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无工频变压器开关稳压电源

华中科技大学文华学院毕业设计[论文]题目:无工频变压器开关稳压电源目录摘要 (1)Abstract (2)前言 (3)1.开关电源概述 (4)1.1开关电源的发展简介 (4)1.2开关电源的分类 (5)1.3开关电源的优缺点 (6)1.4 开关电源的发展展望 (6)1.5 开关电源所用的术语 (6)1.6开关稳压电源的接地问题 (7)1.7开关稳压电源整流电路 (7)1.7.1倍流整流电路 (7)1.7.2同步整流电路 (8)1.7.3二次整流电路 (8)2. 隔离式高频开关电源 (9)2.1 隔离式开关电源输入保护器件 (9)2.2隔离单端反激式变换器电路 (10)2.2.1 单端反激式变换器电路中的开关晶体管 (11)2.2.2 单端反激式变换器电路中的变压器绕组 (11)2.2.3高频变压器的初级、次级、反馈级的确定 (12)3.串联开关式稳压电源工作原理及框图 (13)3.1 无工频变压器开关电源工作原理及框图 (14)3.1.1 隔离型DC-DC变换器——自激型单端反激式DC-DC变换器 (15)4.总体设计说明 (17)4.1设计目标 (17)4.2总体说明 (17)4.3技术方案说明 (17)5.开关电源设计的总结 (20)5.1设计实验结果分析 (20)5.2设计实验总结 (21)结束语 (22)参考文献 (23)致谢 (24)无工频变压器开关稳压电源摘要无工频变压器开关稳压电源以其独有的体积小、重量轻、效率高(包括功率因数大)、输出形式多样化(主要指路数和极性)、稳压范围宽等特点已逐步取代了传统的线性稳压电源,已被应用到与电有关的各个领域,具有十分广阔的应用前景。

本文阐述了基于自激型单端反激式隔离型DC-DC变换器电路的应用——手机万能充电器。

由于手机使用可充电的电池,便需要对电池进行充电,因此手机电池充电器是一种需求量极大的日常电子消费品,该电路具有结构简单,调试容易,工作可靠等优点,适于小功率输出的场合。

由高频功率开关管和高频变压器为核心构成了自激型反激式DC-DC变换器,通过自激型自激激励电路控制功率开关管按一定的周期“开”、“关”,并且变换器是间歇工作方式,即在50HZ交流电的正半周才工作,在负半周不工作,通过整流滤波电路,可将市电220V变成约310V的直流电压、经过由高频功率开关管和高频变压器组成的逆变电路,将310V 的直流电变成了高频变压器次级输出的频率较高的交流电,将此高频交流电经过高频整流滤波电路,可变成负载所需的低压直流电。

关键词:开关电源、无工频变压器、自激型、反激式No frequency transformer switching power supplyAbstractNo frequency transformer switching power supply with its unique small size, light weight, high efficiency (including power factor large), the output form the diversity (number and polarity of the main guiding), wide voltage range and so has gradually replaced the traditional linear power supply, has been applied to various fields and electrical-related, have very broad application prospects. In this paper, based on self-excited type single-ended flyback isolated DC-DC converter circuit applications - mobile phone universal charger. As mobile phone use rechargeable batteries, they need to charge the battery, so mobile phone battery charger is a great demand for daily consumer electronics, the circuit has simple structure and easy to work and reliable, suitable for small power the output of the occasion. By the high-frequency power switch and high-frequency transformer as the core constitute the self-excited flyback type DC-DC converter, through the self-excited-type self-excited excitation control of power switch circuit the cycle by a certain "open", "Off", and converter is the intermittent work, that is 50HZ AC positive half weeks to work in the negative half cycle is not working, through the rectifier filter circuit can be turned into electricity at about 310V 220V DC voltage, after the high-frequency power switch and inverter circuit composed of high-frequency transformer, the 310V of direct current into a high-frequency transformer secondary output high frequency AC, this high-frequency alternating current through the high-frequency rectifier circuit, low-voltage direct current into the load required .Key Words:Switching power supply、No frequency transformer、self-excited type、flyback前言电源是各种电子设备的核心,现代电子、电气设备都需要电源才能工作,电源系统出故障会使整个电子设备不能正常工作,实际中,电子设备的故障约60%来自电源系统,电源系统质量的优劣和可靠性的高低直接决定着整个电子设备的质量。

传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源,这种传统的稳压电源技术比较成熟,并且已经有了大量集成化的线性稳压电源模块,具有稳定性能好,输出纹波电压小,使用可靠等优点,但其需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器,其内部功耗大,转换效率低,一般只有45%左右。

而开关稳压电源具有内部功率损耗小,转换效率高,体积小,重量轻,稳压范围宽,线性调整率高等特点,目前已逐步取代线性稳压电源。

隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。

它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。

本文阐述了基于自激型单端反激式隔离型DC-DC变换器电路的应用——手机万能充电器电路。

它只使用了一个晶体三极管,便完成了变换工作。

可将市电220V变成约310V的直流电压、经过由高频功率开关管和高频变压器组成的逆变电路,将310V的直流电变成了高频变压器次级输出的频率较高的交流电,将此高频交流电经过高频整流滤波电路,可变成负载所需的低压直流电。

这类模拟电路的优点是结构简单,调试容易,工作可靠。

缺点是变换器的工作频率随着输出功率及输入电压的变化而变化,晶体管的集电极电流从零开始线性增长,当工作频率低时,效率较低,因此此种变换器只适合于小功率输出的场合。

且各元件参数的选取非常重要,一般先经过估算,进而由实验来确定最佳参数。

此充电器的电路主要分为两部分,以高频功率开关管Q1和高频变压器组成开关电源,六个三极管Q2~Q7组成了充电、自动检测及显示电路。

手机目前保有量极大,而且使用可充电的电池,需要对电池进行充电,故手机万能充电器需求量极大,具有较好的应用。

1.开关电源概述1.1开关电源的发展简介能源在每个国家中的地位都是举足轻重,关乎兴衰的,所以如何开发并合理利用能源是一个重要的课题。

特别对于我国这样的能源消耗大国和贫乏国,更是如此。

我国、美国和俄罗斯等大国始终把能源技术列为国家关键性的科技领域。

能源技术的其中一个重要方面就是电力电子技术,这是一门结合了微电子学、电机学、控制理论等多种学科的交叉性边沿学科,它利用功率半导体器件对电网功率、电流、电压、频率、相位进行精确控制和处理,使得电力电子装置小型化、高频化、智能化,效率和性能得以大幅度提高。

随着大规模和超大规模集成电路的快速发展,特别是微处理器和半导体存储器的开发利用,孕育了电子系统的新一代产品。

显然,那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。

取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。

隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。

它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。

早在70年代,随着电子技术的不断发展,集成化的开关电源就已被广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。

这是由于开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。

随着半导体技术的高度发展,高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。

而半导体集成电路技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成化奠定了基础,适应各类开关电源控制要求的集成开关稳压器应运而生,其功能不断完善,集成化水平也不断提高,外接元件越来越少,使得开关电源的设计、生产和调整工作日益简化,成本也不断下降。

目前己形成了各类功能完善的集成开关稳压器系列。

近年来高反压MOS大功率管的迅速发展,又将开关电源的工作频率从20kHz提高到150~200kHz,其结果是使整个开关电源的体积更小,重量更轻,效率更高。

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