开关电源μpcc芯片电路设计

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1、目录1绪论11.1开关电源及其发展趋11.1.1国内开关电源的发展概况21.1.2国外开关电源的发展概况31.2题目研究方法与价值52开关电源几种电路拓扑图82.1降压型（Buck）变换器82.2升压型（Boost）变换器92.3极性反转升降压（Buck——Boost）变换器112.4Cuk变换器122.5单端正、反激式变换器142.6推挽变换器152.7半桥、全桥变换器162.7.1半桥变换器162.7.2全桥变换器173恒流开关电源设计193.1电源技术要求193.2开关电源设计步骤193.3变压器设计223.3.1输出变压器次级电压U2计算223.3.2初、次线圈计算2

2、23.4输出滤波器的设计233.4.1输出扼流圈的电感值设计233.4.2输出滤波电容的确定243.4.3滤波器电阻设计243.5复位电路计算25II3.6功率开关管选择263.7输出二极管的选择273.7.1整流二极管VD1选择283.7.2续流二极管VD2选择283.8恒流输出电路设计283.8.1恒流输出原理283.8.2恒流输出计算293.9缓冲吸收电路设计303.10控制电路设计313.11PCB板布线344电路仿真354.1仿真原理图354.2进行各项参数与波形仿真测试36II1绪论1.1开关电源及其发展趋开关稳压电源简称开关电源(SwitchingPowerSu

3、pply)，因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名。它是利用现代电力电子技术，通过控制开关管通断的时间比率来维持输出电压稳定的一种电源，具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、纹波小、噪音低、智能化程度高、易扩容等优良特性[1]，广泛应用在诸如计算机、彩色电视机、程控交换机、摄像机、VCD、电子游戏机等电子设备上。随着电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性，因此，开关电源将逐渐取代使用工频变压器的线性稳压电源。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。信息技

4、术(IT)的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展，两者相辅相成才有了现今蓬勃发展的信息产业和电源产业。从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，而电源技术和产业对提高一个国家劳动生产率的水平，即提高一个国家单位能耗的产出水平，具有举足轻重的作用。而在这个方面我国与世界先进国家的差距很大，作为一个电源工作者，应该不仅只局限于完成当前的本职工作，还必须通过各种信息渠道及时搜索和掌握电源技术最新发展方向与电源相关的元器件、原材料的最新发展动态，及时吸取国内外先进的薄膜工艺、厚膜工艺、集成化工艺等，只有这样才能设计出世界上一流的电源产品。概括地讲

5、，开关电源技术的发展趋势为[2]：继续向高频、高效、高密度化、低压、大电流化和多元化发展。其封装结构、外形尺寸必然向国际标准化发展，以适应全球一体化市场的要求进而使国内电源产品进入国际市场[2]。最后，强调一下，性能价格比仍然是赢得市场占有率的永恒主题。产品价格、各种性能指标、品牌效应及使用寿命一直是广大用户最关心的问题。国内知名电源厂商及世界顶级电源供应商都面对同样的压力，价格之争、性能比拼、产品的精益求精以至艺术化、人性化设计都是电源厂商必须面对的问题，特别是在当前信息时代，由于信息网络给客户提供了网上查询、定货、采购的平台，使产品价格变得日趋公开，迫使每个电源供应商都采

6、取降低成本，提高性价比等一系列措施，尽最大努力赢得市场占有率。341.1.1国内开关电源的发展概况(1)电源技术的发展21世纪我国通信、信息、家电、和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源，相控电源将逐渐淘汰。国内开关电源技术的发展，基本起源于20世纪70年代末和80年代初。当时引进的开关电源技术在高等院校和一些科研院所停留在实验开发和教学阶段。20世纪80年代中期开关电源产品开始推广和应用。20世纪80年代开关电源的特点是采用20kHz，脉宽调制（PWM）技术，效率可达65%～70%。经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大进步和突破。新型功率器件的开发促进了开关电源的高

7、频化，功率MUSEFT和IGBT可使中小型开关电源工作频率达到400kHz，（AC/DC）或1MHz(DC/DC)；软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高电源的效率，国产6kW通信开关电源，采用软开关技术，效率可达93%；控制技术的发展以及专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高；有源功率因数校正技术(APFC)的开发，提高了AC/DC开关电源的功率因数，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率[3]。在开