基于串联型开关稳压电源的研究

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1、分类号密级UDC电子技术课程设计论文基于串联型开关稳压电源的研究学生姓名学号指导教师臧爱云牛炯院、系、中心工程学院自动化及测控系专业年级2013级自动化论文答辩日期2015年9月8日中国海洋大学基于串联型开关稳压电源的研究完成日期：指导教师签字：答辩小组成员签字：摘要基于串联型开关稳压电源的研究摘要I开关电源是相对线性电源而言的，线性电源是利用功率半导体器件的线性工作区，通过调节线性阻抗来达到调节输出的目的；而开关电源是利用功率半导体器件的饱和区通过调整开关管开通时间或频率来达到调节输出的目的。开关型稳压

2、电源效率较高，体积小。开关稳压电源由调整管T及其开关驱动电路（电压比较器）、采样电路、三角波发生电路、基准电压电路、比较放大电路、滤波电路组成。通过采样电路将UO反馈回来，经过误差放大器可实现稳压目的。通过调节采样电阻，可产生可调PWM波，从而实现输出电压可调。本次电子课程设计采用Multisim11.0进行仿真，经过仿真实现了输出电压在5-15V可调。仿真过程中开关稳压电源效率可达90%以上。关键词：串联型；稳压电源；开关管；负反馈；Multisim11.0目录摘要I1绪论11.1目的与意义11.2开关

3、型稳压电源的优缺点11.3开关电源设计要求21.4开关型稳压电源组成部分22开关电源基本电路42.1电路结构42.2电感电流工作模式42.2.1电感电流连续条件下工作原理42.2.2电感电流断续条件工作原理62.2.3滤波电感L的计算62.3电感L、电容C滤波原理72.3.1电解电容的特性72.3.2电容电感组成的滤波电路93三角波发生电路及基准电压电路103.1三角波发生电路103.1.1三角波发生电路原理103.1.2三角波发生电路参数计算113.2基准电压电路124取样比较电路、保护电路、PI电路1

4、44.1取样比较电路144.2过流保护电路154.3PI电路165开关电源的效率175.1效率的测量175.2引起开关电源效率降低的原因175.3提高效率的方法176结束语19参考文献20致谢21附录221绪论1.1目的与意义开关型稳压电源与线性稳压电源虽然都是电子线路反馈控制技术，实现电源输出量的稳定，但其工作原理是截然不同的，对线性串联稳压电源而言输入或输出量变化时，通过电子线路中的负反馈控制，线性连续调节功率管的的管压降达到稳定量的输出。而开关电源虽然同样需要电子线路中的负反馈控制，但这种控制是通过

5、调节功率开关管的导通或截止时间或开关频率来达到输出量的稳定。开关功率器件在触发脉冲的作用下一个周期内交替导通与截止，一部分时间处于饱和导通状态另一部分时间处于完全截止状态。开关电源功率器件的控制量是一个开关量，处于开关两种工作状态，是一个非线性系统，而线性电源功率器件的控制量是一个线性连续变量，器件工作于线性放大状态，是一个线性系统。本次模拟电子课程设计的意义在于，通过设计一个开关电源，我们能将所学的模电知识应用实际生活中，同时加深了我们对这门课的了解。1.2开关型稳压电源的优缺点开关电源是利用功率半导体

6、器件的饱和区通过调整他的开通时间或频率来达到调节输出的目的。其优点是：1)功耗小，效率高。开关稳压电源电路中，晶体管V在激励信号的激励下，它交替地工作在导通—截止和截止—导通的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz左右。电源的效率可以大幅度地提高，其效率可达到80%。2)体积小，重量轻。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了较大的散热片。所以开关稳压电源的体积小，重量轻。3)稳压范围宽。从开关稳压电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿。所以

7、开关电源的稳压范围很宽，稳压效果很好4)滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少。开关稳压电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz。其缺点是：1)开关电源的由于功率和磁心变压器以及控制方式的特点，导致电磁干扰大，纹波系数大。271)因为开关电源体积小，加上很多开关电源设计存在问题，致使很多元器件挤在一起，影响了散热，使开关电源使用寿命大大降低。1.1开关电源设计要求设计并制作如图1-1所示的开关稳压电源。图11设计串联型开关稳压电源，Vin=9~15V，电压变化范围＋15%～－15%条件下：

8、　　a．输出电压可调范围为+3V～+12V　　b．最大输出电流为2A　　c．电压调整率≤1%（输入电压变化范围＋15%～－15%下，空载到满载）　　d．纹波电压（峰-峰值）≤50mV（最低输入电压下，满载）　　e．效率≥60%（输出电压10V、输入电压12V下，满载）　　f．具有过流及短路保护功能图1-1为题目所给出的框图，如图所示，先经过变压器把220V交流电降压为18V，然后再经过整流，滤波将交流电转化为直流电，再经过DC