开关电源的设计

论文编号:JD626 附原理图,PCB,外文翻译 论文字数:25094,页数:68

摘  要
电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色。电源给系统的电路提供持续、稳定的能量，使系统免受外部的侵扰，并防止系统对外部电源造成污染。相反地，如果电源内部发生故障，不应造成系统的故障。本文基于这个思想，设计和制作一个符合指标要求的电源。本文首先对开关电源的产生背景、发展历史、发展趋势作了比较详细的介绍，并且介绍了开关电源的基本原理和主要控制方式，其中详细阐述了PWM式的工作原理，以及开关电源的基本拓扑结构（反激式，正激式，双管正激式，推挽式，半桥式，全桥式），反馈电路的基本类型；其次详细描述了液晶电视电源的设计过程，给出了电路图、PCB图、元器件参数、部分电路应用特点及作用、变压器的设计步骤、功率驱动电路、反馈补偿参数的设计和保护电路的工作原理。介绍控制IC ML4800的特点及功能、双管正激式电源的特征以及测试结果等等；最后给出电源设计的结论、优缺点评价及是否具有应用前景。

关键词  基本原理  控制方式  电路特点  设计过程
 

Abstract
......

开关电源为各模块分别提供5V,12V,24V,30V,65V,190V电压输出。该设计为5V,12V,24V多路电压输出电路，以下为其设计指标：

（1）设计是AC到DC电源产品的设计，为37吋LCD液晶电视提供电源。电源输出功率为278.5W。

（2）输入电压：a：常规要求100～240Vac；极限要求：90～264Vac。

（3）输入频率：50～60Hz。

（4）输入电流：输入电压90Vac，输出满载时，最大输入电流为3A。

（5）瞬间峰值电流：输入电压220Vac，输出满载，冷启动25ºC时，最 大峰值电流为50A。

（6）峰值维持时间：输入电压100Vac或240Vac时，输出满载，最少维持8msec。

（7）输入功率：空载时，少于0.75W。

（8）安全要求：

a：输入240Vac 50HZ时，泄漏电流小于0.25mA；

b：绝缘性，500Vdc，1sec时，主副电路间电阻大于20MΩ；c：地安全，AC30A，2sec时，安全地与输出地电阻小于0.1Ω；

（9）输出电压与输出电流：

STANDBY为高电平是开机，但开机电压不得少于2V。

（1）保护功能：电源因过压、过载时会自动保护，当故障排除后，电源应重新启动才能恢复工作。

（2）待机功耗：整机在STANDBY状态下，输入电压在90～240V，整机功耗小于1.5W 。 

（3）温度系数：小于0.2％/ºC。

（4）工作温度：a：长时间0～40ºC；b：短时间-40～70ºC。

（5）空气湿度：a：长时间20～80％；b：短时间10～90％。

（6）无故障工作时间：50000小时。

目   录
摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ
Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ
第1章 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
第2章 开关电源的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
2.1  开关电源的发展历史．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
2.2  开关电源的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.2.1  开关电源的控制方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.2.2  脉宽调制式开关电源的基本原理．．．．．．．．．．．．．6
2.2.3  开关电源的拓扑结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.2.4  反馈电路的四种基本类型．．．．．．．．．．．．．．．．．11
2.3  开关电源的技术动向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
2.3.1  “节能”型开关电源．．．．．．．．．．．．．．．．．12
2.3.2  频率抖动技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
2.3.3  退磁电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
2.4  输出噪声及抑制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
    2.4.1  噪声产生的原因．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
    2.4.2  输出噪声的抑制．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
第3章 开关电源在液晶电视中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．17
3.1  典型LCD液晶电视模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
3.2  开关电源设计指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
第4章 开关电源设计流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4.1  选择适用的电源技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
4.2  常规的电源设计方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
4.3  所需的基本测试设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
第5章 电源电路设计与计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
5.1  选用何种开关电源拓扑．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
5.2  开关电源中“黑箱”的考虑．．．．．．．．．．．．．．．．27
5.3  变压器的设计．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．28
5.4  设计AC输入/EMI滤波器．．．．．．．．．．.．.．．．．．34
5.5  设计输出滤波部分．．．．．．．．．．．...．．．．．．．35
5.6  设计电压反馈环及补偿．．．．．．．．．．．．．.．．．．36
5.7  设计功率因数校正电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
5.8  选择开关电源控制器IC．．．．．．．．．.．．．．．．．．40
5.9  保护电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45
结论．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．47
致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．48
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．49
附录1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 50
附录2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56
附录3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

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