开关电源的设计与实现.doc

1、本科生毕业论文(设计)开关电源电路的设计与实验院系名称姓名学号专业指导教师 年4月29日本科毕业设计开题报告选 题开关电源电路的设计与实现院 系信息科学与技术专 业电子信息工程学生姓名 指导教师 本选题的意义及国内外发展状况： 人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（MnZn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大

2、磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。开关电源高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，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阔的发展空间。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业

3、有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路。研究内容：1开关电源的国内外发展状况2开关电源的基本原理3开关电源的电路结构4开关电源的元件参数确定及选取5开关电源的硬件设计与实现研究方法、手段及步骤：1查阅开关电源相关的书籍，配合查阅网上资料2. 原理图设计：针对本设计进行相关硬件的原理设计3. 抗干扰设计与优化4用Protel软件绘制原理图以及制作PCB板5对电路板进行调试参考文献：1 康华光.电子技术基础模拟部分（第四版）M. 高等教育出版社，1998.2 (美) Raymond A. Mack Jr. 开关电源入门M.人民

4、邮电出版社，2007.3 陈学平，兰帆，胡勇.Protel 2004 电路设计与电路仿真M.清华大学出版社，2007.4 王兆安，黄俊.电力电子技术M.机械工业出版社，2000.5 Michael Lawrenc Smith. Digital machine tool systems researchM. Electronics Press, 2004.6 倪海东，蒋玉萍.现代电源设计与应用丛书（开关电源专用电路设计与应用）M.中国电力出版社，2008.7 （美）玛尼克塔拉（Maniktala,S.），王志强，郑俊杰.开关电源设计与优化M.电子工业出版社，2006.8 赵同贺.开关电源设计技术

5、与应用实例/电能变换与应用丛书M.人民邮电出版社，2007.9 王水平. PWM控制与驱动器使用指南及应用电路M.西安电子科技大学出版社，2005.10 邱关源.电路（第四版）M.高等教育出版社，1999.11 吴良斌.现代电子系统的电磁兼容性设计M.国防工业出版社，2004.摘 要人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展，所以电源管理技术变得至关重要。在这种情况下，设计开发高效率、高频、小体积的DC/DC开关电源，无论是从经济角度，还是从科学研究上来讲都是很有价值的

6、。本文对开关电源的发展历史、当下发展状况以及发展的技术作了简要的介绍，随后阐述了降压型可调DC/DC转换器（降压斩波电路）的设计方案及其工作原理，描述了DC/DC转换器的控制方法脉宽调制控制（PWM）。在此基础上设计了一款基于电压控制模式的PWM降压型DC/DC开关电源，设计的内容包括主电路的设计、控制及驱动电路的设计、保护电路的设计并给出设计参数，最后抗干扰与优化设计。本论文的设计主要应用于电动车降压供电，笔记本电脑供电以及作为实验电源使用。关键词：DC/DC降压斩波电路；脉宽调制控制（PWM）；抗干扰Abstract People in the switching power supply

7、 technology is related to the developmentside of power electronic devices, switching frequency conversion technology development side, the two promote each other to promote the switching power supply to more than two-digit annual growth rate toward the light, small, thin, low noise,high reliability,

8、 interference direction. Therefore, power management becomes critical. In this case,Design and development of high efficiency, high frequency, small size DC/DC switching power supply chip, either from the economic point of view, or from scientific research are of great value in terms. This article o

9、n the history of development of switching power supply, current development and the development of the technology are briefly introduced, Then described a step-down DC/DC converter with adjustable (step-down chopper circuit) design and its working principle, describes the DC/DC converter control met

10、hod - Pulse Width Modulation (PWM). On this basis, designed a model based on voltage control PWM step-down DC/DC switching power supply, Main circuit design includes the design, control and drive circuit design, the protection circuit design parameters are given, the last anti-jamming and optimizati

11、on. This thesis is mainly used in electric cars buck power supply, laptop power supply as well as experimental use.Keywords: DC/DC step-down chopper；Pulse width modulation control (PWM)；Interference 目 录前 言1第一章 开关电源的概述31.1 开关电源的定义31.2 开关电源与线性电源的区别31.2.1 线性电源的概述31.2.2 开关电源与线性电源的对比31.3 开关电源的发展史41.4 开关电

12、源发展技术41.5 国内开关电源的市场情况5第二章 总体方案设计与基本工作原理62.1 电子元器件的识别、检测62.1.1 场效应管62.1.2 变压器72.1.3 电感72.1.4 电流互感器72.1.5 电源控制芯片UC384X系列72.2 开关电源总体方案设计82.2.1 开关电源的工作流程82.2.2 电路的总体方案82.3 开关电源基本工作原理92.3.1 PWM型降压型DC/DC的开关电源工作原理92.3.2 输出电压滤波电路原理11第三章 电路设计及元器件参数的确定153.1 本论文设计要求153.2 主电路设计153.2.1 主电路原理图设计153.2.2 降压电路参数的确定1

13、63.2.3 储能滤波电感的计算及分析163.2.4 储能滤波电容的计算及分析183.2.5 主电路元器件的选取203.3 控制电路及驱动电路设计203.3.1 控制芯片的简化方框图及引脚介绍203.3.2 控制电路及驱动电路原理图设计223.4 保护电路设计23第四章 抗干扰设计与优化244.1 电路抗干扰设计与优化244.1.1 变压器的磁芯要求244.1.2 滤波电感的磁芯要求244.2 PCB板抗干扰设计与优化254.2.1 全部元器件布局原则254.2.2 高频信号的干扰屏蔽25第五章 PCB板的制作及调试275.1 原理图的绘制275.2 PCB板的制作275.3 调试275.3.

14、1 UC3845的判断鉴别275.3.2 白盒测试285.3.3 纹波参数的测试305.3.4 调试总结与分析30结 语31附 录32参考文献34致 谢35VII1 引言随着电力电子技术的飞速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。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。 开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC/DC，即整流)，直流到交流(DC/AC，即逆变)，交流到交流(AC/AC，即变压)，直流到直流(DC