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doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 开关电源的基本原理及发展趋势 常州信息职业技术学院 学生毕业设计（论文）报告 系 专 班

别： 业： 号：

机电工程学院 机电一体化 学 生 姓 名： 学 生 学 号： * * * 设 （ 文 题 ： 开关电源的基本原理及发展趋势 计论 ）目 指 导 教 师： 设 计 地 点： 起 迄 日 期： * * * 常州信息职业技术学院 10.7.2～ 10.8.20 1

开关电源的基本原理及发展趋势 毕业设计（论文）任务书 专业

一、课题名称： 班级 姓名

开关电源的基本原理及发展趋势

二、课题应达到的要求： (1) 通过本次的毕业设计，阐述开关电源的一些基本知识以及它们在日常生活中的应用 (2) 开关电源的基本原理和它的发展趋势，以及它们在日常生活中的应用 (3) 高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化 三、主要工作内容 (1) 阐述开关电源的一些基本知识以及它们在日常生活中的应用 (2) 以具体的实例和图表等来阐述开关电源的原理、高频化以及怎样解决在日常生活中 出现的问题

四、主要参考文献： [1] [2 ] [3 ] [4] [5] [6] 叶慧贞，开关稳压电源.[M]北京：国防工业出版社，1993 杨志民，杜文广,董银虎.开关电源的尖峰干扰及其抑制.电源技术应用[M]，20008 钱照明，开关电源的 EMC 设计[J].电源世界，2002 (3):46~50 张占松，蔡宣三编著.开关电源的原理与设计[M].北京:电子工业出版社，1998 王淑兰，开关电源的噪声抑制[J].电子技术，1991 朱文立，开关电源的电磁骚扰抑制技术[J].电子质量，2002 学

生（签名） * * * 年 年 年 年 月 月 月 月 日 日 日 日

指 导 教师（签名） * * * 教研室主任（签名） 系 主 任（签名） 2

开关电源的基本原理及发展趋势

摘 要：本文介绍一种以 KA3525 作为控制核心，根据 KA3525 的应用特点，设计了一种基于该电流型 PWM 控制芯片、实现输出电 压可调的开关稳压电源电路。开关电源是利用现代电子技术，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）和 MOSFET 构成。开关电源和 线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增 长速率各异。开关电源比普通的线性电源效率高，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。 关键词：

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KA3525、开关电源、PWM 关键词

目录 绪论3 第一章 开关电源介绍1 1．1 开关电源的发展史2 1．1．1 国际发展状况3 1．1．2 国内发展情况4 1．2 开关电源优缺点5 1．2．1 开关电源优点6 1．2．2 开关电源缺点7 第二章 开关电源种类8 2. 1 按激励方式划分9 按调制方式划分1 按功率开关的类型划分2 按功率开关的连接方式划分3 按输入和输出电压的大小划分4 按工作方式划分5 按电路结构划分6

2. 2 2．3 2．4 2．5 2．6 2．7

第三章 系统设计7 3.1 3.1.1 3.1.2 主电路的整体简介8 它激型推挽式电路工作原理9 驱动电路1 3

开关电源的基本原理及发展趋势 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.2

KA3525 工作原理2 死区时间设置3 检测电路4 参数设计5

3.2.1 输入滤波电容6 3.2.2 原副边变比7 3.2.3 输出滤波电容的选择7 第四章 实际工作中遇到的问题及解决方法8 总结 参考文献 4

开关电源的基本原理及发展趋势

绪论 电子技术的高速发展，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而 电子设备都离不开可靠的电源，进入 90 年代开关电源相继进入各种电子、电器 设备领域，程控交换机、通讯、电力检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地 使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电子 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）和 MOSFET 构成。开关电源和线性电源 相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。开关电 源比普通的线性电源效率高，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。 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，开关电源比普通线性电源体积小，轻便化，更便于携 带。 第一章 1．1 ． 1．1．1 ． ． 开关电源介绍 开关电源的发展史 国际发展历史

1955 年，美国的科学家罗耶首先研制成功了利用磁心的磁饱和来进行自激 振荡的晶体管直流变换器。20 世纪 60 年代末，由于微电子技术的快速发展，高 反压、大电流的功率开关晶体管出现，从此，直流变换器就可以直接由工频电网 电压经整流、滤波后输入供电，终于将体积大、重量重、效率低的工频降压变压 器甩掉了，从而迅速地扩大了它的应用范围，在此基础上诞生了无工频变压器的 开关稳压电源。 目前面临四个困难： （1）随着电力电子技术和微电子技术的高速发展以及集成度高、功能强的大 规模集成电路的不断出现，电子设备的体积在不断地缩小，重量在不断地减轻， 内部功率损耗在不断地减小。因此开关电源的小型化、微型化、模块化就成了技 术人员研究和探讨的核心。 （2）开关电源的效率与功率开关的变换速度成正比，要进一步提高开关电源 5

开关电源的基本原理及发展趋势

的转换效率，就必须提高其工作频率。但是，当工作频率提高以后，对整个电路 中的元器件又有了新的要求。例如，高频电容、储能电感等新问题。 （3）开关电源电路中的功率开关工作在频率较高的开关状态，其高频电压和 电流就会产生较强的尖峰干扰和谐振噪声。随着开关电源的发展，虽然这些缺点 得以改进， 但是在一些对输出稳定度和输出纹波要求较高的精密电子测量仪器和 仪表中，却不能得到使用。所以，克服开关电源的这一缺点，进精品文档

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一步提高它的输 出稳定度和降低它的输出纹波电压，扩大它的适用范围，就成了第三个困难。 （4）寻求新的驱动方式和新的功率开关去解决驱动导通的上升时间内损耗、 驱动关断的下降时间内的损耗、 导通后由于管压降不能为零而产生的损耗和关断 后由于漏电流不能为零而引起的损耗这将成为第四个困难。 随着科技人员不断努力探索， 终于研制出了具有零流关断和零压开通的复合 ，综合性能优势在门极驱动与保 功率开关 IGBT（芯片：IXDN404、SIE20031） 护。这种复合功率开关 IGBT 把晶体管和 MOSFET 管的优点集于一体，既具有 MOSFET 管的输入驱动所需功率非常小的输入特性，又具有晶体管的导通后管 压降非常小的输出特性。解决如上不少的难题，实现了突破性的进展。 1．1．2 国内发展情况 ． ． 我国的开关电源设计、研制和生产开始于 20 世纪 60 年代初期，到 60 年代 中期进入了实用阶段。70 年代初期开始设计、研制和生产无工频降压变压器的 开关电源。1974 年研制成功了我国第一台工作频率为 10kHZ、输出直流电压为 5V 的无工频降压变压器的开关电源。虽然这些年取得了进步但和发达国家相比 我们的技术还很落后。由于我国的半导体技术与工艺跟不上时代发展，导致我们 自己研制和生产的无工频降压变压器的开关电源关键器件，如开关晶体管，高频 开关变压器磁性材料都是国外的。因此，我们最根本的问题是要提高我国的半导 体技术和工艺。 1 . 2 开关电源优缺点 1. 2. 1 优点： （1） 内部功率损耗小，转换效率高。 （2） 体积小，重量轻。 （3） 稳压范围宽，线性调整率高。 6

开关电源的基本原理及发展趋势 （4） 滤波效率大为提高，滤波电容的容量和体积大为减小。 （5） 电路形式灵活多样。 与线性稳压电源相比，其工作频率比线性电源工频高了几个数量级， 开关电源比普通的线性电源效率高。 由于线性电源功率管工作在线性区， P=UI 由 得，随着 I 越来越大功率就越大。而开关电源工作在开、关两种状态，当电阻很 小时为开，当电阻很大时为关。当开关断开时，电流很小；当开关闭合时，电压 很小，所以发热功率 U×I 就会很小。这就是开关电源效率高的原因。 1. 2. 2 缺点： （1）存在较严重的开关噪声和干扰 （2）电路复杂，不便于维修 （3）成本高，可靠性低 第二章 2．1 ． 开关电源种类 按激励方式划分

（1） 它激式开关电源电路。这种形式电路具有工作稳定、可靠和便于控制的优 点。一般应用于大功率和超大功率输出场合。 图 2-1 （2） 自激式开关电源电路。该电路中的功率开关管既作功率开关，又作 PWM 驱动信号产生的振荡管。具有内部损耗小，转换效率高，成本低等优点。应用于 小功率和中功率输出场合。 7

开关电源的基本原理及发展趋势 图 2-2 2．2 ． 按调制方式划分 （1） 脉宽调制型开关电源 （2） 频率调制型开关电源 （3） 混合型开关电源 2．3 ． 按功率开关的类型划分

（1） 晶体管型开关电源。优点是功率开关饱和导通后，管子开关损耗较小。缺 点是驱动功率与输出功率成正比，不宜用在大功率场合。

图 2-3 （2） 可控硅型开关电源。优点是可直接输入工频电网电压，成本低；缺点：电 磁辐射污染较大。 （3） MOSFET 型开关电源。该电路用 MOSFET 作为功率开关，其特点是驱动 功率小，可以输出大功率和超大功率。 8

开关电源的基本原理及发展趋势 图 2-4 （4） IGBT 型开关电源。该电路采用 IGBT 复合功率模块作为功率开关，把晶 体管型和 MOSFET 型开关电源优点集于一身。 2．4 ． 按功率开关的连接方式划分 精品文档