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DC-DC直流开关电源设计与实现文献综述

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1、DC/DC直流开关电源设计与实现XXX姓名摘要：本文主要介绍了DC/DC直流开关电源设计,在主回路中整流电路采用单相桥式、功率转换电路采用单端正激功率转换电路、采用增加副边绕组的方法实现多路输出；控制电路采用PWM控制，控制器采用开关电源集成控制器GW1524、设计了过压保护电路、电压检测电路和电流检测电路。【关键词】DC/DC变换器、PWM控制、整流、滤波。1背景分析电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，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、电子检测设备电源、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。2、开关电源的基本原理开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比调整输出电压，开关电源的基本构成如图所示，DC-DC变换器是进行功率变换的器件，是开关电源的核心部件，此外还有启动电路、过流与过压保护电路、噪声滤波器等组成部分。反馈回路检测其输出电压，并与基准电压比较，其误差通过误差放大器进行放大，控制脉宽调制电路，再经过驱动

2、电路控制半导体开关的通断时间，从而调整输出电压。其结构图如图所示。DC/DC变换器V1 V0取样比较放大参考电压PWM驱动器3、整流电路的设计整流是将交流电变成脉动直流电的过程。电源变压器输出的交流电经整流电路得到一个大小变化但方向不变的脉动直流电。整流电路是由具有单向导电性的元件例如二极管、晶间管等整流元件组成的。整流电路的选择如下：单相整流电路有两种：电容输入型电路和扼流圈输入型电路电容输入型的基本电路如图2-1：（a）为半波整流电路（b）为中间抽头的全波整流电路（c）桥式整流电路（d）倍压整流电路。4、 DC/DC变换器的设计 DC/DC变换器进行功率变换，是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压，将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波，它是开关电源的核心部分，开关电源DC/DC变换器有多种电路方式，常有的有工作波形为方波的脉宽调制（PWM）变换器以及工作波形为正弦波的谐振变换器。基本工作原理如图所示。它是一种控制开关S通/断时间的比例，用电抗器与电容器蓄积能量的元件。对续流的波形进行平滑处理，从而更有效地调整功率流

3、的电路。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式TS不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变TS（易产生干扰）。DC/DC变换器按输入输出的隔离方式分有隔离方式与非隔离方式；按开关的控制方式分有自励式和它励式，以及脉宽调制、脉频调制与幅度调制等多种方式。5、单端正激变换器的设计单端正激变换器主回路如图所示。它是在Buck电路的开关S与续流二极管D之间加入单端变压隔离器而得到的。由于正激式变换器的隔离元件T1纯粹是个变压器，因此在输出端需附加一个电感器L作为能量的储藏及传送元件。电路中必有一个续流二极管，同时也要注意到变压器原边和副边线圈具有相同的同铭端。由于是正激工作方式，副边有电感器，折算至原边电感量较大。一般电感量越大越好，使得IP较小。变压器T1的另一个绕组P2与二极管Dl串联后接至Vs。这个绕组主要起去磁复位的作用。6、控制电路的设计PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。P

4、WM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，主要有五种PWM反馈控制模式。分别是电压模式控制、平均电流模式控制、峰值电流模式控制、相加模式控制、滞环电流模式控制。7、开关电源集成控制器开关电源主要由主回路和控制回路两大部分组成，主回路是将交流电网的电能传递给负载的回路，控制回路是按输入输出条件控制主回路的工作状态的回路，将控制回路集成化即称为开关电源集成控制器。开关电源集成控制器多为脉宽调制型(PWM),早期PWM多为电压型，缺点是瞬念响应不好。电流控制型PWM的性能和功能均优于电压控制型，国外新生产的电流PWM控制器品种和数量最多，有完全取代电压控制型的趋势。本设计采用GWl524作为系统的控制器。8、保护电路的设计开关电源电路担负着向整个电子设备各单元电路提供电压和功率的任务，因此，开关电源电路一旦发生故障，整个电子设备就不能正常工作，严重时还会引起一系

5、列的烧坏元器件典故，其后果极其严重。在开关稳压电路中，功率开关管工作在高电压、大电流状态之下，其故障率比小信号电路要高得多，这不仅要求功率开关管及其电源电路的可靠性高，而且还要设置一些必要的保护电路，使其在一旦出现故障或故障先兆时迅速切断电源以免故隙蔓延，损坏更多的无器件。开关电源的保护电路主要是过电流保护、过电压保护。由于集成控制芯片可以实现过流保护，这里只设计过压保护电路。过电压保护电路采用使开关电源停止工作的方式，可使用晶闸管等保持使其电源停止工作的信号，切断输入侧的反馈绕组。图为过压保护电路。如果有任何一路输出端电压超过其极限值，总结：本文通过查阅有关开关电源的资料，将开关电源和线性电源进行了对比，对开关电源的原理有一定了解，设计采用整体局部整体的方式，首先对开关电源的整体结构进行规划，然后对各个部分进行设计，对各个部分的电路的参数进行计算、对元器件选型，最后进行系统的整合。在设计过程中参考了不少相关的电路，在理解的基础上进行修改。参考文献1何希才.新型开关电源及其应用.北京：人民邮电出版，1996年2周志敏、周纪海等.开关电源实用技术设计与应用.北京：人民邮电出版社，2003 3叶慧贞、杨兴洲等.新颖开关稳压电源.北京：国防工业出版社，19994王英剑.新型开关电源实用技术.北京：电子工业出版社，1999年5孙燕、刘爱民.Protel 99设计与实例.北京：机械工业出版社，2000 6王力、张伟.电路设计与制板.北京：人民邮电出版社，2003年5

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