反激式开关电源的设计说明

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1、 毕毕业业设设计计说说明明书书反激式开关电源的设计反激式开关电源的设计专业专业电气工程及其自动化学生姓名学生姓名伊利优酸乳班级班级XXXXXX学号学号XXXXXX指导教师指导教师 XXXXXX完成日期完成日期2XXXXXXXXX盐城工学院本科生毕业设计说明书(2013)反激式开关电源的设计反激式开关电源的设计摘 要:各种电子设备中,有一个不可或缺的组成部分,那就是电源。 反激式开关电源的设计阐述了反激式开关电源的工作原理;通过方案的 对比,选择出了用电流控制型 PWM 技术;最后详细介绍了利用 TOPSwitch 器件设计开关电源的设计过程。TOPSwitch 器件是近代出现 的芯片,它有很多

2、功能,如对过流,过热进行保护,能自动重启等。 对 TOPSwitch-GX 的工作原理进行了理解,对内部结构进行了分析,对 以 TOP244Y 为控制核心的反激式开关电源进行了设计。设计出的采用此 芯片的反激式开关电源的外围电路很简单,所用元器件少,性能指标高, 价格低,有较高的集成度,很有实用价值。该芯片的开关频率为 132kHZ。设计电路的开关电源输出功率为 25W 时,可以实现 12V/1.2A,5V/2A 和 30V/20mA 三路直流电压输出。另外,还设计了外围 电路,并对此进行了分析。高频变压器的设计是重点,对磁心,线圈匝 数进行了选择。用此开关电源不但可以使外围电路器件大大减少,

3、成本 降低,还能使可靠性大大提高,正常工作时,可以提供多路输出,能在 家电、IT 等领域被广泛应用。关键词:开关电源;反激式变换器;TOPSwitch-GX;高频变压器TheThe DesignDesign ofof Single-endSingle-end FlybackFlyback SwitchingSwitching PowerPower SupplySupplyAbstractAbstract: There is an integral part of a variety of electronic devices, and that is power. Flyback switch

4、ing power supply design elaborated flyback switching power supply works; contrast through the program, select a current-controlled PWM technology used; finally describes the use of TOPSwitch device design of switching power supply design process. TOPSwitch device is the modern appearance of the chip

5、, it has many features, such as over current, over temperature protection, can automatically restart and so on. The working principle of TOPSwitch-GX are understood, the internal structure is analyzed, based on TOP244Y has been designed for the flyback switching power supply control center. The use

6、of this chip design flyback switching power supply external circuit is very 盐城工学院本科生毕业设计说明书(2013)simple, the use of fewer components, high performance, low price, have a higher degree of integration, very practical value. The switching frequency of the chip 132kHZ. Design of circuit switching power

7、supply output power of 25W, you can achieve 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20mA three-way DC voltage output. In addition, the design of the peripheral circuits, and this analyzed. High-frequency transformer design is the key, right core, coil turns is a selection. With this switching power supply can not o

8、nly greatly reduce the peripheral circuit components, cost reduction, but also to greatly improve the reliability, normal working hours, you can provide multiple outputs in home appliances, IT and other fields are widely used.KeyKey wordswords: Switching power supply;Fly-back converter;TOPSwitch-GX;

9、 High frequency transformer目目 录录1 概 述.1 1.1 课题来源及基本技术要求.1 1.2 设计内容及设计思路.1 1.3 预期成果及其意义.2 2 反激式开关电源方案比较与选择.2盐城工学院本科生毕业设计说明书(2013)2.1 反激式开关电源介绍 .3 2.2 反激式开关电源的方案比较与选择.3 3 基于 TOP244Y 芯片的单端反激式开关电源的设计.7 3.1 TOPSwitch-GX 芯片简介 .7 3.2 基本参数确定.8 3.3 高频变压器设计.9 3.4 输入整流滤波电路的设计.12 3.5 钳位保护电路的设计.14 3.6 输出整流滤波电路的设

10、计.15 3.7 反馈整流滤波电路设计.17 3.8 反馈电路设计.17 3.9 TOPSwitch-GX 芯片的外围设计 .20 4 结束语.20 参考文献.21 致 谢.22 附 录.23 附录 1 反激式开关电源原理图 .24 附录 2 反激式开关电源 PCB 图 .25 附录 3 反激式开关电源主要元件清单 .26盐城工学院本科生毕业设计说明书(2013)1反激式开关电源的设计反激式开关电源的设计1 概 述1.1 课题来源及基本技术要求1.1.11.1.1 课题来源课题来源 如今,开关电源在生活中的应用极其广泛。开关电源在各种电 子设备中起着非常重要的作用。各国都投入大量的人力以及物力

11、进 行深入的理论研究和工程实践。而在国内,各大公司、高校、研究 所也做出了相当多的努力和贡献。通过线性稳压电源,研究出开关 电源。线性稳压电源的结构框图如图 1-1 所示:工频变压器稳压调整管负反馈电路整流滤波电路输出滤波电路UiUo图 1-1 线性稳压电源的结构框图 高效反激式开关电源的实用性很高。因此,研究低功耗的反激 式开关电源能推动开关电源技术的发展。1.1.21.1.2 基本技术要求基本技术要求 系统具体参数如下: 电路形式:反激式 交流电源:85V265V 输入电压频率:f =50Hz 开关电源输出电压、电流:12V/1.2A,5V/2A,30V/0.02A 总输出功率:25W 电

12、压效率:=80% 开关管开关频率:132kHz 损耗因数Z:Z代表二次绕组损耗与功率总损耗的比值,典型值 为0.51.2 设计内容及设计思路1.2.11.2.1 设计的主要内容设计的主要内容a) 分析反激式开关电源的工作原理。TOPSwitch-GX 芯片内部 结构和参数。反激式开关电源的设计2b) 设计基于 TOPSwitch-GX 器件的反激式开关电源。 c) 选用合适的元器件。 d) 电路图的搭建。1.2.21.2.2 设计思路设计思路 首先确定本课题的应用场合,然后搜集大量文献,选用集成芯 片,要求开关损耗低、变压器及整个开关电源的体积尽量小,同时 保证该电路的安全性及可靠性。 课题研

13、制的反激式开关电源是单端的,并且能多路输出。1.3 预期成果及其意义1.3.11.3.1 设计的预期成果设计的预期成果 利用 TOPSwitch-GX 器件设计出的反激式开关电源具有对输出电 压的负反馈及各种保护机制,正常工作时,可以提供多路输出。小 功率电源能应用于家电、计算机等领域。1.3.21.3.2 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 随着现代无线通信和电子技术的迅猛发展,功能强大的无线通 信系统应运而生,给人们生活带来了极大方便。在这些设备中,不 可以缺少的一个组成部分是电源,它的性能直接影响到这个电子设 备是否可以安全可靠地工作。为了减小设备的功耗,提高工作效率, 缩小体积和降低重量,传统的模拟电源渐渐地被各种开关电源所代 替。 开关电源相比传统的模拟电源有以下优势: a) 电路工作效率高 在开关电源电路中,开关管工作在开关状态,当其截止状态时, 由于没有电流通过而不会消耗功率,因此极大地提高了电源的工作 效率。 b) 适用的电压范围宽 开关电源的可以适用的范围宽,其输出电压的变化应该小于 2%,所以,开关稳压电源非常适用在电网电压(输入电压)的波动 比较大的地域。 c) 功耗小 在工作状态中的开关管机内的稳温升较低,致使机内的电子元 器件可以进行长时间的工作,不遭受损害,因此,在很大

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