单端反激式开关电源研究与设计

发布时间：2017-06-22 18:13

  本文关键词：单端反激式开关电源研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电源是保证电气设备正常、可靠、稳定工作不可或缺的重要组成部分,其中开关电源以高效、节能、轻便等优势成为研究的热点。随着电力电子技术的发展、功率器件的革新、芯片集成化和电源模块化技术的深入,更小损耗、更加经济、更实用化的开关电源正在得到广泛应用。本文设计了一款单端反激式小功率开关电源。 在深入研究分析开关电源相关理论和关键技术的基础上,完成单端反激式开关电源系统设计;完成具体模块电路详细设计,包括EMI滤波电路、高频变压器、前级保护和整流桥电路、无源钳位RCD电路、SR电路、控制环路以及输出端滤波电路等;合理选择、设计和分配了开关电源各电路参数;设计出电路原理图;通过Cadence 16.2对电路进行建模与仿真,验证了电源设计参数的合理性;根据设计规范制作出PCB,并组装出电源样机;最后对设计的样机进行测试验证。 开关电源样机输出电压准确度分别为0.78%(5V)、0.42%(12V)、0.5%( - 12V),均在1%误差范围之内,电压稳定性较高;输出负载调整率分别为2%(5V)、2.17%(12V)、2.25%( - 12V),符合小于等于- 3%的要求;输出电压纹波分别为24mV(5V)、34mV(12V)、36mV( - 12V),纹波较小,符合设计规范小于50mV的要求;纹波系数分别为0.48%(5V)、0.28%(12V)、0.3%( - 12V),均小于1%的标准;经测试高频变压器各项指标符合设计要求,且发热量较小。样机整体测试结果表明,电源各项指标均符合要求,输出稳定,性能良好。
【关键词】：反激式 EMI 高频变压器 SR 纹波
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 开关电源及发展现状8
• 1.2 课题背景和研究意义8-9
• 1.3 本文主要工作和内容安排9-12
• 第二章 单端反激式开关电源系统级分析12-18
• 2.1 电源设计指标12
• 2.2 主电路拓扑12-14
• 2.2.1 工作过程分析12-13
• 2.2.2 工作方式选取13-14
• 2.3 控制电路分析14-16
• 2.3.1 PWM脉冲宽度调制14-15
• 2.3.2 PFM脉冲频率调制15
• 2.3.3 PWM-PFM脉宽脉频综合调制15-16
• 2.4 系统整体架构16-17
• 2.5 本章小结17-18
• 第三章 单端反激式开关电源电路级设计18-52
• 3.1 EMI滤波器设计18-21
• 3.1.1 EMI分析18-20
• 3.1.2 EMI滤波器参数设置20-21
• 3.2 高频变压器设计21-32
• 3.2.1 估算输出和输入功率21-22
• 3.2.2 计算最小和最大直流输入电压及电流22
• 3.2.3 计算脉冲信号最大占空比22
• 3.2.4 估算峰值电流和纹波电流22-23
• 3.2.5 磁芯尺寸确定方法23-27
• 3.2.6 AP法参数设计27-32
• 3.3 前级保护和整流桥电路32-34
• 3.3.1 保护电路选择32-33
• 3.3.2 整流桥参数设计33-34
• 3.4 无源钳位RCD电路设计34-37
• 3.4.1 漏感抑制34
• 3.4.2 无源RCD钳位电路分析34-36
• 3.4.3 无源RCD钳位电路参数设计36-37
• 3.5 TOP243Y分析及外围电路设计37-40
• 3.5.1 TOP243Y功能分析37-38
• 3.5.2 TOP243Y工作原理分析38-40
• 3.5.3 TOP243Y外围电路设计40
• 3.6 SR电路设计40-46
• 3.6.1 SR技术分析40-42
• 3.6.2 SR驱动方式42-43
• 3.6.3 SR电路分析43-45
• 3.6.4 SR参数设计45-46
• 3.7 控制环路设计46-49
• 3.7.1 控制环路工作方式分析46-47
• 3.7.2 电流型控制电路设计47-48
• 3.7.3 参数设置和分析48-49
• 3.8 输出端滤波电路设计49-50
• 3.9 设计电路整体原理图50
• 3.10 本章小结50-52
• 第四章 单端反激式开关电源软件仿真与PCB设计52-60
• 4.1 建模仿真和结果分析52-56
• 4.1.1 建模仿真52-53
• 4.1.2 波形测量与结果分析53-56
• 4.2 PCB设计56-58
• 4.2.1 设计步骤及注意事项56-57
• 4.2.2 PCB整体布局57-58
• 4.3 本章小结58-60
• 第五章 单端反激式开关电源设计测试与分析60-72
• 5.1 开关电源启动特性60-61
• 5.2 效率测量和分析61-62
• 5.3 输出电压准确度计算62
• 5.4 高频变压器电气性能测试62-65
• 5.5 测量开关电源电压/电流波形65-68
• 5.6 负载调整率测量和分析68-69
• 5.7 纹波测量与分析69-71
• 5.8 本章小结71-72
• 结论和展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陆得盛;;可实现电池高效切换的矿用不间断直流电源设计[J];科协论坛(下半月);2012年10期

2 李超;邹黎;夏时光;李家淦;;多路输出单端反激式开关电源的设计[J];山东理工大学学报(自然科学版);2012年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 牛力;多路输出反激式开关电源的设计与实现[D];陕西科技大学;2012年

2 熊英英;车用低压大电流MOSFET模块驱动与保护研究[D];北京交通大学;2012年

3 孙彬彬;矩阵型军车供电配电系统的设计与实现[D];武汉理工大学;2012年

4 王黎明;静电吸附式爬壁机器人的吸附机理及实验研究[D];华南理工大学;2012年

5 王鹏鹏;风光互补LED路灯控制系统的设计[D];武汉科技大学;2012年

6 许淼;三轴磁场模拟装置的设计[D];上海交通大学;2012年

7 刘紫健;基于直流无刷电机的工业缝纫机控制系统的研制[D];华南理工大学;2012年

8 蔡程程;智能化LED补光灯的设计[D];杭州电子科技大学;2013年

9 张建飞;单级PFC室内LED驱动电源研究与设计[D];陕西科技大学;2013年

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本文编号：472679