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開關(guān)電源的設(shè)計與制作范文第1篇

【關(guān)鍵詞】開關(guān)電源 噪聲 對策

開關(guān)電源在日常生活中被廣泛應(yīng)用，其對電力的使用與管理有著重要的控制作用。目前在我國進(jìn)行普遍使用的開關(guān)電源，其在諸多方面都存在著一定的優(yōu)點，可以滿足現(xiàn)代電力管理的需要，但是由于其在使用過程中受內(nèi)部因素以及外部因素的影響，很容易造成噪音的產(chǎn)生。這種噪音出現(xiàn)頻率高，產(chǎn)生影響大，為人們的工作生活帶來的一定的負(fù)面影響，因此如何有效的降低開關(guān)電源噪音成為了現(xiàn)在有關(guān)工作人員急需解決的問題。要想對開關(guān)電源的噪音問題進(jìn)行解決，有關(guān)工作人員首先要對開關(guān)電源的噪音進(jìn)行有效的分析，從類型，成因等多個方面入手，為解決開關(guān)電源的噪音問題搜集充足的參看依據(jù)。

1 開關(guān)電源噪音的類型

1.1 原發(fā)性噪音

開關(guān)電源噪音的類型有很多種，不同的噪音其在變現(xiàn)形式以及產(chǎn)生原因上都有所不同，所謂的原發(fā)性噪音就是指開關(guān)電源本身產(chǎn)生的噪音，這種噪音與開關(guān)電源有著密切的關(guān)系，要想有效的降低這種噪音，就要從電源開關(guān)內(nèi)部入手，對其進(jìn)行深度的剖析，才能找出真正的問題所在，具體來說原發(fā)性噪音包括以下幾個方面：（1）開關(guān)使用過程產(chǎn)生的噪音。開關(guān)電源在進(jìn)行使用的過程中會瞬間改變電流，電阻等方面的因素，造成開關(guān)電源內(nèi)部情況的變化，這種變化一般具有快速，迅猛的特點，因此很容易產(chǎn)生噪音，對周邊環(huán)境造成影響。（2）開關(guān)內(nèi)部元件損耗產(chǎn)生的噪音。開關(guān)電源由于要進(jìn)行頻繁的操作因此其內(nèi)部元件存在著一定的損耗情況，因此當(dāng)開關(guān)電源內(nèi)部元件出現(xiàn)損耗后將直接造成噪音的產(chǎn)生，應(yīng)對開關(guān)電源的使用質(zhì)量造成威脅。

1.2 繼發(fā)性噪音

繼發(fā)性噪音是開關(guān)電源噪音中的一種，其與原發(fā)性噪音相對，造成繼發(fā)性噪音的原因一般是由于開關(guān)電源受外部原因影響而產(chǎn)生的，對于繼發(fā)性噪音在分析的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)將目光投放在整個線路體系中去，不能局限于開關(guān)電源本身，只有這樣才能對繼發(fā)性噪音產(chǎn)生的原因進(jìn)行全面準(zhǔn)確的認(rèn)識，具體來說繼發(fā)性噪音主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）自然因素影響產(chǎn)生噪音。電流具有著強(qiáng)烈的物理屬性，其在運行的過程中很容易受到外界自然因素的影響，例如在雷雨天開關(guān)電源在使用過程中，就容易產(chǎn)生大量的噪音。（2）電路原因影響產(chǎn)生的噪音。開關(guān)電源對整個電路系統(tǒng)產(chǎn)生著控制作用，而電路系統(tǒng)在一定條件下也會反作用于開關(guān)電源，對開關(guān)電源產(chǎn)生影響，在實際的運行過程中，經(jīng)常會由于電路系統(tǒng)出現(xiàn)問題而導(dǎo)致開關(guān)電源噪音的產(chǎn)生。

2 開關(guān)電源噪音的解決措施

2.1 提高開關(guān)電源安裝質(zhì)量，合理組裝開關(guān)電源部件

開關(guān)電源的安裝對開關(guān)電源今后的使用有著重要的作用，因此要想有效的降低開關(guān)電源的噪音，有關(guān)工作人員應(yīng)從開關(guān)電源的組成入手，從源頭上對問題進(jìn)行解決，具體來說有關(guān)工作人員可以通過以下幾種方式降低開關(guān)電源噪音產(chǎn)生的幾率：（1）提高開關(guān)電源安裝質(zhì)量。開關(guān)電源的安裝質(zhì)量與多方面因素都有著重要的關(guān)系，首先就開關(guān)電源本身而言要選取符合國家標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)電源以及各項功能組件，工作人員在進(jìn)行安裝之前一定要做好檢查工作，確保開關(guān)電源的使用質(zhì)量。同時相關(guān)工作人員也應(yīng)具有一定的專業(yè)素質(zhì)，這些都是開關(guān)電源安裝過程中的基本要求，對其進(jìn)行有效的把握，可以很好的提高開關(guān)電源的安裝質(zhì)量。（2）合理組裝開關(guān)電源的部件。開關(guān)電源雖然具有著體積小質(zhì)量輕的特點，但是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻相當(dāng)復(fù)雜，在進(jìn)行開關(guān)電源的安裝過程只中，有關(guān)工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照說明書，圖紙等對開關(guān)電源進(jìn)行安裝，保障開關(guān)電源各組件安裝的合理性，確保開關(guān)電源可以順利的投入使用。

2.2 積極引入先進(jìn)技術(shù)，完善電源組件不足

就目前來看開關(guān)電源子在我國絕大部分地區(qū)均有應(yīng)用，并隨著不斷的發(fā)展變化，其已經(jīng)具備了極高的使用價值，以及穩(wěn)定的功能性，但是通過對開關(guān)電源的進(jìn)一步研究我們發(fā)現(xiàn)，其仍具有著一定的發(fā)展空間，針對其存在的缺點與不足進(jìn)行完善，積極引入先進(jìn)技術(shù)，將有利于其進(jìn)行進(jìn)一步的功能升級，加強(qiáng)起在電力管理中的作用，減少其噪音的產(chǎn)生。

2.3 熟練掌握相關(guān)技術(shù)，科學(xué)選擇緩沖回路

在對開關(guān)電源噪聲進(jìn)行解決的過程中，有關(guān)管理部門不僅要注重物的問題，同時也要對人的問題進(jìn)行有側(cè)重的關(guān)注。具體來說有關(guān)管理部門應(yīng)對以下幾個方面的問題予以重視：（1）提高員工素質(zhì)，熟練掌握相關(guān)技術(shù)。技術(shù)人員是進(jìn)行開關(guān)電源安裝，以及維護(hù)的直接工作人員，在進(jìn)行安裝以及維護(hù)工作的過程中技術(shù)人員的行為直接影響著開關(guān)電源的使用質(zhì)量。因此在實際的工作中有關(guān)管理部門應(yīng)針對這些技術(shù)人員進(jìn)行一定的摸底與考核，確保技術(shù)人員具有專業(yè)的從業(yè)資格。與此同時，有關(guān)管理單位還應(yīng)就技術(shù)人員技術(shù)的熟練掌握程度進(jìn)行了解，通過多種方式，促進(jìn)技術(shù)工作人員技術(shù)水平的提升，保障開關(guān)電源的安裝與維護(hù)。（2）科學(xué)選擇緩沖回路。在電路設(shè)計的過程中，開關(guān)的安裝，電源回路的選擇都是十分重要的組成部分，任何一部分設(shè)計錯誤都會對整個電路系統(tǒng)造成影響，并導(dǎo)致開關(guān)電源噪音的產(chǎn)生。因此有關(guān)部門在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計以及施工的過程中，應(yīng)對緩沖回路等進(jìn)行科學(xué)的選擇，保障電路系統(tǒng)的正常運行，降低開關(guān)電源噪音的產(chǎn)生。

3 總結(jié)

綜上所述，開關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生受到了多方面因素的影響，要想有效的對開關(guān)電源噪聲進(jìn)行抑制，有關(guān)工作人員應(yīng)重視開關(guān)電源噪聲的分析，通過多種手段的應(yīng)用，從宏觀到微觀，全面把握開關(guān)電源的整體情況，進(jìn)行有效的治理，促進(jìn)開關(guān)電源的升級，提高開關(guān)電源的使用功能。

參考文獻(xiàn)

[1]代樂榮.開關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生于抑制[J].山西電子科技，2012（4）：34-38.

[2]陳國榮.沈長松.鄭寬涵.開關(guān)電源音頻噪聲分析及抑制[J].科技風(fēng)，2012（13）：78-82.

開關(guān)電源的設(shè)計與制作范文第2篇

摘 要： 系統(tǒng)地分析了TOPSwitchⅡ系列開關(guān)電源產(chǎn)生噪聲的主要原因及產(chǎn)生噪聲的回路和部件，給出了相應(yīng)的抗干擾措施，從而提高了開關(guān)電源的電磁兼容性。

關(guān)鍵詞： 開關(guān)電源 噪聲 電磁兼容性

TOPSwitchⅡ開關(guān)電源具有單片集成化、外圍電路簡單、效率高的優(yōu)點，在大多數(shù)的電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，開關(guān)電源自身產(chǎn)生的各種噪聲卻形成了一個很強(qiáng)的電磁干擾源。這些干擾隨著開關(guān)頻率的提高、輸出功率的增大而明顯地增強(qiáng)，對電子設(shè)備的正常運行構(gòu)成了潛在的威脅；同時，一些國家對此也有嚴(yán)格的指標(biāo)，不能滿足者將被拒之門外。本文以美國PI公司TOPSwitchⅡ系列為例，介紹開關(guān)電源的電磁干擾及其抑制。

1 開關(guān)電源產(chǎn)生噪聲的原因

開關(guān)電源工作在高頻、高壓、大電流開關(guān)狀態(tài)，并以開和關(guān)的時間比來控制輸出電壓的高低。TOPSwitchⅡ系列器件工作頻率為100kHz，電源線路內(nèi)的dv/dt很大，產(chǎn)生的各種噪聲通過電源線以共?；虿钅７绞较蛲鈧鲗?dǎo)，同時還向周圍空間輻射噪聲。圖1給出了一種典型TOPSwitchⅡ系列的開關(guān)電源電路圖，下面以此為例分析其產(chǎn)生噪聲的主要原因。

1.1電源一次側(cè)回路的噪聲

在一次整流回路中，整流二極管D1～D4只有在脈動電壓超過C2的充電電壓的瞬間，電流才從電源輸入側(cè)流入。所以，一次整流回路產(chǎn)生高次畸變波，如圖1，形成噪聲，這是影響傳導(dǎo)輻射的一個重要指標(biāo)。此外， 電源在工作時，TOPSwitchⅡ處于高頻率通斷狀態(tài)，在由脈沖變壓器初級線圈L1、TOPSwitchⅡ和濾波器C2構(gòu)成的高頻電流環(huán)路中，如果布局、布線不合適，造成環(huán)路面積過大，可能會產(chǎn)生較大的空間輻射噪聲。如圖2（A），為初級電流Ipri的波形，其基波為開關(guān)頻率，諧波即為干擾波形。

1.2 電源二次側(cè)回路的噪聲

電源在工作時，整流二極管D7也處于高頻通斷狀態(tài)，由脈沖變壓器次級線圈L2、整流二極管D7和濾波電容C6構(gòu)成了高頻開關(guān)電流環(huán)路，如果布局、布線不合適，造成環(huán)路面積過大，可能向空間輻射噪聲。同時，硅二極管在正向?qū)〞rPN結(jié)內(nèi)的電荷被積累，二極管加反向電壓時積累的電荷將消失并產(chǎn)生反向電流。由于二次整流回路中D7在開關(guān)轉(zhuǎn)換時頻率很高，即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r間很短，在短時間內(nèi)要讓存儲電荷消失就產(chǎn)生反電流的浪涌。由于直流輸出線路中的分布電容、分布電感的存在，使因浪涌引起的干擾成為高頻衰減振蕩。如圖2(C)所示，Vd波形具有電壓變化率高、上升沿和下降沿陡峭的特點。其峰值電壓由變壓器和輸出整流管的分布電容所決定。振鈴干擾波形的頻率變化是20-30MHZ。

1.3脈沖變壓器的噪聲

   脈沖變壓器是開關(guān)電源中進(jìn)行能量儲存與傳輸?shù)闹匾考?，其性能的?yōu)劣，不僅對電源效率有較大的影響，而且直接關(guān)系到電源電磁兼容性（EMC） 。對EMC而言，要求脈沖變壓器漏感小、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小。

2.開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計

抑制開關(guān)電源的噪聲可采取三方面的技術(shù)：一是濾波；二是變壓器的繞制；三是屏蔽。

2.1 濾波

針對開關(guān)電源主要通過電源線向外傳輸噪聲的特點，采用濾波技術(shù)抑制干擾，可分為：交流側(cè)濾波、

直流側(cè)濾波及其他一些輔助措施。

(1)交流側(cè)濾波：開關(guān)電源的交流電源線輸入端插入共模和差模濾波器，防止開關(guān)電源的共模和差模噪聲傳遞到電源線中，影響電網(wǎng)中其它用電設(shè)備，同時也抑制來自電網(wǎng)的噪聲。交流側(cè)濾波器如圖3A、B、C、D所示，其中L為共模扼流圈，圖A、B中的電容器C能濾除串模干擾。圖C、D抑制電磁干擾的效果更佳，圖C中的L、C1和C2用來濾除共模干擾，C3和C4用來濾除串模干擾，R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端L、N不帶電，保證用戶的安全。

(2)直流側(cè)濾波：在開關(guān)電源的直流輸出側(cè)插入如圖3所示的電源濾波器，它由共模扼流圈L1、扼流圈L2和電容C1、C2組成。為了防止磁芯在較大的磁場強(qiáng)度下飽和而使扼流圈失去作用，扼流圈的磁芯必須采用高頻特性好且飽和磁場強(qiáng)度大的恒μ磁芯。

(3)其他：C3為安全電容，能濾除初、次級繞組耦合電容引起的干擾。C8和R7并聯(lián)在D7兩端，能防止D7在高頻開關(guān)狀態(tài)下產(chǎn)生自激振蕩（振鈴現(xiàn)象）；此外，在二次側(cè)整流濾波器上串聯(lián)磁珠也有一定效果。TOPSwitchⅡ由導(dǎo)通變成截止時，在開關(guān)電源的一次繞組上就會產(chǎn)生尖峰電壓，這是由于脈沖變壓器漏感造成的，通常用瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）D6和超快恢復(fù)二極管（SRD）D5組成的電路進(jìn)行鉗位，也有用R、C電路的，但效果要稍差一些。

2.2 減小脈沖變壓器的漏感及分布電容

   對于一個符合絕緣及安全性標(biāo)準(zhǔn)的脈沖變壓器，其漏感量應(yīng)為次級開路時初級電感量的1％～3％。在磁芯結(jié)構(gòu)尺寸、繞線匝數(shù)一定的情況下，線圈的繞組排列是減小漏感的重要因素，如圖4所示，繞組應(yīng)按同心方式排列，全部用漆包線繞制，留有安全邊距，且在次級繞組與反饋繞組之間加上強(qiáng)化絕緣層。對于多路輸出的開關(guān)電源，輸出功率最大的那個次級繞組應(yīng)靠近初級，以增加耦合，減小磁場泄漏。當(dāng)次級匝數(shù)很少時，為了增加與初級的耦合，宜采用多股線平行并繞方式均勻分布在整個骨架上，以增加覆蓋面積。在條件允許的情況下，用箔繞組作為次級也是增加耦合的一種好辦法。                           

在開關(guān)電源的工作過程中，繞組的分布電容反復(fù)被充、放電，不僅使電源效率降低, ，它還與繞組的分布電感構(gòu)成LC振蕩器，會產(chǎn)生振鈴噪聲。初級繞組分布電容的影響尤為顯著。為減小分布電容，應(yīng)盡量減小每匝導(dǎo)線的長度，并將初級繞組的始端接漏極，利用一部分初級繞組起到屏蔽作用，減小相鄰繞組的分布參數(shù)耦合程度。

 

2.3 屏蔽

抑制輻射噪聲的有效方法是屏蔽。用導(dǎo)電良好的材料對電場屏蔽，用導(dǎo)磁率高的材料對磁場屏蔽。將電路置于屏蔽殼中，屏蔽殼可靠接地或中性線，接縫處最好焊接，以保證電磁的連續(xù)性。

對于脈沖變壓器內(nèi)部而言的屏蔽，即在一次側(cè)和二次側(cè)間加屏蔽層，簡單的辦法，用漆包線均勻繞滿骨架一層，繞組的一端接高壓+V端，另一端浮空。如圖5所示，減少了一、二次側(cè)的電場的耦合干擾。此外，將原邊繞在骨架最里邊，原邊起始端與TOPSwitchⅡ的D端連接也是抑制干擾的有效方法。

為防止脈沖變壓器的泄漏磁場對相鄰電路造成干擾，可把一銅片環(huán)繞在變壓器外部，構(gòu)成如圖5所示的屏蔽帶。該屏蔽帶相當(dāng)于短路環(huán)，能對泄漏磁場起到抑制作用，屏蔽帶應(yīng)與地接通。

3. 開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計考慮的因素還很多，如印制板的制作、元器件的布局以及各種電源線、信號線的捆扎、配置等，有許多工作要做。全面抑制開關(guān)電源的各種噪聲會大大提高開關(guān)電源的電磁兼容性，使開關(guān)電源得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

1 美國PI公司產(chǎn)品資料，2000

開關(guān)電源的設(shè)計與制作范文第3篇

【關(guān)鍵詞】電流脈寬調(diào)制;PWM;Pspice

1.概述

電源是電子設(shè)備的心臟部分，其質(zhì)量的好壞直接影響電子設(shè)備的可靠性，電子設(shè)備故障60%來自電源，開關(guān)穩(wěn)壓電源的調(diào)整工作在開關(guān)狀態(tài)，主要優(yōu)越性是高達(dá)70%-95%變換效率。

目前，空間技術(shù)、計算機(jī)、通信、雷達(dá)、電視及家用電器中的穩(wěn)壓電源已逐步被開關(guān)電源取代。開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：功耗小，穩(wěn)壓范圍寬，體積小、重量輕[1] [2]。

傳統(tǒng)的線性電源具有穩(wěn)壓性能好、輸出紋波電壓小、使用可靠等優(yōu)點，但工頻變壓器體積龐大，調(diào)整管工作于線性放大狀態(tài)，導(dǎo)致電源功耗大、效率低、發(fā)熱嚴(yán)重。開關(guān)電源采用功率管作為開關(guān)器件，工作于開關(guān)狀態(tài)，損耗小;工作頻率在幾十到上百千赫茲，濾波電容、電感的數(shù)值較小。線性穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動范圍為220v×（1±10%）， 對電網(wǎng)的適應(yīng)能力很強(qiáng)。另外，由于功耗小、機(jī)內(nèi)溫升低，提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性[3]。

2.系統(tǒng)整體概述

開關(guān)電源可分成：機(jī)箱（或機(jī)殼）、電源主電路、電源控制電路三部分。機(jī)箱既可起到固定的作用，也可起到屏蔽的作用;電源主電路負(fù)責(zé)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，通過適當(dāng)控制電路將市電轉(zhuǎn)換為所需的直流輸出電壓;控制電路根據(jù)實際需要產(chǎn)生主電路所需的控制脈沖及提供保護(hù)。開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖

電源主電路通過輸入整流濾波、DC-DC變換、輸出整流濾波將市電轉(zhuǎn)為所需的直流電壓。開關(guān)電源主回路可以分為：輸入整流濾波回路、功率開關(guān)橋、輸出整流濾波三部分。輸入整流濾波回路通過整流模塊將交流電變換成含有脈動成分的直流電，通過輸入濾波電容使脈動直流電變?yōu)檩^平滑的直流電;功率開關(guān)橋?qū)V波所得直流電變換為高頻方波電壓，通過高頻變壓器傳送至輸出側(cè)。由輸出整流濾波回路將高頻方波電壓濾波為所需直流電壓或電流。

控制電路為主回路提供正常功率變換所需的觸發(fā)脈沖。具有以下功能：控制脈沖產(chǎn)生電路、驅(qū)動電路、電壓反饋控制電路、各種保護(hù)電路、輔助電源電路[4] [5]。

3.軟開關(guān)技術(shù)

軟開關(guān)技術(shù)指零電壓開關(guān)（ZVS）和零電流開關(guān)（ZCS）。圖4所示為功率開關(guān)管在軟開關(guān)及硬開關(guān)下的波形：

圖2 軟開關(guān)理想波形和硬開關(guān)波形

軟開關(guān)包括軟開通和軟關(guān)斷。軟開通包括零電流開通及零電壓開通，軟關(guān)斷包括零電流關(guān)斷及零電壓關(guān)斷，可按照驅(qū)動信號時序來判斷。

零電流關(guān)斷：關(guān)斷命令在t2時刻或其后給出，開關(guān)器件端電壓由通態(tài)值上升到斷態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。

電壓關(guān)斷：關(guān)斷命令在t1時刻給出，開關(guān)器件電流由通態(tài)值下降到斷態(tài)值后，端電壓由通態(tài)值上升到斷態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。在t2前，開關(guān)器件端電壓必須維持在通態(tài)值（約等于零）。

零電壓開通：開通命令在t2時刻或其后給出，開關(guān)器件電流由斷態(tài)值上升到通態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在t2前，開關(guān)器件端電壓必須下降到通態(tài)值（約等于零），電流上升到通態(tài)值以前維持在零。

零電流開通：開通命令在t1時刻給出，開關(guān)器件端電壓由斷態(tài)值下降到通態(tài)值以后，電流由斷態(tài)值上升到通態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在t2以前開關(guān)器件電流必須維持在斷態(tài)值（約等于零）[6] [7]。

圖3 電源控制電路框圖

4.控制電路

根據(jù)電路功能將控制電路分為幾部分：脈沖產(chǎn)生電路、觸發(fā)電路、電壓反饋控制電路、軟啟動電路、保護(hù)電路、輔助電源電路等[8]，控制電路如圖3所示。

脈沖產(chǎn)生電路是控制電路的核心。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)電壓反饋控制電路、保護(hù)電路及軟啟動電路等提供的控制信號產(chǎn)生所需脈沖信號，該脈沖信號經(jīng)過觸發(fā)電路的放大驅(qū)動開關(guān)元件，使開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。

控制電路輸出的PWM信號，電平幅值和功率能力均不足以驅(qū)動大功率開關(guān)元件，需要選擇合適的驅(qū)動電路。驅(qū)動電路將控制電路輸出PWM脈沖信號經(jīng)過電隔離后進(jìn)行功率放大及電壓調(diào)整驅(qū)動大功率開關(guān)管，脈沖幅度以及波形關(guān)系到開關(guān)管的開關(guān)過程，直接影響損耗，需合理設(shè)計驅(qū)動電路，實現(xiàn)開關(guān)管最佳開通與關(guān)斷[9][10]。

5.系統(tǒng)仿真

5.1 總電路設(shè)計

利用理想電源代替振蕩器，通過設(shè)置時鐘周期給定振蕩頻率，仿真時控制震蕩頻率外接定時電阻和電容的6、7腳均可不接。簡化輸出電路，利用兩個晶體管模擬輸出級，關(guān)閉控制端用數(shù)字激勵驅(qū)動，內(nèi)部邏輯利用數(shù)字仿真器進(jìn)行仿真。電路參數(shù)選擇和設(shè)計時，應(yīng)考慮上述簡化對系統(tǒng)的影響[11] [12]。

圖4 總電路設(shè)計圖

5.2 PWM模塊

根據(jù)PWM產(chǎn)生的原理得到仿真模塊，用以產(chǎn)生可調(diào)的PWM信號。工頻脈沖信號，通過比較器，經(jīng)積分器產(chǎn)生三角鋸齒波，通過比較取符號產(chǎn)生一路脈沖信號，由分頻器產(chǎn)生兩路互補(bǔ)驅(qū)動脈沖，輸入調(diào)節(jié)PWM信號的占空比[13]。

圖5 PWM仿真圖

6.結(jié)論

采用組合式變換器實現(xiàn)多路輸出、多種保護(hù)。通過Pspice仿真，驗證了設(shè)計思路的正確，理論性的可實現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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開關(guān)電源的設(shè)計與制作范文第4篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)字開關(guān)電源；DSP；PD控制

0 引言

數(shù)字能夠控制電源的開關(guān)完成，主要是通過依據(jù)數(shù)字形式來實現(xiàn)對電源的控制，對電源系統(tǒng)的保護(hù)以及用于通信的新型的電源開關(guān)技術(shù)。此種技術(shù)在應(yīng)用過程中所具備的優(yōu)良特性，以及對電源的整體控制優(yōu)點與特點，被廣泛的應(yīng)用于當(dāng)前社會。并且將電源進(jìn)行數(shù)字化之后使得此開關(guān)相較于普通開關(guān)，更加的具有靈活適應(yīng)性，對電源所處的環(huán)境具備了實時勘測的能力，從而滿足了使用者的多樣化需求。數(shù)字電源還能夠在電源進(jìn)行自行診斷，以及對電流輸出調(diào)節(jié)方面起到很大的作用，從而減輕整個電源系統(tǒng)的工作量，滿足了多樣化功能需求。（DSP的控制性能）數(shù)字電源開關(guān)在使用過程中避免出現(xiàn)類似于傳統(tǒng)開關(guān)的多樣化缺陷問題，提升了整個電源系統(tǒng)的靈活實用性，使得單個的產(chǎn)品更加的可靠。數(shù)字控制技術(shù)在電子技術(shù)此領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，（DSP的發(fā)展）但是在當(dāng)前多數(shù)電子設(shè)備行業(yè)中，還沒有取得大量的采用，因此數(shù)字開關(guān)電源的DSP控制具備良好的發(fā)展前景。

1 開關(guān)電源模擬控制和數(shù)字控制的比較

1.1 開關(guān)電源模擬控制

通過對電源的開關(guān)使用模擬控制，可以使得模擬電源的信號持續(xù)不斷的發(fā)生變化，并且變化發(fā)生的時間段以及變化頻率都沒有限制。9V的電池器件就相當(dāng)于一個模擬的電源，該電池所輸出的電壓指的并不是每次輸出的電壓值都能夠達(dá)到9V，而是隨著不變的多方面因素變化，從而達(dá)到9V相近的多樣化數(shù)值。那么相似的電池在吸收的電流中也不會是固定的數(shù)值，通常只是在制造時的數(shù)值之間。

電源的電壓和電流都可以采用模擬開關(guān)進(jìn)行控制。比如在對收音機(jī)的音量進(jìn)行模擬開關(guān)控制的過程中，音量的旋鈕變動時，電阻值就會隨之增大或者減小，那么經(jīng)過這個電阻的電流也會隨之增加或者減少，以此改變了收音機(jī)的音量大小。開關(guān)電源使用模擬控制此種方法雖然使用較為簡單方便，可是這種方法并不是一直都能夠隨著社會的不斷變化而可行的。此種電源在使用過程中就會由于時間的增加，從而變得越來越難對進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且嚴(yán)重時還會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，產(chǎn)生的噪音也會將電源系統(tǒng)中電流的數(shù)值發(fā)生改變。

1.2 開關(guān)電源數(shù)字控制

對開關(guān)電源實施數(shù)字控制的方法也就是對電源系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行控制處理，也就是將此種控制器對電源的系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)字區(qū)域內(nèi)所采用的電流控制算法。在使用此種控制方法過程中能夠?qū)﹄娫聪到y(tǒng)的兩個數(shù)值串對脈沖的寬度進(jìn)行控制，而不是直接使用傳統(tǒng)控制方法中的PWM比較器。數(shù)字控制的主要過程正是將所有的電源系統(tǒng)模擬參數(shù)都轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而在數(shù)字區(qū)域內(nèi)對這些數(shù)值進(jìn)行計算，然后將計算所得數(shù)值產(chǎn)生的反應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行控制。從而完成了開關(guān)電源的數(shù)字控制過程。

那么實現(xiàn)開關(guān)電源的數(shù)字控制主要有兩種方法：其一就是通過單片機(jī)對開關(guān)電源進(jìn)行控制，使用單片機(jī)的控制技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展相較成熟，并且其設(shè)計的基本原理比較容易掌握，這種技術(shù)雖然目前在會用中成本投入不高，但是電路系統(tǒng)會較為復(fù)雜，使用過程中產(chǎn)生一定的問題；其二就是通過數(shù)字信息對開關(guān)電源進(jìn)行控制的方法，此種方法在使用過程中能夠?qū)⒄麄€電源的電路進(jìn)行簡化，從而加快控制算法的速度，實現(xiàn)對電源開關(guān)的控制，以及電路的整體精度和性能。

2 基于DSP芯片的數(shù)字開關(guān)電源控制

2.1 數(shù)字控制電源系統(tǒng)的特點

此種控制技術(shù)的特點之一就是通過數(shù)字信號處理器DSP或者單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的主要核心，從而實現(xiàn)數(shù)字控制電源系統(tǒng)的智能化結(jié)構(gòu)。其次就是此種技術(shù)是通過對電源系統(tǒng)的數(shù)字進(jìn)行整合，從而使得電源開關(guān)系統(tǒng)中的各個組件和數(shù)字進(jìn)行組合優(yōu)化效果。然后就是使用過程中能夠完成高集成度，從而實現(xiàn)了電源系統(tǒng)的多樣芯片集成效果，充分的發(fā)揮了數(shù)字對電源進(jìn)行控制時的各個組間作用，以及信號處理設(shè)備和控制器的優(yōu)點，從而促進(jìn)數(shù)字控制電源系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。

2.2 數(shù)字控制電源系統(tǒng)的發(fā)展

此種技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠在使用過程中將電源的負(fù)載值保持在固定的應(yīng)用之間，使得電源系統(tǒng)一直運行在高頻率的狀態(tài)，比如電源系統(tǒng)的功率矯正、電源的非中斷情況、多個電池以及電機(jī)控制情況之下。除此之外，此種方法還可以應(yīng)用于多個可以對其配置的PWM內(nèi)核及其控制作用中，對電源系統(tǒng)實施診斷作用，以及在接口構(gòu)造電路結(jié)構(gòu)的PDA或者PMU等應(yīng)用。在運行中對電源系統(tǒng)中的子電路實施控制，也可以將電流的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為最適用的方法，從而更加的節(jié)能。因此數(shù)字電源控制具備了更好的發(fā)展前景。

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開關(guān)電源的設(shè)計與制作范文第5篇

【關(guān)鍵詞】UC3842；脈寬調(diào)制；功率調(diào)整；測試分析

Abstract：this paper implement the switch power supply circuit，the design USES the flyback type switch power supply structure design of the typical form of UC3842 as the core device，by using the basic principle of pulse width modulation，and USES the auxiliary power supply way for the power supply，is helpful to increase the output power of main power supply.Using field effect tube as switching devices，the conduction and deadline fast，conduction loss is small，which guarantees efficient performance of switch power supply.At the same time，supplemented by over-voltage and over-current protection circuit in the circuit，which guarantees system of work safety，pay attention to improve the circuit load regulation，enhances the working efficiency of the switching power supply，reduce the switching power supply output ripple voltage，reduce the electromagnetic interference，achieve the goal of green environmental protection.Adjustable output voltage，make its can be applied to different occasions.

Keywords：UC3842；pulse width modulation；power adjustment；test and analysis

1.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信、消費電子類產(chǎn)品等對開關(guān)電源的需求迅猛增加，并且對電源的效率、體積、重量及可靠性等方面提出了更高的要求[1]。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的線性電源。電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速發(fā)展，將開關(guān)電源的工作頻率提高到相當(dāng)高的水平，使其具有高穩(wěn)定性和高性價比等特性[2-3]。本文設(shè)計了單端反激式開關(guān)電源，滿足信息技術(shù)的發(fā)展對電源技術(shù)又提出了更高的要求，從而促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。

2.開關(guān)電源電路的實現(xiàn)

2.1 輸入濾波整流電路

圖1為輸入濾波整流電路。輸入的220V交流電，經(jīng)過由C1、C2、CX1、LF1、CY1、CY2組成的濾波器濾波后，再經(jīng)過BD1，將交流電壓整流為直流高壓，通過C3、C4的濾波后，再給后級電路提供電能。R1的作用是泄放電阻，因為CX1的容量在0.22uF以上，安規(guī)規(guī)定需要加上一個泄放電阻[4]。

圖1 輸入濾波整流電路

2.2 PWM驅(qū)動及控制電路

圖2為PWM驅(qū)動及控制電路。直流高壓通過電阻R2給UC3842提供工作電壓，該工作電壓接入UC3842的管腳7，UC3842開始工作，由管腳6輸出的矩形波來驅(qū)動開關(guān)管，管腳6輸出的信號為高低電壓脈沖信號。在輸出信號的高電平期間，場效應(yīng)管能夠?qū)ǎ娏髁鬟^變壓器的原邊繞組，同時在變壓器的原邊繞組中儲存能量。根據(jù)變壓器同名端的標(biāo)識情況，這個變壓器的副邊繞組和輔助反饋繞組均沒有輸出。當(dāng)管腳6輸出的信號為低電平時，場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)[5]。由楞次定律可得，為了確保電流不變，變壓器的原邊繞組產(chǎn)生了下正上負(fù)的感應(yīng)電動勢，此時副邊繞組的二極管導(dǎo)通，向負(fù)載提供能量。同時輔助反饋繞組向UC3842的管腳7供電。UC3842的內(nèi)部設(shè)有欠壓限制鎖定電路，其開啟和關(guān)閉閾值電壓分別為16V和10V，當(dāng)電源電壓接通之后，一旦管腳7的電壓升至16V時，UC3842遍開始工作，啟動正常工作后，它的消耗電流大致為15mA。

圖2 PWM驅(qū)動及控制電路

圖3 輸出反饋電路

2.3 輸出反饋電路

圖3所示為該開關(guān)電源的輸出反饋電路。當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，整流后的直流高壓在變壓器的原邊繞組中儲存能量，與變壓器副邊繞組相連的二極管D3處于反偏壓狀態(tài)，故D3截止，在變壓器副邊繞組無電流流過，即能量沒有傳遞給負(fù)載，直流高壓將電能轉(zhuǎn)換成磁能儲存在變壓器的原邊繞組中。當(dāng)開關(guān)管Q1截止時，變壓器的副邊繞組中的電壓極性反轉(zhuǎn)，使D3處于導(dǎo)通狀態(tài)，給輸出電容C13充電，同時負(fù)載上也有電流流過。圖3中，變壓器副邊繞組的交流電壓蔣經(jīng)國二極管D3整流、C13、C14、L1、C15整流后得到穩(wěn)定直流電壓，給負(fù)載提供能量[6]。D3為肖特基整流二極管，因為肖特基二極管的正向壓降為普通PN二極管的0.3～0.5倍，并且其反向恢復(fù)時間trr甚小。R11和C12為削尖峰電壓電路，C14、L1、C15為π型濾波器，D4的作用是能夠使該開關(guān)電源和其他開關(guān)電源串聯(lián)使用，R12是假負(fù)載，能夠使開關(guān)電源得到穩(wěn)定的輸出電壓。反饋電路采用精密穩(wěn)壓器TL431和線性光耦。利用TL431可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。

3.系統(tǒng)測試

由于效率和紋波電壓是開關(guān)電源的主要衡量指標(biāo)，所以測試時主要對這兩個參數(shù)進(jìn)行測試。

3.1 測試開關(guān)電源效率

在開關(guān)電源效率的測試中，需要使用一個電子負(fù)載和4個數(shù)字萬用表。其中，兩個萬用表用來測量電壓，另外兩個萬用表用來測量電流，在使用萬用表進(jìn)行測量的時候，需要根據(jù)要測量的電壓和電流值的大小，將萬用表設(shè)置在合適的量程內(nèi)，以減小誤差。

3.2 測試輸出紋波電壓

為了使測出的數(shù)據(jù)盡可能準(zhǔn)確，避免示波器的探頭與地線形成一個環(huán)路，測試紋波電壓時，在示波器的探頭上需要并聯(lián)一個10uF的電解電容和0.1uF的無極性電容或者使用接地環(huán)，從而保證探頭的接地盡可能的短，保證探頭的接地線長度小于1cm。

4.測試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

按照上述的測試方法對開關(guān)電源的效率和開關(guān)電源的輸出紋波電壓進(jìn)行測試，對該設(shè)計的開關(guān)電源進(jìn)行數(shù)據(jù)測試，測試得到的數(shù)據(jù)及根據(jù)測試的到的數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析如表1所示。

表1 最差情況下的輸入功率、輸出功率與效率

輸入功率Pin（W） 輸出功率Pout（W） 效率η

36.856 30.170 81.86%

43.360 35.257 81.31%

49.634 40.909 82.42%

58.536 47.013 80.31%

67.208 53.540 79.66%

73.712 60.144 81.59%

表2 各種電壓條件下，滿載輸出時的紋波電壓值

電子負(fù)載RL（Ω） 輸出電壓Vout（V） 輸出功率Pout（W） 紋波電壓Vopp（mV）

2.4 12.01 60.10 138

2.8 12.98 60.17 169

3.3 14.09 60.16 189

3.8 15.12 60.16 213

4.3 16.08 60.13 230

4.8 16.99 60.14 246

用數(shù)字示波器測試輸出紋波電壓的數(shù)據(jù)如表2所示。

將負(fù)載上的功率調(diào)整為設(shè)計的標(biāo)稱功率的一半以上時，通過數(shù)字萬用表對輸入直流總線電壓、直流總線電流、輸出電壓、輸出電流的測試，粗略估計一下其余的損耗，整個開關(guān)電源的效率為81.19%。

5.結(jié)論

本文設(shè)計了由UC3842組成隔離單端反激式PWM開關(guān)電源，對其中的原理進(jìn)行分析。UC3842是一種電流控制型脈寬調(diào)制器，可以直接驅(qū)動MOSFET和IGBT，特別適合于制作20～80W的小功率開關(guān)電源。從測試數(shù)據(jù)可以看出設(shè)計的電路效率和穩(wěn)定性較高。

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