批次《电源技术》大作业题目及要求

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1、网络教育学院《电源技术》课程设计题目：学习中心：层次：高中起点专科专业：年级：年春/秋季学号：学生：辅导教师：完成日期：年月日摘 要本论文围绕当前流行的单片开关电源芯片进行的小功率通用开关稳压电源的设计与制作。该开关电源共选用3片主要的集成电路——TOP246Y型6端单片开关电源、线性光耦合器PC817A及可调式精密并联稳压器TL431。利用TOP246Y型6端单片开关电源的PWM技术控制开关的占空比来调整输出电压的，以达到稳定输出的目的。设计主要完成的内容有：（1）根据设计需要选择开关电源电路；（2）设计输入整流滤波电路，并确定相关器件参数；（3

2、）基于TOP246Y的开关电源设计（4）设计高频变压器，计算确定变压器的变比与绕线匝数；（5）设计输出整流滤波电路，并确定相关器件参数； 关键词：单片开关电源；PWM；占空比；高频变压器1.1.1开关电源的基本工作原理开关稳压电源的电路原理框图如图1.1.1所示。ACDCDC比较器脉宽调制取样器振荡器基准电压输入整流滤波功率转换电路高频变压器输出整流滤波控制电路图1.1.1开关电源电路框图交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压通过功率转换电路进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤

3、波变为所需要的直流电压。反馈控制电路为脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前己集成化，制成了各种开关电源专用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。1.2.1开关电源的种类选择1.单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图1.2.1所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，副边上没有电流通过，能量储存在高频变压器的初

4、级绕组中。图1.2.1单端反激式开关电源2.单端正激式开关电源单端正激式开关电源的典型电路如图1.2.2所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感L储存能量：当开关管VT1截止时，电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。图1.2.2单端正激式开关电源3.自激式开关稳压电源自激式开关稳压电源的典型电路如图1.2.3所示。自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作用，也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输入和输出相互隔离的优

5、点。这种电路不仅适用于大功率电源，亦适用于小功率电源。图1.2.3自激式开关电源本设计旨在设计并制作出一种额定输出功率为60W的通用的小功率开关电源，主要采用TOP246Y、PC817A、TL431等专用芯片以及其他的电路元件相配合，使设计出的开关电源具有自动稳压功能。因此，本设计就选择了基于TOP246Y的单端反激式开关电源。2.1开关电源的基本技术指标（1）交流输入电压UACI：220V（85V～265V）；（2）电网频率：50Hz；（3）开关电源f：132kHz；（4）输出直流电压Uo：9V、12V；（5）输出额定电流Io：3A、2.4A；（

6、6）额定输出功率Po：60W；（7）负载调整率SI：-4%～+4%；（8）电源效率H：高于84%（当交流电压UACI=85V时，满载效率可达85%；当UACI=230V时，电源效率高达90%）；（9）空载功率损耗：低于0.52W（UACI=230V时）；（10）输出纹波电压：不高于120mV（峰—峰值）。2.2开关电源电路中关键元器件的选择随着PMW技术的不断发展和完善，开关电源得到了广泛的应用，以往开关电源的设计通常采用控制电路与功率管相分离的拓扑结构，但这种方案存在成本高、系统可靠性低等问题。美国功率集成公司POWERIntegrationIn

7、c开发的TOPSwitch系列新型智能高频开关电源集成芯片解决了这些问题，该系列芯片将自启动电路、功率开关管、PMW控制电路及保护电路等集成在一起，从而提高了电源的效率，简化了开关电源的设计和新产品的开发，使开关电源发展到一个新的时代。本次设计就是针对TOPSwitch的第三代产品TOP246Y型6端单片开关电源，并根据设计条件选择线性光耦合器PC817和可调式精密并联稳压器TL431来设计单端反激式开关电源。2.2.1TOP246Y型6端单片开关电源3.2.1.1TOP246Y： 图2.2.1.1TOP246Y外形及管脚图。2.2.2线性光耦合器

8、PC817图2.2.2.1PC817内部框图2.2.3可调式精密并联稳压器TL431图2.2.3.1三端稳压器TL431的