开关电源设计报告

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1、前言随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。近年来,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。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。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断

2、地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关稳压电源，其系统硬件由三个环节组成，即整流滤波环节、直流-直流升压变换（DC-DC）环节、以及测控与键盘显示环节。1.开关电源基本组成图中DC/DC变换器是开关电源电路的核心部分，其作用是将固定输入的直流电压U1变换成可变的直流电压，也称为直斩波器。开关电源采用功率半导体作为开关器件，通过周期性控制开关通断，调节环路控制信号的占空比来调整输出电压。常用控制方式有脉宽常用控制方式有脉宽调制(PWM)、脉频调制(PFM)PWM与PFM混合式,其中最常用的是PWM。单片开关式DC/DC

3、电源变换器L4978内含误差放大比较器、脉宽调制器、驱动器等电路,适宜构成高效、小体积的仪器仪表的开关电源。2.L4978芯片的特性及工作原理2.1L4978芯片介绍L4978是意－法半导体有限公司生产的单片开关式稳压器，它采用8脚双列直插式DIP-8封装，外形与常见的运放4558相同，它的最大输出电流可达2A，最大输出功率400W，输入电压范围8-55V，输出电压调节范围3.3-50V，内部集成了3.3V基准电压源、锯齿波信号及时钟信号振荡器、误差放大器、脉宽调制器、功率输出级和各种保护电路，在芯片内部集成了一只N沟道DMOS功率开关管，其开关速度极快，可在高

4、频下工作。L4978的引脚排列图如图所示2.2L4978芯片特性单片开关式集成DC/DC电源变压器L4978是一种新型高效节能稳压电源，它内部集成了3.3V准基电压源、锯齿波信号及时钟信号振荡器、误差放大器、脉冲调制器、功率输出级和各种保护电路。L4978芯片输入电压的允许范围宽，消耗低。此芯片内还集成了高速DMOS功率开关管、专门驱动开关管以及软启动、禁用等功能，提高了电源的效率和系统安全性。2.3L4978工作原理芯片4脚输出电压UO,经外接取样电阻R3、R4分压后(见图3),反馈至8脚的误差放大器反相端,与加在同相端的3.3V基准电压相比较,得到误差电压U

5、r,由Ur的幅度控制PWM比较器输出的脉冲宽度UPWM,最后由功率放大器和降压电路,输出稳定直流电压。3.L4978开关电源电路图3L4978开关电源原理图电路原理如下：C1为输入滤波电容，C2为高频滤波电容，R1、C3是振荡电阻与振荡电容，C4为软启动电容，R2和C5构成误差放大器的频率补偿网络，C6是自举电容，VD为续流二极管，采用SB560的肖特基二极管。电感L为储能元件，可选用直径为22mm的高频磁环，用外径为10mm的高强度漆包线沿磁环的圆周方向均匀绕40T左右。电路工作时，功率脉冲调制信号从IC的14脚输出，在信号的正半周时，向负载供电，同时将电能储

6、存在L和C7中，此时VD截止。在功率脉冲调制信号的负半周，VD导通，储存在L中的电能就经过VD所构成的电路继续向负载供电，维持输出电压不变。芯片4脚输出电压U0，经外接取样电阻R3、R4分压后，反馈至8脚的误差放大器反相端，与加在同端的3.3V基准电压相比较，得到误差电压Ut，由Ut的幅度控制PWM比较器输出的脉冲宽度UPWM,最后由功率放大器和降压电路输出稳定直流电压。电阻R1和电容C3决定了系统的工作频率，L4978最高允许频率为500Hz。电阻R3和R4构成电压反馈回路，分压比决定输出电压的高低。R4的阻值为4.7K,调整R3的阻值，可改变输出电压。输出电

7、压与R3阻值关系见下表V0/VR3/KR4/K3.304.75.12.74.712124.715164.718204.724304.74.L4978开关电源电路设计4.1整体分析步骤①分析任务，准备资料。包括原理图分析，元器件资料准备，明确设计要求，例如散热要求、机械防护要求、电磁兼容性要求、电路板尺寸要求、特殊加工要求等；②建立项目文件夹，明确保存路径；③准备元器件。④制作原理图。根据项目规模划分单元，确认是否需要制作层次原理图及其层次划分；4.2元器件清单元器件序号参数值元器件封装R120KAXIAL-0.4R2、R39.1KAXIAL-0.4R44.7KA

8、XIAL-0.4C1、C