高效DCDC模块电源设计

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1、目录1目的意义12题目的描述和要求23.硬件电路设计33.1DPA425简介33.2DPA425的设定53.3偏置电压的产生63.4箝位电路的设计93.5变压器的设计113.5.1AP法设计高频变压器113.5.2变压器复位电路123.5.3变压器复位的确认123.6输出电路的设计133.7反馈的设计153.7.1反馈电路原理的设计153.7.2补偿电路的设计163.8空载情况下的工作183.9布局考量194电路原理图215总结226致谢23参考文献24附录251目的意义电源是一切电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性。

2、而开关电源更为如此，越来越受到人们的重视。目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化，其功耗都比较大，要求与之配套的电池供电系统体积更小、重量更轻、效率更高，必须采用高效率的DC/DC开关稳压电源。目前DC-DC转换器普遍地应用于电池供电的设备和要求省电的紧凑型电子设备中。应用DC-DC转换器的目的是要进行电压转换,给一些器件提供合适的工作电压,保证有较高的系统效率和较小的体积。分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。对其性能要求越来越高。除去常规电性能指标

3、以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。DC/DC模块已被广泛应用于铁路通信、微波通讯、工业控制、船舶电子、航空电子、地面雷达、消防设备和医疗器械教学设备等诸多领域，其中有许多应用场合需要多路输出，如在单片机智能控制器中，单片机供电需要5V，而运放通常需要12V。在设计多路输出时，有许多地方和单路输

4、出不同，既要考虑变压器管脚限制、多副边变压器设计、各路的稳压电路实现，又要考虑每路轻载及满载的负载调整率，以及负载的交叉调节特性等。目前电力电子与电路的发展主要方向是模块化、集成化。此次设计要求设计一种DC/DC模块电源，要求此电源的输出电压和输入电压隔离，电源结构基于单端正激电路，采用单片集成电路。输入电压：24VDC（变化范围18V～36V）。输出电压：12VDC。输出最大电流：1A。效率：88%以上。242题目的描述和要求高效DC/DC模块电源设计为了提高中小功率开关电源的效率，设计了一种基于DPA425的高效小功率模块电源。围绕提

5、高效率这一目标，对变压器、输出整流、欠电压锁定、过压保护、过流保护、磁复位、输出电感及反馈环路等部分进行了优化设计。采用合理的工作磁通密度使得变压器的铁损与铜损相等，则变压器的总损耗最小，同时采用夹层绕制法将变压器的漏感控制在3％以内，也可有效降低损耗。此次课程设计的题目是设计一种DC/DC模块电源，要求此电源的输出电压和输入电压隔离，电源结构基于单端正激电路，采用单片集成电路。输入电压：24VDC（变化范围18V～36V）。输出电压：12VDC。输出最大电流：1A。效率：88%以上。243.硬件电路设计3.1DPA425简介电源的主控芯

6、片采用DPA425芯片。DPA425是PI(PowerIntegrationGmbH)公司设计的，高度集成的DC/DC电源控制芯片。它内部集成了一个200V的高频功率MOSFET，并将PWM控制、工作频率选择、输入过欠压检测、可编程电流限制、ON/OFF开关控制、外部时钟同步、软启动及关断自动重启动、热关断保护等功能集于一身。只需极少的外部元器件就可实现众多功能，不但使设计简化，节省空间，而且可降低成本。DPA425支持正激和反激工作模式，工作频率高，贴片式封装；若将外围元器件及变压器采用贴片元器件和平面变压器，并采用铝基板设计，就可实现

7、模块化设计。另外，DPA425只是DPA?Switch系列控制芯片中的一种，它最大输出70W，还有DPA423、DPA424、DPA426，输出功率分别为18W，35W，100W用户可根据需要选用。在DC-DC单端正激变换器的设计当中，DPA-Switch的产品的优势如下：•元件数目低•高效率（使用同步整流时，效率通常>91%）•内置缓启动降低了应力及过冲•内置精确的线电压欠压检测•内置精确的线电压过压关断保护•内置可调整的限流点•内置过载及开环故障保护•内置过热关断保护•在输入高压及负载瞬变情况下，可编程的占空比降低特点限制了占空比的偏

8、移程度•极好的轻载效率•可选的300kHz或400kHz的工作频率•无损耗集成的逐周期电流限制DPA426的输入电压范围为16～75V，其内部功能框图如图3-1-1所示，外形封装如图3-1-2