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【摘 要】开关电源作为新型高效电源,在现代社会发挥了越来越大的作用.本文探讨了开关电源的工作原理,完成了开关电源中各个关键部分的设计,包括拓扑结构、EMI滤波器、高频变压器、控制电路、输出滤波电路等,并在此基础上完成了基于TOP234Y的开关电源整体电路设计.在完成设计的基础上,进行了电路仿真,最终的仿真结果表明所设计的电路达到预期效果,各项指标满足要求.
开关电源:彩电开关电源维修
【关键词】开关电源；EMI滤波；高频变压器；TOP234Y
０ 引言
现代电子设备正朝着小型化,低成本化方向发展,这要求其电源系统也要朝着轻、薄、小和高效率方向发展.传统的线性电源无法克服其工频变压器体积庞大,效率低下等缺点,越来越难以满足现代电子设备特别是小型化设备的要求.而开关电源采用功率管为核心器件,具有功耗低,体积小等优点.因此,研究开关电源的设计及其关键技术,具有很好的科研价值及经济意义[1].
1. 开关电源工作原理
开关电源的结构原理框图如图1所示.交流输入电压通过EMI滤波及整流环节后得到脉动的直流电压Vi.直流电压Vi经过功率变换,逆变为受到控制的、符合电路要求的方波脉冲电压.高频方波脉冲电压经过整流滤波后得到稳定的直流电压输出.途中的控制电路部分对开关信号放大、整形,利用调整高频开关元件的开关时间比例,使输出电压保持稳定.时钟振荡电路,它产生的高频波段信号与控制信号进行叠加,从而调节脉冲宽度.
1.1 拓扑结构选择
在常用的开关电源拓扑结构中,反激式变换器相比于正激式拓扑结构和推挽式拓扑结构,具有适用于低于150W小功率开关电源的优点[2].
这种拓扑结构工作时,变压器原边驱动导通的时候,其副边不会向负载供电,原副边交错导通,因此叫反激式.单端反激式拓扑结构简单,只需增加二次绕组和相关电路就可获得多路输出,而且重量轻体积小,传输功率为20~100W,因此常常用于小型的仪表仪器、家用电器电源等中小功率变换场合.其输出电压为：
1.2 电磁干扰滤波器设计
现代电子设备正逐渐变得越来越复杂,由此产生的各种电磁干扰问题往往会造成电子设备无法正常工作,成为设计中不得不考虑的重要因素.在开关电源设计中,电源噪声是电磁干扰的主要干扰,属于射频干扰[3].
2. 基于TOP234Y整体电路设计
TOPSwitch-FX系列是美国PI公司推出的第三论文范文关电源集成电路.它的输出功率一般为75W左右,符合本设计的小功率要求.而且芯片还具有电流限流电路,过热保护,增压保护欠压检测电路[5].整个电路原理如图2所示.
交流电源经全桥整流滤波后变成直流,R1与R2组成的电压检测电路用于欠压和过压保护.T1为反激式高频变压器；D3用于高频整流；L3,C10,C11为输出整流滤波器；反馈回路由稳压器TL431和光电耦合器PC817A组成,通过反馈作用使输出电压动态稳定；C5,R3,FR106构成漏极钳位电路,用于保护控制器内部的集成MO论文范文ET[6].
上电时,TOP234Y开始工作,当达到启动电压阈值时,内部MO论文范文ET开始斩波；通过高频变压器的快速电能变换,迅速将能量传递到二次侧,建立输出电压；当输出电压达到设计值时,反馈回路发生作用,通过调节开关周期来维持输出电压的恒定.
3. 仿真分析
本文利用Saber软件对电路原理图进行仿真.
3.1 变压器一次侧波形分析
本仿真建模的变压器模型,其一次侧的电感量可由下式决定：
考虑计算误差与实际情况,电路仿真建模时选用的输出电感值分别为90μH和780μH.仿真后得到变压器的一次侧电压电流波形如图3：
将该波形图放大后得到图4,通过波形可以看出,变压器一次侧电压电流波形基本满足条件.
3.2 总输出电压波形模型
对整体电路原理图进行仿真,得到总输出电流电压波形如图5所示.
第一部分变压器设计中,设置两路输出分别为5V和15V.仿真输出模型中可见两路输出值分别为5.2569V和15.072V,并且输出稳定.考虑到实际误差,最终输出基本贴近理论值.
4. 总结
本文在给出开关电源一般工作原理的同时,对小功率开关电源设计的关键部分进行了研究,包括电路拓扑结构、EMI滤波器、高频变压器参数计算与设计.然后选择基于TOP234Y芯片进行了小功率多路输出的开关电源整体电路设计,并给出了仿真结果,结果参数表明所进行的电路设计结构合理,达到了期望指标.
［责任编辑：王静］
总结：本文是一篇关于开关电源电压论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
开关电源引用文献:
[1] 开关电源毕业论文范文 开关电源方面开题报告范文10000字
[2] 开关电源论文写作参考范文 关于开关电源类论文范文数据库3000字
[3] 不间断电源和转换开关在职毕业论文范文 关于不间断电源和转换开关自考毕业论文范文3000字
