开关电源μPC1094C芯片电路设计

目 录

1 绪 论 .................................................................................................................................. 1

1.1 开关电源及其发展趋 ................................................................................................ 1

1.1.1 国内开关电源的发展概况 .......................................................................... 2 1.1.2 国外开关电源的发展概况 .......................................................................... 3 1.2 题目研究方法与价值 ................................................................................................ 5 2 开关电源几种电路拓扑图 .................................................................................................. 8

2.1 降压型（Buck）变换器 ............................................................................................ 8 2.2 升压型（Boost）变换器 ........................................................................................... 9 2.3 极性反转升降压（Buck——Boost）变换器......................................................... 11 2.4 Cuk变换器............................................................................................................... 12 2.5 单端正、反激式变换器 .......................................................................................... 14 2.6 推挽变换器 .............................................................................................................. 15 2.7 半桥、全桥变换器 .................................................................................................. 16

2.7.1 半桥变换器 ................................................................................................ 16 2.7.2 全桥变换器 ................................................................................................ 17

3 恒流开关电源设计 ............................................................................................................ 19

3.1 电源技术要求 .......................................................................................................... 19 3.2 开关电源设计步骤 .................................................................................................. 19 3.3 变压器设计 .............................................................................................................. 22

3.3.1 输出变压器次级电压U2计算 .................................................................. 22 3.3.2 初、次线圈计算 ........................................................................................ 22 3.4 输出滤波器的设计 .................................................................................................. 23

3.4.1 输出扼流圈的电感值设计 ........................................................................ 23 3.4.2 输出滤波电容的确定 ................................................................................ 24 3.4.3 滤波器电阻设计 ........................................................................................ 24 3.5 复位电路计算 .......................................................................................................... 25

3.6 功率开关管选择 ...................................................................................................... 26 3.7 输出二极管的选择 .................................................................................................. 27

3.7.1 整流二极管VD1选择................................................................................ 28 3.7.2 续流二极管VD2选择................................................................................ 28 3.8 恒流输出电路设计 .................................................................................................. 28

3.8.1 恒流输出原理 ............................................................................................ 28 3.8.2 恒流输出计算 ............................................................................................ 29 3.9 缓冲吸收电路设计 .................................................................................................. 30 3.10 控制电路设计 .......................................................................................................... 31 3.11 PCB板布线 ...............................................................................错误！未定义书签。 4 电路仿真 ............................................................................................错误！未定义书签。

4.1 仿真原理图 ..............................................................................错误！未定义书签。 4.2 进行各项参数与波形仿真测试 ..............................................错误！未定义书签。

1 绪 论

1.1开关电源及其发展趋

开关稳压电源简称开关电源 (Switching Power Supply)，因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名。它是利用现代电力电子技术，通过控制开关管通断的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源，具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、纹波小、噪音低、智能化程度高、易扩容等优良特性[1]，广泛应用在诸如计算机、彩色电视机、程控交换机、摄像机、VCD、电子游戏机等电子设备上。随着电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性，因此，开关电源将逐渐取代使用工频变压器的线性稳压电源。

开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。信息技术 (IT)的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展，两者相辅相成才有了现今蓬勃发展的信息 产业和电源产业。从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，而电源技术和 产业对提高一个国家劳动生产率的水平，即提高一个国家单位能耗的产出水平，具有举足轻重 的作用。而在这个方面我国与世界先进国家的差距很大，作为一个电源工作者，应该不仅只局限于完成当前的本职工作，还必须通过各种信息渠道及时搜索和掌握电源技术最新发展方向与 电源相关的元器件、原材料的最新发展动态，及时吸取国内外先进的薄膜工艺、厚膜工艺、集成化工艺等，只有这样才能设计出世界上一流的电源产品。