基于T0P258低纹波开关电源的设计与实现

发布时间：2017-09-08 18:34

  本文关键词：基于T0P258低纹波开关电源的设计与实现

  更多相关文章： 低纹波 开关电源 反激式 TOP258

【摘要】：随着航天、计算机和机器人等的问世,开关电源凭借自身的优点得到了前所未有的发展。与此同时,如实验用直流电源、音响、测量仪、高精度传感器以及军工等产品也对电源的输出纹波提出了较高的要求,这就促使着开关电源向低纹波化方向发展。目前,随着国家“中国制造2025”战略的提出,可以预见未来由机器人组成的智慧工厂将屡见不鲜。为了让机器人能早日成为工业生产的主力,人们对其智能化、高精化、便携化等要求也将越来越高,那么开发低纹波开关电源就变得意义深远。本文在深入分析开关电源主要电路拓扑和工作原理的基础上,从低频纹波抑制、开关纹波抑制、共模干扰抑制、控制环节引起的纹波抑制等几个方面入手,设计并实现了一款具有5路输出的反激式开关电源。设计部分：根据设计要求并结合纹波抑制方法,确定了基于TOP258芯片来开发低纹波反激式开关电源的设计方案。本着降低纹波的目的,分别对反激式开关电源的各模块进行了分析和设计,包括：保护电路、EMI滤波器、输入端整流电路设计、RCD吸收电路、控制电路、变压器、次级输出电路以及反馈电路等,其中重点介绍了变压器和反馈电路的设计,同时为了改进传统开关电源存在的除主输出以外其他路输出精度低、纹波大的不足,在其他路输出端加入了MCP16311-E/MS DC-DC稳压芯片。最后给出了电路的整体原理图。实现部分：在原理图的基础上,根据开关电源的电路PCB板设计步骤及布线的注意事项,使用Altium Designer软件制作完成了开关电源的PCB板。在焊接和调试之后,对样机的效率、输出电压准确度和输出电压的纹波等作出相应的测量。通过计算,上述指标全部达到设计要求,其中相比主输出其他路的电压输出指标更为优良。为了更好的在今后的开发过程中缩短研发周期,对上述指标又作出了相关分析。从分析中可知,电源整体设计合理,效率、精度和纹波系数等指标仍可进一步提高。
【关键词】：低纹波 开关电源 反激式 TOP258
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 课题背景及意义13-14
• 1.2 开关电源的纹波抑制方法14-15
• 1.3 本文的研究内容和结构安排15-16
• 1.3.1 论文的研究内容15
• 1.3.2 论文的结构安排15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 开关电源结构及工作原理17-24
• 2.1 开关电源电路拓扑17-21
• 2.1.1 单端正激式变换器17-18
• 2.1.2 单端反激式变换器18-19
• 2.1.3 推挽变换器19
• 2.1.4 半桥变换器19-20
• 2.1.5 全桥变换器20-21
• 2.2 开关电源的调制模式21-22
• 2.3 反激式开关电源的工作模式22-23
• 2.3.1 CCM模式下的反激式变换器工作原理22-23
• 2.3.2 DCM模式下的反激式变换器工作原理23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 低纹波开关电源的设计24-53
• 3.1 设计要求24-25
• 3.2 设计方案25-26
• 3.3 输入端保护电路设计26
• 3.4 EMI滤波器设计26-29
• 3.4.1 EMI电路介绍26-28
• 3.4.2 EMI滤波器的参数设置28-29
• 3.5 输入端整流电路设计29-30
• 3.6 RCD吸收电路设计30-32
• 3.6.1 RCD电路分析30-31
• 3.6.2 RCD电路参数设计31-32
• 3.7 控制电路设计32-34
• 3.7.1 TOP258简介32-33
• 3.7.2 TOP258外围电路设计33-34
• 3.8 高频变压器设计34-40
• 3.8.1 最小和最大直流输入电压值和电流值34-35
• 3.8.2 反射的输出电压和最大占空比35
• 3.8.3 初级峰值电流和初级有效值电流35
• 3.8.4 变压器磁芯35-37
• 3.8.5 初级电感量37
• 3.8.6 初级绕组匝数和导线37-38
• 3.8.7 次级绕组匝数和导线38-39
• 3.8.8 变压器设计图39-40
• 3.9 次级输出电路设计40-45
• 3.9.1 输出整流管40
• 3.9.2 输出端整流二极管的RC电路40-42
• 3.9.3 输出电感与电容42-44
• 3.9.4 MCP16311-E/MS介绍44-45
• 3.10 反馈回路设计45-51
• 3.10.1 PC817和TL431介绍46-47
• 3.10.2 补偿网络的设计47-51
• 3.11 电路原理图51-52
• 3.12 本章小结52-53
• 第四章 低纹波开关电源的实现53-65
• 4.1 PCB设计步骤53
• 4.2 PCB设计注意事项53-55
• 4.3 PCB整体布局55-56
• 4.4 焊接与调试56-57
• 4.5 指标测试57-63
• 4.5.1 效率测量57-58
• 4.5.2 输出电压的准确度测量58-60
• 4.5.3 输出电压纹波测量60-63
• 4.6 指标分析63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 结论和展望65-67
• 结论65
• 展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-72
• 致谢72

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1 陈志彬;王仲初;;单相开关电源的设计[J];电源世界;2001年10期

2 周志敏;开关电源的分类及应用[J];电子质量;2001年11期

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8 刘军;开关电源的应用与发展[J];大众用电;2002年12期

9 徐九玲,谢运祥,彭军;开关电源的新技术与发展前景[J];电气时代;2003年06期

10 罗华,刘宏;开关电源的智能化研究[J];哈尔滨学院学报(教育);2003年06期

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1 陈永真;;一种简洁的高效率开关电源的研制[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

2 李砚泉;;回扫式开关电源的设计[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年

3 朱春节;马卫东;郭春生;李志国;吕长志;;开关电源模块可靠性研究[A];2007'第十二届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2007年

4 陈百川;陈百江;;开关电源常见故障的检修[A];第六届中国科学家论坛论文汇编[C];2007年

5 屈熹;姜书艳;刘布民;;提高开关电源效率的方法研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（二）[C];2007年

6 张利光;;通信开关电源原理简析及应用[A];河南省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年

7 钟炎平;;开关电源的噪声及其抑制[A];第二十届电工理论学术年会论文集[C];2008年

8 瞿小龙;徐自强;汪澎;;小型化开关电源的发展和趋势[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年

9 高峰;;计算机开关电源的一般维修方法[A];河南地球科学通报2008年卷（下册）[C];2008年

10 谢联f;;医疗设备的开关电源的工作原理和维修[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年

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1 徐君;亚洲开关电源制造业市场透析[N];中国电力报;2002年

2 雯丽;工业开关电源行业有待整合[N];国家电网报;2009年

3 浙江 吴建龙;5V/1A开关电源的制作[N];电子报;2013年

4 徐君;亚洲开关电源制造业市场透析[N];中国电力报;2002年

5 黎力;开关电源的选用[N];中国电力报;2004年

6 信息产业部电子九所 周平章 何发松;开关电源的技术与市场[N];中国电子报;2000年

7 中兴通讯股份有限公司电源系统部 向阳;探寻开关电源供应商新出路[N];中国电子报;2004年

8 吉林 刘柏林;改110V为220V输入的开关电源[N];电子报;2002年

9 广东 罗卫平;检修开关电源防止开关管炸裂方法[N];电子报;2003年

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5 陈乾宏;开关电源中磁集成技术的应用研究[D];南京航空航天大学;2002年

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