开关电源的仿真分析

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开关电源的仿真分析

作者：杨玉芳

来源：《科技创新与应用》2013年第34期

摘要：建立了开关电源的Pspice仿真电路模型，着重仿真了开关电路及输出电路的电压、电流，较直观地揭示了开关电源中电磁干扰产生及存在的本质，提出了解决其电磁干扰问题的措施。

关键词：开关电源；仿真；电磁干扰

在开关电源中，开关管的电压接近方波，含有丰富的高次谐波，同时，由于开关变压器的漏电感及分布电容以及开关器件的工作状态非理想，在高频开或关时，常常会产生高频、高压的尖峰高次谐波振荡，该谐波通过开关管的散热器对地之间的分布电容传送到输入端；也可以通过变压器初次级间的耦合电容及变压器的对地电容通过输出回路传送到输入端。因此，开关电源中存在着较严重的电磁干扰。

本文以12V、0.85A的反激式开关电源为例，见图1，应用仿真软件Pspice进行研究，仿真分析了开关电源中的电流和电压的特点，探究了电源的EMC问题的解决策略。

图1 12V，0.85A的反激式开关电源

图2 反激式开关电源的Pspice仿真电路

1 开关电路的电流、电压

下图3依次是开关管漏源电压、漏极电流、高频变压器原边电流、RCD吸收电路的电

流、漏极对地电容的电流：

图3

由图3可以总结出此反激式开关电源波形的几个特点：（1）波形均为脉冲波形，频率为40KHz；（2）开关管的导通时间极短，此电路参数下为6uS左右。（3）除开关管的电流，都叠加着振荡波形，即文献资料中所说的“振铃”。

2 由漏电感引起的开关管的电压尖峰及高频振荡

图4是无RCD钳位电路时开关管漏源电压的波形。图中，开关管截止瞬间的电压尖峰和高频振荡由高频变压器的漏感引起，产生了659.055V的瞬间电压，这同有RCD钳位电路（图3）相比（最高电压为500V左右），高出了159V。

开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》

基于Matlab/Simulink 的BOOST电路仿真 姓名： 学号： 班级： 时间：2010年12月7日

1引言 BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。 图1BOO ST 电路的结构 2电路的工作状态 BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。 (a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断) (c) 开关状态3 (电感电流为零) 图2BOO ST 电路的工作状态

3matlab仿真分析 matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示,其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。 图3BOO ST 电路的PSp ice 模型 3.1电路工作原理 在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为: （3-1） 式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。

开关电源实验报告

开关电源实验报告 一开关电源原理 如下图30W开关电源电路图所示，市电先经过由电容CX1和滤波电感LF1A组成的滤波电路后，再经过型号为KBP210的整流桥BD1和C1组成的整流电路，输出直流电。直流电又经过由UC3842和2N60等元器件组成的高频逆变电路后，变成高频的交流电，经高频变压器输出为低电压的高频交流电。高频交流经肖基特二极管SR1060后变为脉动的直流电，最后经滤波电容和滤波电感变为我们想要的直流电输出。

MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。（2）输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 （3）整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。

1.2功率变换电路 （1）MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。（2）常见的原理图： （3）工作原理 R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。

高效率开关电源设计实例.pdf

高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。

模拟电子电路仿真和实测实验方案的设计实验报告111-副本

课程专题实验报告 （1） 课程名称：模拟电子技术基础 小组成员：涛，敏 学号：0，0 学院：信息工程学院 班级：电子12-1班 指导教师：房建东 成绩： 2014年5月25日

工业大学信息工程学院课程专题设计任务书（1）课程名称：模拟电子技术专业班级：电子12-1 指导教师（签名）： 学生/学号：涛 0敏0

实验观察R B 、R C 等参数变化对晶体管共射放大电路放大倍数的影响 一、实验目的 1． 学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。 2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及R B 、R C 等参数对放大倍数的影响。 3． 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。 三、实验设备 1、 信号发生器 2、 双踪示波器 SS —7802 3、 交流毫伏表 V76 4、 模拟电路实验箱 TPE —A4 5、 万用表 VC9205 四、实验容 1．测量静态工作点 实验电路如图1所示，它的静态工作点估算方法为： U B ≈ 2 11B B CC B R R U R +? I E ＝E BE B R U U -≈Ic U CE = U CC －I C （R C ＋R E ）

图1 晶体管放大电路实验电路图 实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。 根据实验结果可用：I C ≈I E ＝ E E R U 或I C ＝ C C CC R U U U BE ＝U B －U E U CE ＝U C －U E 计算出放大器的静态工作点。 五．晶体管共射放大电路Multisim仿真 在Multisim中构建单管共射放大电路如图1(a)所示，电路中晶体管采用FMMT5179 （1）测量静态工作点 可在仿真电路中接入虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压 表，以便测量I BQ 、I CQ 和U CEQ ，如图所示。

华南理工大学高频开关电源实验报告

四、实验记录及处理 1、设定输出电流，当负载变化时，测量输出的电压、电流如表1所示 表1 外特性数据记录 1 2 3 4 5 6 7 8 50A U/V 10.01 17.30 26.00 36.04 50.30 51.10 51.60 52.10 I/A 49.60 49.60 49.70 49.60 49.00 39.50 34.00 29.80 100A U/V 15.80 27.08 41.00 48.10 50.00 51.00 51.50 51.80 I/A 99.70 99.60 99.80 77.80 50.40 39.50 34.70 34.70 150A U/V 18.50 34.60 45.10 47.70 49.80 51.00 51.50 52.00 I/A 149.90 150.00 121.30 84.80 53.30 42.40 36.80 32.40 200A U/V 22.80 41.40 45.50 47.70 50.00 51.00 51.50 51.90 I/A 200.00 193.70 127.60 86.20 54.80 43.10 35.80 31.90 250A U/V 26.20 41.10 45.10 47.70 50.00 50.80 51.40 51.80 I/A 246.70 194.30 126.10 84.00 53.10 41.20 36.20 31.70 300A U/V 29.80 41.20 45.10 47.80 50.10 51.00 51.60 52.60 I/A 295.70 196.00 120.00 84.10 53.30 41.50 36.10 31.60 外特性曲线图如下： 图4 变极性TIG焊接电源外特性 曲线分析： 在输出功率P一定的情况下，由于P=I2 R，随着负载R的增加，输出电流I 只能下降，又因为P=UI，输出电压U上升，曲线无法继续保持恒流特性，这一特性在大电流输出时更加明显。

基于OrCAD的开关电源仿真

万方数据

万方数据

基于OrCAD的开关电源仿真 作者：刘彬， 王珂， 魏巍， 赵红玉， 马恺， 付廖凯， 郭健鹏 作者单位：刘彬,王珂,魏巍,赵红玉,马恺(中国矿业大学信电学院,221008)， 付廖凯,郭健鹏(中国矿业大学徐海学院,221008) 刊名： 中国科技信息 英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2008(20) 本文读者也读过(8条) 1.彭晓珊.余明扬PWM控制的开关电源仿真研究[期刊论文]-株洲工学院学报2003,17(5) 2.吴霞.WU Xia用Orcad PSpice9.2仿真分析输出电压可调的直流稳压电源[期刊论文]-实验室研究与探索 2006,25(7) 3.胡志勇.Hu Zhiyong具有强大功能的OrCAD Capture CIS软件[期刊论文]-印制电路信息2007(4) 4.陶瑞莲OrCAD PSpice在电子线路实验仿真研究[期刊论文]-通信电源技术2010,27(2) 5.许德操.董凌基于EMTDC/PSCAD的数字型高频开关电源仿真研究[会议论文]-2008 6.曾庆立.孟凡斌.陈炳权OrCAD在降压型开关电源优化设计中的应用[期刊论文]-襄樊学院学报2008,29(5) 7.张登奇.Zhang Dengqi调频式开关电源仿真模型的设计与仿真[期刊论文]-电子技术2008,45(11) 8.谭阳红.何怡刚.叶佳卓.伍君锡MATLAB与OrCAD的数据通信[期刊论文]-电气电子教学学报2004,26(3) 本文链接：https://www.sodocs.net/doc/3a3502013.html,/Periodical_zgkjxx200820084.aspx

模拟电路实验报告.doc

模拟电路实验报告 实验题目：成绩：__________ 学生姓名：李发崇学号指导教师：陈志坚 学院名称：专业：年级： 实验时间：实验室： 一．实验目的： 1.熟悉电子器件和模拟电路试验箱； 2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影 响； 3.学习测量放大电路Q点、A V、r i、r o的方法，了解公发射极电路特 性； 4.学习放大电路的动态性能。 二、实验仪器 1．示波器 2．信号发生器 3．数字万用表 三、预习要求 1．三极管及单管放大电路工作原理： 2．放大电路的静态和动态测量方法：

四．实验内容和步骤 1．按图连接好电路： (1)用万用表判断试验箱上三极管的好坏，并注意检查电解电容 C1，C2的极性和好坏。 (2)按图连接好电路，将Rp的阻值调到最大位置。（注：接线前先 测量电源+12V，关掉电源后再连接） 2．静态测量与调试 按图接好线，调整Rp，使得Ve=1.8V，计算并填表 心得体会：

3.动态研究 (一)、按图连接好电路 (二)将信号发生器的输入信号调到f=1kHz,幅值为500mVp，接至放大电路A点。观察Vi和V o端的波形，并比较相位。 (三)信号源频率不变，逐渐加大信号源输出幅度，观察V o不失真时的最大值，并填表： 基本结论及心得： Q点至关重要，找到Q点是实验的关键， (四)、保持Vi=5mVp不变，放大器接入负载R L，在改变Rc，R L数值的情况下测量，并将计算结果填入表中：

实验总结和体会： 输出电阻和输出电阻影响放大效果，输入电阻越大，输出电阻越小，放大效果越好。 (1)、输出电阻的阻值会影响放大电路的放大效果，阻值越大，放大的倍数也越大。 (2)、连在三极管集电极的电阻越大，电压的放大倍数越大。 (五)、Vi=5mVp，增大和减小Rp，观察V o波形变化，将结果填入表中： 实验总结和心得体会： 信号失真的时候找到合适Rp是产生输出较好信号关键。 （1）Rp只有在适合的位置，才能很好的放大输入信号，如果Rp阻值太大，会使信号失真，如果Rp阻值太小，则会使输入信号不能被

高效率开关电源设计实例

高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+ 额定输出电流： 过电流限制： 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +*2A=(最大) 输入功率： Pout/估计效率=／= 功率开关损耗* 0．5= 续流二极管损耗：*= 输入平均电流 低输入电压时／10V= 高输入电压时：／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。

开关电源实验报告

开关电源实验报告 一、开关电源电路图及清单 1.1 60W-12V开关电源电路图 图1-1 开关电源电路原理1.2.60W-12V开关电源电清单

二、开关电源介绍 开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED 灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。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。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。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，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（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。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业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

开关电源中的光耦经典电路设计分析

开关电源中的光耦经典电路设计分析 光耦（opticalcoupler ）亦称光电隔离器、光耦合器或光电耦合器。它是以光 为 媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED 与受光器（光敏 半导体管）封装在同一管壳。当输入端加电信号时发光二极管发出光线，光敏三 极管接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了 “电一光一电”转换 典型应用电路如下图1-1所示。 光耦典型电路 TTL ? i=ow 0=OFF ■ 1_1 ■耦开关控 制流电机怕路图 光耦的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了前端与负载 完 全的电气隔离，输出信号对输入端无影响，减小电路干扰，简化电路设计，工 作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是 70年代发展起来的新 型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、 斩 波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离 5V icon R3 330 -----------------------

信号传输、脉冲放大、固态继电器（SSR ）仪器仪表、通信设备及微机接口中。 在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路， 通过调节控制端电 流来改变占空比，达到精密稳压目的。 常用于反馈的光耦型号有 TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这 类 光耦的特性。图2-1所示为光耦部结构图以及引脚图。 21 TLP521内部結构及管脚庄 TLP521的原边相当于一个发光二极管，原边电流 If 越大，光强越强，副边 三 极管的电流Ic 越大。副边三极管电流Ic 与原边二极管电流If 的比值称为光耦 的电 流放大系数，该系数随温度变化而变化，且受温度影响较大。作反馈用的光 耦正是 利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈，因此在环境温度变 化剧烈 的场合，由于放大系数的温漂比较大，应尽量不通过光耦实现反馈。此外, 6

基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真

基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真 华南理工大学电力学院冯自成 摘要：反激式开关电源由于纹波小、体积小、效率高等诸多优点占据着小功率开关电源的大部分市场。本文基于UC3842芯片设计了一款反激式开关电源，详细分析了主电路的工作原理、控制电路的设计以及保护电路的设计等，最后在开关电源仿真软件saber中搭建了仿真模型，验证了设计的正确性。 关键词：反激；开关电源；UC3842；反馈电路 ABSTRACT:Flyback switching power source occupies most of the market of low switching power source due to the small ripple,small size,high efficiency advantages.This paper designs a flyback circuit based on the UC3842chip,detailedly describes the working principle of the main circuit,the design of the control circuit and protection circuit.Finally a simulation model was built in saber software to verify the correctness of the design. KEYWORDS：flyback；switching source；UC3842；feedback 0引言 随着开关电源技术的飞速发展，近年来开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展,高效率的开关电源得到越来越多的重视[1]。单端反激式变换器因其电路简单可以高效提供直流输出等许多优点,特别适合用于小功率的开关电源的设计。开关电源的控制可以分为电压型控制和电流型控制，相比单闭环控制的电压型控制，双闭环电流控制具有不可比拟的优点，因此被广泛采用[2]。 本文采用电流型脉宽控制芯片UC3842设计了一款开关电源。UC3842是Unitorde公司（后被TI收购）生产的一种开关电源芯片，在工业生产中被广泛采用。它采用双闭环控制，不但可以使输出端电压保持稳定，而且可以防止原边电流过高，除此之外还集成了内部欠压锁定电路、过压保护电路，输出频率可以根据应用的需要进行调节，可以应用于500KHz频率以下的小功率开关电源中，设计人员只需要提供很少的外接电路就可以完成电路设计[3]。 1反激电路的工作原理 开关变换器是指利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一种形态的主电路[4].反激式开关电源是开关变换器的一种，其主电路如图1所示。由于变压器同名端在一侧，故输出电压上负下正。当驱动信号为高电平时，开关管导通，电压源给原边电感充电，电感电流线性上升，直到开关管关断时刻，原边电流达到最大值。开关管导通期间，由于二极管承受反向电压，副边没有电流通过。当驱动信号为低电平时，开关管关断，副边二极管承受正向电压开始导通，

史上最全的开关电源设计经验资料

三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dt dI L V =＝T I L ??，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间 t OFF 3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。 那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF 4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD →t OFF ＝（1－D ）/f 电流纹波率r P51 52 r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值 ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53 电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面： A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。 B,保证负载电流下降时，工作在连续导通方式P24-26， 最大负载电流时r ’＝ΔI/ I LMAX ,当r ＝2时进入临界导通模式，此时r ＝ΔI/ I x ＝2→ 负载电流I x ＝（r ’ /2）I LMAX 时，进入临界导通模式,例如：最大负载电流3A ，r ’＝0.4，则负载电流为（0.4/2）×3＝0.6A 时，进入临界导通模式 避免进入临界导通模式的方法有1，减小负载电流2，减小电感（会减小ΔI ，则减小r ）3，增加输入电压 P63 电感的能量处理能力1/2×L ×I 2 电感的能量处理能力用峰值电流计算1/2×L ×I 2PK ，避免磁饱和。 确定几个值:r 要考虑最小负载时的r 值 负载电流I L I PK 输入电压范围V IN 输出电压V O 最终确认L 的值 基本磁学原理：P71――以后花时间慢慢看《电磁场与电磁波》用于EMC 和变压器 H 场：也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。单位A/m B 场：磁通密度或磁感应。单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 2 恒定电流I 的导线，每一线元dl 在点p 所产生的磁通密度为dB ＝k ×I ×dl ×a R /R 2 dB 为磁通密度，dl 为电流方向的导线线元，a R 为由dl 指向点p 的单位矢量，距离矢量为R ，R 为从电流元dl 到点p 的距离，k 为比例常数。 在SI 单位制中k ＝μ0/4π，μ0=4π×10-7 H/m 为真空的磁导率。 则代入k 后，dB ＝μ0×I ×dl ×R/4πR 3 对其积分可得B ＝ 3 40R C R Idl ?? π μ

开关电源经典设计步骤

开关电源设计步骤 步骤1 确定开关电源的基本参数 ① 交流输入电压最小值u min ② 交流输入电压最大值u max ③ 电网频率F l 开关频率f ④ 输出电压V O （V ）：已知 ⑤ 输出功率P O （W ）：已知 ⑥ 电源效率η：一般取80％ ⑦ 损耗分配系数Z ：Z 表示次级损耗与总损耗的比值，Z=0表示全部损耗发生在初级， Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2 根据输出要求，选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3 根据u ，P O 值确定输入滤波电容C IN 、直流输入电压最小值V Imin ① 令整流桥的响应时间tc=3ms ② 根据u ，查处C IN 值 ③ 得到V imin 步骤4 根据u ，确定V OR 、V B ① 根据u 由表查出V OR 、V B 值 ② 由V B 值来选择TVS 步骤5 根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比Dmax V OR Dmax= ×100％ V OR +V Imin －V DS(ON) ① 设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) ② 应在u=umin 时确定Dmax 值，Dmax 随u 升高而减小 步骤6 确定初级纹波电流I R 与初级峰值电流I P 的比值K RP ，K RP =I R /I P K RP u(V) 最小值(连续模式) 最大值(不连续模式) 固定输入:100/115 0.4 1 通用输入:85~265 0.4 1 固定输入:230±35 0.6 1 确定C IN ,V Imin 值 u(V) P O (W) 比例系数(μF/W)C IN (μF) V Imin (V) 固定输入:100/115 已知 2~3 (2~3)×P O ≥90 通用输入:85~265 已知 2~3 (2~3)×P O ≥90 固定输入:230±35 已知 1 P O ≥240 u(V) 初级感应电压V OR (V)钳位二极管 反向击穿电压V B (V) 固定输入:100/115 60 90 通用输入:85~265 135 200 固定输入:230±35 135 200

开关电源仿真

开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计一：反激 一、Saber在变压器辅助设计中的优势： 1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。 2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。 3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。 4、由于变压器是置于真实电路的仿真环境中求解的，所有与变压器有关的电路和器件均能够被联合仿真，对变压器的仿真实际上成了对主电路的仿真，从而不仅能够获得变压器的设计参数，还同时获得整个电路的运行参数以及主要器件的最佳设计参数。 二、Saber 中的变压器 我们用得上的Saber 中的变压器是这些：（实际上是我只会用这些）

分别是： xfrl 线性变压器模型，2~6绕组 xfrnl 非线性变压器模型，2~6绕组 单绕组的就是电感模型：也分线性和非线性2种 线性变压器参数设置（以2绕组为例）：

其中： lp 初级电感量 ls 次级电感量 np、ns 初级、次级匝数，只是显示用，不是真参数，可以不设置 rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值，默认为0，实际应该是该绕组导线的实测或者计算电阻值，在没有得到准确数据前，建议至少设置一个非0值，比如1p（1微微欧姆） k 偶合（互感）系数，建议开始设置为1，需要考虑漏感影响时再设置为低于1的值。需要注意的是，k 为0。99 时，漏感并不等于lp 或者ls 的1/100。漏感究竟是多少，后述。 其他设置项我没有用过，不懂的可以保持默认值。 非线性变压器参数设置（以2绕组为例）：

开关稳压电源__实验报告

开关稳压电源 1．方案论证 本设计是根据本次电子竞赛题目的基本要求所制作的开关稳压电源，系统分为AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、数字设定与显示电路、保护和测量电路等四部分。现对系统重要部分作方案论证。 1.1 DC-DC主回路拓扑的选择 根据题目要求DC-DC变换器由以下两种方案可实现：1）采用Boost型拓扑结构变换器实现；2）采用推挽型拓扑结构变换器实现。 Boost变换器容易实现，且技术成熟；推挽变换器中可能出现单向偏磁饱和，容易使开关管损坏。经比较，决定主回路拓扑结构采用Boost型拓扑结构变换器。 1.2 控制方法 方案一脉冲宽度控制脉冲宽度控制是指开关工作频率(即开关周期)固定的情况下直接通过改变导通时间来控制输出电压大小的一种方式。因为改变开关导通时间就是改变开关控制电压的脉冲宽度，因此又称脉冲宽度调制(PWM)控制。 方案二脉冲频率控制脉冲频率控制是指开关控制电压的脉冲宽度不变的情况下，通过改变开关工作频率(改变单位时间的脉冲数，即改变T)而达到控制输出电压大小的一种方式，又称脉冲频率调制(PFM)控制。 PWM控制方式因为采用了固定的开关频率，因此，设计滤波电路时就简单方便,而脉冲频率控制方式开关频率不确定，滤波电路较复杂，对硬件要求高。所以采用方案一作为控制方法。 1.3提高效率的方法 提高开关电源的效率方法：(1)采用软开关PWM变换控制技术提高效率； (2)改进驱动电路及优选参数提高效率； (3)改进缓冲吸收电路及参数选取提高效率；(4)改进磁性部件的设计提高效率；(5)正确选取功率器件，降低损耗提高效率等。

本设计采用提高效率的方法有：(1)改进缓冲吸收电路及参数选取提高效率； (2)改进磁性部件的设计提高效率；(3)正确选取功率器件，降低开关损耗提高效率。 具体：{ 通过提高工作频率，让工作频率达到100KHZ； 选用小导通电阻、高开关速度的MOSTET，降低MOSFET开关损耗。选用了IRF640（VDSS=200 V，RDS(on)< 0.18 ，ID=18 A） 选用快速恢复整流二极管，减少反向导通时间，减少损耗。选用了肖特基二极管RHRP15120，恢复时间trr < 65ns。} 以过验证，本设计的系统原理框图如图1-1： 图1-1 系统原理框图 220V交流电压经整流滤波后，得到约89Ｖ的直流电压加到DC-DC变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动场效应管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。 2．电路设计 2.1 主回路电路原理图 Boost变换器是DC-DC变换器中、最易于实现的、最常用的、最成熟的和输出电压等于或小于输入电压的非隔离型变压电路，且输入与输出负端是公共端。原理图如下：

开关电源实验指导

开关电源技术实验指导书 信息工程学院电气及自动化教研室 2009.04.18

实验一电流控制型脉宽调制开关稳压电源研究 一．实验目的 1．掌握电流控制型脉宽调制开关电源的工作原理，特点与构成。 2．熟悉电流控制型脉宽调制芯片UC3842的工作原理与使用方法。 3．掌握开关电源的调试方法与参数测试方法。 二．实验内容 1．利用芯片UC3842，连接实验线路，构成一个实用的开关稳压电源电路。 2．芯片UC3842的波形与性能测试 （1）开启与关闭阀值电压。 （2）锯齿波，包括周期、占空比、幅值等，并与理论值相比较。 （3）不同负载以及不同交流输入电压时的输出PWM波形，并与正确波形相对比。 （4）反馈电压端（即UC38422号脚）与电源端（即7号脚）波形。 （5）输出PWM脉冲封锁方法测试。 3．开关电源波形测试 （1）GTR集电极电流与集-射极电压波形。 （2）变压器原边绕组两端波形。 （3）输出电压V O波形。 4．开关电源性能测试 （1）电压调整率（抗电压波动能力）测试。 （2）负载调整率（抗负载波动能力）测试。 （3）缓冲电路性能测试。 三．实验系统组成及工作原理 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域。其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高，体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。 开关电源的控制电路可分为电压控制型和电流控制型。前者是一个单闭环电压控制系统，后者是一个电压、电流双闭环控制系统，电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。 具体实验原理可参见附录。 具体线路见图5—4。 四．实验设备和仪器 1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱 2．双踪示波器 3．万用表 五．实验方法

高效率开关电源设计实例

高效率开关电源设计实例 1 0 W同步整流Buck变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路 的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PW履计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器（板载的10W降压 Buck变换器）。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步 控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3/4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的（见图20的电路图）。 设计指标 输入电压范围：DC+10- +14V 输出电压：DC+5.0V

额定输出电流：2.0A 过电流限制：3.0A 输出纹波电压：+30mV (峰峰值) 输出调整：土1% 最大工作温度：+40 C “黑箱”预估值 输出功率：+5.0V *2A=10.0W最大) 输入功率：Pout/估计效率=10.0W^0.90=11.1W 功率开关损耗(11.1W-10W) * 0 . 5=0.5W 续流二极管损耗：(1I.IW-10W) *0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时11.1W / 10V=1.1IA 高输入电压时：11.1W/ 14V=0. 8A 估计峰值电流：1 . 4lout(rated)=1 . 4X 2. 0A=2. 8A 设计工作频率为300kHz。

BUCK开关电源闭环控制的仿真研究-20V10V

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 课程设计说明书 课程设计名称: 电力电子 题目:BUCK开关电源闭环控制的仿真研究- 20V/ 10V 电力电子课程设计任务书 二级学院(直属学部):电子信息与电气工程学院专业:电气工程及其自动化班级:所属组号2# 指导教师职称讲师

目录 一、课题背景 (1) 1、buck电路的工作原理 (1)

二、课题设计要求 (2) 三、课题设计方案 (2) 1、系统的组成 (2) 2、主电路部分的设计 (3) 3、闭环系统的设计 (4) 4、闭环系统的仿真 (8) 四、总结及心得体会 (13) 五、参考文献 (14) 附录 (15)

一、课题背景 1、buck 电路的工作原理 Buck 电路是由一个Mosfet S 与负载串联构成的，是一种降压斩波电路，其电路如图1-1， 其中R C 为电容的等效电阻(ESR)。 图1.1 buck 变换器主电路图 由驱动信号周期地控制mosfet S 的导通与截止，通过改变驱动信号的占空比D ，来改变输出电压Uo 。当电路中上管导通时，源极电压等于输入电压，因此驱动管的栅极电压=Vin+Vgs ，IC 不能直接驱动，IC 部将上管的驱动路采用浮地的方式，外接自举电容组成偏置电路来驱动上管。 根据开关管的通断状态列基尔霍夫电压方程： 当开关管导通时： IN O L ON L ON /V V V V L i T ---=? （1-1） 当开关管关断时： O L D L OFF /V V V L i T ++=? （1-2） 2.BUCK 开关电源的应用 自从20世纪70年代，用高频开关电源取代线性调节器式电源以来，高频开关电源得到了很大的发展。40多年来，高频开关电源的技术进步和发展历程有三大标志：①功率半导体开关器件用功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)取代了70年代使用的普通功率晶体管；②高频化PWM 与PFM 控制技术的应用和软开关技术的应用；③开关电源系统集成技术的应用。现代的高频开关电源技术是发展最快、应用最广泛的一种电力电子电源技术。 可以说，凡是用电的电子设备没有不用开关电源的，如家用电器中的电视机、个人计算机、音响设备、日光灯镇流器、医院的医疗设备、通信电源、航空航天电源、UPS 电源、变频器电源、交流电动机的变频调速电源、便携式电子设备的电源等，都要使用高频开关电源。这些电源功率通常仅有几十瓦至几百瓦。手机等移动电子设备的充电器也是开关电源，但功率仅有几瓦。通信交换机、巨型计算机等大型设备的电源也是开关电源，但功率较大，可达数千瓦至数百千瓦。工业上也大量应用开关电源，如数控机床、自动化流水线中，采用各种规格的开关电源为其控制电路供电。

AC-DC反激开关电源实验报告

反激开关电源的设计与调试 1.实验目的： 掌握反激电路、TOP255YN芯片的使用方法与各元器件的参数计算；掌握各种测试仪器的使用；输入220交流电压，得到12V电压，1.5A电流稳定主输出；副输出5V，1A。频率f=66KHZ，输出功率23W，输出纹波100mV。 2.实验器材： 示波器、负载、输入电源、测温器、万用表。 3.实验内容： （1）反激电路工作原理

连续模式初级电流有前沿阶梯且从前沿开始斜坡上升。在开关管关断期间，次级电流为阶梯上叠加衰减的三角波。当开关管在下个周期开始导通瞬间，次级仍然维持有电流。在下一个周期开关管开通时刻，变压器储存能量未完全释放，仍有能量剩余。

三、实验数据分析 输入电压为220V 交流，整流后得到Vdc=311V 直流。MOS 管上电压为Vdc+（Np/Ns ）*(Vo+1)=400V 。 （1）变压器设计 占空比：) /)(1()1(8.0)/)(1(on Ns Np Vo Vdc T Ns Np Vo T ++-?+==0.4695 初级匝数：f Ae Bpk T V N **?*?=2on o 2p =71匝取72匝 f=66khz 次级匝数：dc on of f 1o p s V T T V N N **+* =）（=8.2匝取9匝 次级峰值电流：=-=) 1(o crs Ton Vo P I 2.83A 次级平均电流：csr of f ar I T I *==1.5A Vo Ton Po Icpr *=25.1=0.337A Top255芯片峰值电流：Ton I I /cpr p ==0.802A 过载保护： 典型值Ilimit=1.7A