内容发布更新时间 : 2024/5/10 12:16:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
摘要 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比
率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制、IC和MOSFET构成。
本设计在大量前人设计开关电源的的基础上，以反激式电路的框架，用TOP244Y构成12V、2.5A开关电源模块,通过整流桥输出到高频变压器一次侧，在二次侧经次级整流滤波输出。输出电压经采样与TL431稳压管内部基准电压进行比较，经过线性光偶合器PC817改变TOP244Y的占空比,从而使电路能直流稳压输出。
关键词 开关电源；脉冲宽度调制控制；高频变压器；TOP244Y
ABSTRACT Switching power supply is the use of modern electronic technology,
control switching transistor turn-on and turn-off time ratio of the output voltage to maintain a stable power supply, switching power supply generally by the pulse width modulation (PWM) control,IC and MOSFET form.
The design of a large number of predecessors in the switching power supply design based on the flyback circuit to the framework, using TOP244Y constitute a 12V, 2.5A switching power supply module, through the rectifier bridge output to high-frequency transformer primary side, the secondary side by the time level rectifier output. TL431 by sampling the output voltage regulator with an internal reference voltage comparison, after a linear optical coupler PC817 change TOP244Y duty cycle, so the circuit can be DC regulated output.
Keyword Switching Power Supply；PWM Control； high frequency transformer；
TOP244Y
目录
前 言 .................................................................................................................................... 3 1.反激式PWM高频开关电源的工作原理 ........................................................................ 4
1．1 PWM开关电源 .................................................................................................... 5
1.1.1 开关电源简介 .............................................................................................. 5 1．1．2 PWM开关电源原理 ............................................................................ 6 1．2 反激式变换器 ..................................................................................................... 8
1．2．1 反激变换器的工作原理 ........................................................................ 8 1．2．2 反激变换器的工作模式 ........................................................................ 9 1．3 单相二极管整流桥 ............................................................................................. 9 1．4 缓冲电路（吸收电路） ................................................................................... 10 2．TOPSwitch-GX芯片 ................................................................................................... 11
2．1 TOPSwitch-GX的性能...................................................................................... 12 2．2 TOPSwitch-GX的内部结构及引脚.................................................................. 12
2．2．1 TOPSwitch-GX的内部结构................................................................. 12 2．2．2 TOPSwitch-GX的引脚功能................................................................. 14
3．反激式变换器的高频变压器设计 .............................................................................. 15
3．1 开关电源变压器的绕线技术 ........................................................................... 16
3．1．1 绕组符合安全规程 .............................................................................. 16 3．1．2 低漏感的绕制方法 .............................................................................. 17 3．1．3 变压器紧密耦合的绕制方法 .............................................................. 19 3．2 确定磁心的尺寸 ............................................................................................... 20 3.3 反激式变压器的设计 .......................................................................................... 22 4．单端反激式开关电源-主电路设计 ............................................................................. 24
4．1 单端反激式开关电源主电路介绍 ................................................................... 25 4．2 单端反激式开关电源驱动电路介绍 ............................................................... 26 5．设计结果及分析 .......................................................................................................... 27
5．1 设计输出电压及波形 ....................................................................................... 28 5．2 设计结果分析 ................................................................................................... 32 结论 .................................................................................................................................... 33 致谢 .................................................................................................................................... 34 参考文献 ............................................................................................................................ 34 附录 .................................................................................................................................... 35
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前 言
本课题主要掌握反激式PWM高频开关电源的工作原理。电源在一个典型系统中
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担当着非常重要的角色。从某种程度上，可以看成是系统的心脏。电源给系统的电路提供持续的、稳定的能量，使系统免受外部的侵扰，并防止系统对其做出伤害。所以，本课题主要是用TOPSwitch-GX系列是单片开关电源中的TOP244Y设计反激式开关电源从而到平稳的直流输出，实现设计一个稳定的电源输出。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源，节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。TOPSwitch-GX系列是单片开关电源第四代产品，最大输出功率从75W扩展到290W，将开关频率提高到132KHz，这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132KHz降低到30KHz，可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
本设计要求电源的输入为电网电压（市电），经滤波后进入单相二极管整流桥，再经大电容滤波得到直流高压，通过PWM控制，在反激变换器的变压器二次侧得到高频矩形波电压，再经滤波得到平稳的直流输出。而本人主要研究主电路的制作和绕制高频变压器，高频变压器采用EE25型磁心，配10引脚的骨架，用直径为0.38mm的漆包线绕制。最后以反激电路的框架进行主电路的设计。
1.反激式PWM高频开关电源的工作原理
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1．1 PWM开关电源
1.1.1 开关电源简介
电源是各种电子设备必不可少的组成部分 ,它的性能好坏直接影响到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分为线性电源和开关电源两大类 。线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源 ,其稳压性能好 ,输出纹波电压很小 ,但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离 ,并且调整管的功率损耗较大 ,致使电源的体积和重量大、效率低。开关电源被誉为高效节能电源 ,它是利用现代电力电子技术 ,通过控制开关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、功率小、效率高、纹波小、噪声低、易扩容、智能化程度高等优良特性 ,广泛应用在诸如计算机、电视机、摄像机等电子设备上。它代表着稳压电源的发展方向 ,现已成为稳压电源的主流产品。
目前 ,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备中。而随着近些年来科学技术的不断发展 ,开关电源技术在实际需要的推动下快速的发展 ,具体的发展趋势可以总结为以下几个方面: （1）高频化
开关频率的提高有利于开关电源的体积减小 ,重量减轻 ,动态响应得到改善。早期开关电源的频率仅为几千赫兹 ,随着电力电子器件及磁性材料性能的不断改进 ,开关频率渐渐地提高。在这个过程中 ,IGBT的出现 ,使得开关电源的容量不断增大 ,在许多中等容量范围内 ,迅速取代了晶闸管相控电源。并且 ,IGBT的开关速度很高 ,通态压降低。但是 ,随着开关频率的提高 ,电源的电磁干扰问题也变得突出起来。如何在提高开关频率的情况下 ,最大限度的减少电磁干扰对电源的影响 ,是一个摆在科研工作者面前的急需解决的问题。 （2）非隔离DC/DC技术
近年来 ,非隔离 DC/DC 技术发展迅速。它们基本上可以分成两大类。一类在内部含有功率开关元件 ,称 DC/DC 转换器。另一类不含功率开关 ,需要外接功率MOSFET ,称 DC/DC 控制器。按照电路功能划分,有降压的STEP-DOWN、升压的
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