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开关电源大学论文

毕业论文反激式开关电源的开发系别:电子信息系专业名称:电子信息科学与技术学生姓名:学号:指导教师姓名、职称:完成日期:2015年 4 月 1日摘要近年来,开关电源应用范围越来越广泛,它以体积小,携带轻便,能量利用率高,具有特别的绿色功能,使系统在空载的或在低负载的情况下工作在节能模式,从而被广泛的运用于航天航空领域、家电、通信、仪器仪表、工业控制、医疗设备等领域,随着电子技术发展使其越来越具有发展前景。

本次研究从经济上和实用性考虑,选择了众多开关电源里的一种类型——反激式开关电源。

参数为AC220~110输入,DC13V 输出,最大输出电流达到1.5A,最大输出功率为14.5W。

噪声系数小,两种输出电压以适合在不同国家中使用。

系统由ST8853为核心的PWM 脉宽调制芯片,和结合完善的外围电路组成。

系统主要由输入端设计,高频变压器,输出端,反馈电路,控制电路五部分组成,整个电路具有短路保护,防雷,隔离高压,防触电,短路检测,输出功率和电压自动调节等功能,其稳定性和安全性高。

系统工作原理: 交流电压输入,经直流滤波后,DC-DC 变压,整流输出,后级电路通过采样电阻后放大后耦合到线性光耦合器pc817,最后反馈到到st8853检测脚,芯片输出PWM控制信号控制大功率MOS管的开关,从而稳定调节输出电压。

关键词:反激式开关电源;高频变压器;st8853ABSTRACTIn recent years, the switching power supply has got more and more wide application range, it has small volume, portable, high energy utilization, even has the special green pattern.It make the system in idle or work under low load condition in energy saving mode, which is widely used in aerospace field, home appliances, communications, instrumentation, industrial control, medical equipment and other fields, with the development of electronic technology to make it has the prospects for development.The study from the economic and practical consideration, choose one type in a number of switch power supply--the flyback type switch power supply. Parameter is AC220 ~ 110 input, DC13V output, the maximum output current is 1.5 A, maximum output power is 14.5 W. Small noise coefficient, two kinds of output voltage to suit to be used in different countries. System by the PWM pulse width modulation chip ST8853 as the core, and combined with peripheral circuit. System is mainly composed of input terminal design, high frequency transformer, output, feedback circuit, control circuit of five parts, the whole circuit has the short circuit protection, lightning protection, isolation and high pressure, prevent to get an electric shock, short circuit detection, the output power and voltage automatic adjustment function, such as its high stability and safety.The working principle of the system: the input AC voltage, DC filter, DC-DC transformer, rectifier circuit, through the sampling resistor after amplification coupled to the linear optical coupler PC817, finally feedback to st8853 feet, PWM chip output control signal to control the switch of high power MOS tube, in order to stabilize the output voltage regulationKeywords: Flyback switching power supply; high frequency transformer; st8853目录1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2开关电源的发展前景 (1)1.3研究意义 (2)1.4本课题要求及主要研究内容 (2)2反激式开关电源的理论基础 (3)2.1开关电源的概念 (3)2.2反激式开关电源的原理 (3)2.3正激式和反激式开关电源的区别 (3)2.4反激式开关电源的优点 (4)2.5反激式开关电源的缺点 (4)3硬件系统的基本设计 (5)3.1硬件系统的基本设计思路 (5)3.2输入端的电压浪涌抑制设计和分析 (5)3.2.1浪涌抑制器(压敏电阻)-7D471 (6)3.3输入回路短路保护的设计和分析 (6)3.3.1短路保护器件——保险管 (6)3.4安规电容滤波电路的设计和分析 (7)3.4.1安规电容 (8)3.4.2安规电容与普通电容的区别 (8)3.5共模电感组成的EMI抑制电路 (8)3.5.1共模电感的理论知识 (9)3.5.2共模电感和差模电感的区别 (9)3.6前级整流滤波电路的设计和分析 (9)3.6.1整流电路器件的选型 (10)3.7隔离变压器的设计和分析 (10)3.8输出端的滤波电路设计原理 (11)3.8.1铁芯电感的滤波原理 (12)3.8.2PI型滤波器 (12)4核心电路设计原理和分析 (13)4.1反馈电路的设计和分析 (13)4.1.1TL431可控硅 (13)4.1.2密勒补偿 (14)4.1.3光耦隔离器PC817 (14)4.2开关电源PWM控制原理和分析 (14)4.2.1ST8853芯片原理 (15)4.2.2ST8853芯片内部工作原理介绍 (15)5电路的调试和总结 (17)5.1焊接中出现的问题 (17)5.1.1启动电阻焊错 (17)5.1.2LF2电感虚焊 (17)5.2电路的测试 (17)5.2.1测试中遇到的问题 (17)5.2.2测量结果 (17)5.3结论 (18)参考文献 (20)致谢 (21)1 绪论开关电源自20世纪问世以来,便迅速发展。

开关电源以功耗低、效率高等的优点闻名各行各界。

虽然国内开关电源起步比较晚,但是通过近几十年电子技术的高速的发展,慢慢的跟上了国际发展的步伐。

开关电源是利用现代电子电力技术,采用大功率半导体器件如(MOS管,SCR,IGBT等)作为开关,通过PWM脉宽调制芯片控制开关晶体管开通和关断的占空比,来调整系统的输出电压,来维持电源的稳定输出。

在八十年代计算机电源率先开关电源化,在进入九十年代后开关电源早已广泛应用在各种电子设备中。

开关电源框架一般由MOSFET和IC脉冲宽度调制控制构成。

开关电源和线性电源相比,两者的成本都随着输出功率的增大而增大,但两者增长速率不同。

随着国内外电子电力技术的发展和创新,使的开关电源技术高速发展,开关电源的成本不但降低,从而给开关电源的发展提供了广阔的空间。

使得得开关电源被广泛的运用在家电、通信、仪器仪表、工业控制、医疗设备航天航空等领域。

1.1研究背景目前,开关电源行业已经进入一个全新的发展阶段。

各种高新技术的不断出现,新的工艺被普遍应用,新产品层出不穷。

随着电子行业的高速发展,电源适配器是电子产品不可缺少的组成部分。

其性能优劣直接关系到电子设备的各项技术指标,电子产品性能的表现越来越依赖有一个稳定的电源供电。

对电源行业的要求越高,对开关电源提出要求也越来越高,目前开关电源能量利用率普遍不高,EMC辐射大,噪声大,这些问题有待未来新技术来解决。

1.2开关电源的发展前景大功率高频开关管(如MOSFFT)的运用,开关频率由以前的几十Hz的频率发展到现在的上百千Hz,功率由刚开始的几瓦提高到现在的上百甚至上千瓦,能量利用率由原来的50%发展到现在最大可达90%以上,开关电源的功率仍还在不断的增大。

由于开关电源高效,节能,小型化,低成本等的优点,受到各行各业技术人员的青睐。

高频技术的发展,玩美的运用在开关电源上,高频技术的运用使开关电源小型化,微型化,并使开关电源进入到更广泛的应用领域,特别是运用在高新技术领域。

新型半导体材料的研制是开关电源发展的龙头,各种高技术的出现推动了开关电源的小型化、轻便化,智能化。

随着节能环保的提倡,各式各样的开关电源蓬勃发展,为开关电源的发展注入了新的活力。

目前开关电源的发展方向是高频化、高性能、抗干扰、低功耗、低EMC辐射、低噪声和电路模块化。

由于开关电源小巧轻便安全,它的关键技术是高频技术的不断创新,国内外开关电源制造商在不断的寻求新的技术去改善当前开关电源的不足之处,特别是改善开关电源整流器件的铁损耗,并在功率铁氧体材料上改进创新,以为了在高频率下和较大磁通密度下获得更高的磁通性能,各种滤波电容小型化小型化也是一项非常关键的技术。

各种布线技术和制造工艺进步也促成开关电源高频化的发展,SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的发展,在PCB板两面布置元器件,为开关电源的轻便化提供了技术支持。

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