一种新型高精度开关电源的设计

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1、一种新型高精度开关电源的设计一、目的1、提高学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力；2、培养学生知识应用能力、动手能力、创新能力、文字表达能力等，为今后的学习和工作打下良好的基础；3、培养学生认真负责的工作态度。二、主要内容1、介绍开关电源的研究发展历史及现状，阐述本文的研究意义；2、分析反激式、半桥式开关电源的基本原理，以LD7535、L6599A为控制核心，设计系统硬件电路；3、考虑影响电源输出精度的原因，并设计相关电路进行改进；4、实物制作，测试相关参数。课题的根据：1）设计方案（设计用到的主

2、要工具、预期实现的功能及参数要求、主要功能模块等）。2）口己的见解（主耍是对设计方案的制定、设计难点及解决办法、设计创新方面的思考）。1.设计方案1・1设计用到的主要工具本设计用到的主要工具为AltiumDesigner,E提供了唯款统的应用方案，其综合屯子产品一体化开发所需的所冇必须技术和功能。AltiumDesigner在单一设计环境屮集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开发以及PCB版图设计、编辑和制造。并集成了现代设计数据管理功能，使得AltiumDesigner成

3、为电子产品开发的完整解决方案一一个既满足当前，也满足未来开发需求的解决方案。1.2预期实现的功能及参数要求口前，开关电源发展迅速，已经逐步代线性电源普及于各种电子产品领域。市场对开关电源的要求也越來越高，从传统的小体积、高效率发展到高精度，低功耗，高PF值。本设计正是基于以上要求设计的新型开关电源，其主耍具有以下优势及实际意头:（1）稳压范围宽，线性调整率高：开关稳压电源的输出电压是由PWM驱动信号的占空比来调节的，输岀电压由于输入信号电压的变化而引起的不稳定，可以通过调节脉冲宽度或脉冲频率来进行补偿

4、。典型输入电压范围为90V—260V,在输入工频电网电压变化较大时，它仍能够保证有非常稳定的输出屯压。因此，开关稳压电源除具有稳压范围宽的优点外，还具有稳压效果好和线性调整率高的优点。（2）输出精度高，纹波小：开关电源输岀端屮对波纹幅值的影响主要包括输入电源的噪声和高频信号噪声。开关电源屮对直流输入进行高频的斩波，然后通过高频的变压器进行传输，在这个过程中，必然会掺入高频的噪声干扰。还有功率管器件在开关的过程中引起的高频噪声。在输出端采用兀型滤波的方式，可滤除高频噪声。在反馈环节中采用TL431与PC

5、817组成的反馈冋路，可以非常精确的控制输出端电压。（3）PF值高，不会对电网产生谐波污染：一般开关电源的滤波电路是由单电容和电感组成的，由此引发出开关电源功率因数低的问题，原因是只有在正弦交流电压的瞬时值高丁•直流电压时，电网电压才对滤波电容充电，充电吋间短，充电电流是尖峰状，偏离了止弦波。有源功率因数校止器以反激式为基木电路，釆用双环控制调节占空比使电路输岀电压稳定，使输入电流紧随输入电压变化，功率因数达到或接近1的水平，效果非常明显。（4）有较好的保护措施，待机功耗低：保护功能主要有，输入端过压

6、保护、输入端过流保护、输出端过流保护、输出端过压保护、输出端过载保护、输出端短路保护等。1・3主要功能模块（1）拓扑结构，设计开关电源首先要考虑的是选用合适的拓扑结构。拓扑结构类型选择与电源各个组成部分的布置有关，这种布置与电源可以在何种坏境下安全工作以及可以给负载提供的最大功率密切相关。这也是设计中性能价格折中的关键点。每种拓扑都有口己的优点，有的拓扑可能成木比较低，但输出的功率受到限制；而自的可以输岀足够的功率，但成本比较高等。（2）功率校•正技术，传统的开关电源存在一个致命的弱点：功率因数低，一

7、般只有0.45〜0.75,而口其无功分量基本上为高次谐波。高次谐波的危害在很多电器设备中会造成致命的影响。区别丁传统的开关电源，新型的开关屯源采用功率因数校正电路，以提高电路的效率，减小谐波的影响。常规开关电源的功率因数低的根源是整流电路后的滤波电容使输出电压平滑，使输出电流变为尖脉冲。如果整流电路后而不加滤波电路，仅为电阻性负载时，输入电流即为正弦波，并且与电源电压同相位，功率因数则为U于是功率因数校正电路的基木思想是将整流器与滤波电容隔开，使整流电路由电容性负载变为电阻性负载。（3）反馈电路，在过

8、去的普通开关电源设计屮，通常采用将输出电压经过误差放大后直接反馈到输入端的模式。这种电压控制的模式在某些应用中也能较好地发挥作用，但随着技术的发展，当今世界的电源制造业大多已釆用一种有类似拓扑结构的方案。此类结构的开关电源有以下特点：输岀经过TL431（可控分流基准）反馈并将误差放大，TL431的沉流端驱动一个光耦的发光部分，而处在电源高压主边的光耦感光部分得到的反馈电压，用来调整一个电流模式的PWM控制器的开关吋间，从而得到一个稳定的直流电压输出。2.