种接法，如图3所示： a星型接法b三角形接法 图3 星型接法采用三相四线制，有一根公共的零线；线电压是380VAC，相电压是220VAC，因此可以提供380VAC和220VAC电压，适用于三相负载平衡和不平衡的场合。目前市电是采用三相四线制的供电方式，本标准只适用于该接线方式。 三角形接法采用三相三线制，没有公共零线；只能提供380VAC线电压，一般用于三相平衡的场合。有些船舶等环境下使用，本标准不适用于该接线方式。 3.2.2从原理图1可以看到，需检测的电源是采用三相四线制方式，每一相的电压（A、B、C相和零线之间电压，220VAC）通过4007二极管和68K大功率电阻加到PC817光耦上，在正半周期光耦导通，负半周期则光耦截止；由于光耦输出端有上拉电阻，故光耦导通时芯片检测到低电平，光耦截止时芯片检测到高电平。A、B、C三相电的相差是120o，芯片检

单端正激式开关电源-主电路设计

摘要：电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠工作。目前，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相控稳压电源，并广泛应用于电子设备中。 本设计的单端正激式开关电源是一种间接直流变流技术，本设计以正激电路为主体，采用以TOPSwitch系列开关电源集成芯片TOP244Y为核心的脉宽调制电路实现交-直-交-直变流，输出稳压稳频的直流电。 关键词开关电源；正激电路；变压器；脉宽调制； ABSTRACT Power is an indispensable part of electronic equipment, its performance directly related to electronic equipment technical indicators and safe work can. At present, switching power supply for has the advantages of small size, light weight, high efficiency, low calorific value and stable performance advantages and replace traditional technology of phased manostat, and widely used in electronic equipment. The design of the single straight separate-excited switching power supply is a kind of indirect dc converter technology, this design was adopted for the main circuit, induced by TOPSwitch series of switch power integration chip TOP244Y as the core of the pulse width modulation circuit implementation delivered straight into - - - the voltage output variable flow straight, dc frequency stability. KEY WORDS Switching power supply；Is induced circuit；Transformer；Pulse width modulation 目录 前言 (1) 1. 开关电源的发展及趋势 (2)

开关电源课程设计

太原理工大学课程设计任务书

指导教师签名：日期：

前言 随着电力电子技术的发展，开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单，体积小巧等优势，广泛应用于小功率场合。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。 本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥，再与直流变压器开关管构成反激电路。通过输出反馈经UC3842控制占空比，从而使输出电压稳定。反激电路中开关管开通原边线圈储存能量，副边不导通。原边关断时，线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。输出电压反馈由TL431和光耦构成，当输出稳定时，有一个稳定的电流；当输出电压增大时，TL431分流增加，发光二极管亮度改变，使三级管电流改变，致使开关管控制导通占空比改变，从而使输出电压减小。另外，芯片UC3842引脚接一电流反馈，通过控制分压值实现截流保护，防止输出过电流。 设计中，直流变压器的设计是重点，需要计算其原边电感，原副边匝数，铁芯的选择，根据这些参数构造电路图，计算各电容电阻值及二极管承受的反压，选择合适的型号。 论文先介绍了开关电源及反激式开关电源，然后介绍器件选型，再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路，最后附表为选择时参数参考表和总电路图。

目录 前言 第一章开关电源概述 (1) 1.1开关电源综述 (1) 1.2反激式开关电源介绍 (2) 第二章总体方案的确定 (2) 2.1总体设计思路及框图 (2) 2.2仿真原理图 (3) 第三章具体电路设计 (5) 3.1EMI滤波电路 (5) 3.2整流滤波电路设计 (6) 3.3 高频变压器的设计 (7) 3.4控制反馈电路的设计 (15) 3.5保护电路的设计 (17) 3.6输出侧滤波电路设计 (18) 第四章电路仿真与结果 (19) 4.1 EMI滤波电路 (19) 4.2整流电路 (21) 4.3反激型电路 (22) 4.4反馈电路 (23) 4.5总电路 (24)

开关电源电路设计指引

电控设计规范 NCP1001PG 开关电源电路设计指引 （发布日期：2005-10-7） 1范围 本设计指引对美的变频空调室外机电控板应用的NCP1001PG 开关电源的基本原理，硬件电路的参数计算选择，相关技术要求和应用的有关问题进行了阐述。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB4706.1-2005 家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求 GB4706.32-2004 家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求 QJ/MK02.008-2003 空调器电子控制器 3定义 3.1脉冲宽度调制方式 Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制方式，简称脉宽调制（缩写为PWM）方式。其特点是固定开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比。目前，集成开关电源大多采用PWM方式。 4安森美NCP1001PG 开关电源方案简介 4.1安森美主芯片NCP1001P基本简况 主芯片NCP1001P内置集成700V高耐压开关管，采用PWM控制方式，固定100KHZ开关频率,外围器件少，设计简单的单芯片开关电源方案。整流二极管建议使用超快恢复型MUR220 (2A/200V)、MUR120(1A/200V)，可降低省耗，提高转换效率，减少噪声。（附表为主要参数）

4.2主要特征 a.宽电源输入电压范围85Vac-265Vac。 b.电源转换效率高，满载时可到达75％。 c.多路电压输出，电压稳定性好。 d.有输出过功率保护max30w和短路保护自恢复功能。 e.有输出过压保护自恢复功能（如反馈回路器件失效）。 f.有内置过热迟滞（30°自恢复保护（IC结温超过140°） g.低功待机小于0·5w 4.3安森美开关电源方案优、缺点 优点： a、外围器件少，设计调试简单。 b、该芯片相似TOP 系列，PCB布线不很严格，技术应用成熟。 c、技术支持力量较强，时间及时。 e、主程序芯片任意负载电流情况可进入睡眠状态。 f、其它空调公司有应用（如海信NCP1200） 缺点： a、过载能力设计保守，为1．25倍。 4.4美的应用的NCP1001PG 开关电源方案技术参数设计 a、输入电压：AC85V－265V

开关电源软启动电路设计

开关电源软启动电路设计 1 简介 开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流如图1所示，特别是大功率开关电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A以上。在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入。为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置的防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源正常而可靠的运行。 2 常用软起动电路 2.1 采用功率热敏电阻电路 热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性，在电源接通瞬间，热敏电阻的阻值较大，达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时，电阻发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源，由于热敏电阻的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于电源断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。

2.2 采用SCR-R电路 该电路如图3所示。在电源瞬时接通时，输入电压经整流桥VD1-VD4和限流电阻R对电容器C充电。当电容器C充电到约80%的额定电压时，逆变器正常工作，经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R，开关电源处于正常运行状态。 这种限流电路存在如下问题：当电源瞬时断电后，由于电容器C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，逆变器可能还处于工作状态，保持晶闸管继续导通，此时若马上重新接通输入电源，会同样起不到防止冲击电流的作用。 2.3 具有断电检测的SCR-R电路 该电路如图4所示。它是图3的改进型电路，VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路，时间常数RBCB的选 取应稍大于半个周期，当输入发生瞬间断电时，检测电路得到的检测信号，关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号，使逆变器停止工作，同时切断晶闸管SCR的门极触发信号，确保电源重新接通时防止冲击电流。 2.4 继电器K1与电阻R构成的电路 该电路原理图如图5所示。电源接通时，输入电压经限流电阻R1对滤波电容器C1充电，同时辅助是电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的充电电压达到继电器的动作电压时，K1动作，旁路限流电阻