探究开关电源多路输出开关电源设计

论文导读：-48

3.1输入端保护电路设计47312下一页

摘要：电源是保证电气设备正常、可靠、稳定工作不可或缺的重要组成部分,其中开关电源以高效、节能、轻便等优势成为探讨的热点。个完整的开关电源系统主要由输入电路、开关变换器、变压器、输出电路和制约电路组成,完成将交流输入电转换成电力电子设备所需要的直流电。在深入浅析开关电源工作原理和特点的基础上,根据设计指标要求,完成了一款单端反激式八路输出开关电源的设计,为电机伺服系统中的功率板和制约板提供可靠的工作电压。电源输入交流电压范围为165V-265V,八路直流电压输出分别±5V/2A、±14V/0.2A、3路15V/0.2A和15V/0.5A,开关电源工作频率为66kHz。论文首先浅析了国内外高频开关电源的进展走势,探讨了开关电源各主要部分的工作原理与设计策略,介绍了开关电源中常见的DC-DC变换器拓扑结构,以及开关电源的调制方式和高频变压器的工作方式,确定了系统的整体案例；其次对电路各模块进行了详细设计,该电源以电流型制约芯片TOP246Y和高频变压器为核心,采取EMI滤波电路,箝位电路,制约芯片电路,反馈电路,保护电路以及输出端滤波电路等模块实现八路稳定输出；重点介绍了利用面积乘积法(AP)来确定高频变压器的磁芯型号,以及初级和次级绕组参数选取的步骤；最后合理选择、设计和计算了开关电源各电路参数,给出了电路的整体原理图。在设计的电路原理图的基础上,通过SIMetrix/SIMPLIS软件对变压器进行建模和仿真,验证了变压器设计参数的合理性；介绍了开关电源PCB的布线规则,制作出电路PCB,并组装出样机,最后对样机进行了测试。经测试样机输出电压准确度小于3%,纹波系数小于1%,样机整体测试结果表明,电源各项指标达到设计要求,输出电压稳定。关键词：开关电源论文反激式论文EMI论文TOP246Y论文高频变压器论文仿真论文
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ABSTRACT7-13
第1章 绪论13-17

1.1 开关电源介绍及其进展走势13-15

1.2 课题探讨作用和课题背景15

1.3 本论文的探讨内容和结构安排15-16

1.3.1 论文的探讨内容15

1.3.2 论文的结构安排15-16

1.4 本章小结16-17

第2章 开关电源系统浅析17-31

2.1 开关电源的工作原理17-18

2.2 开关电源的设计指标18-19

2.3 四种基本的电路拓扑结构19-23

2.3.1 Buck变换器19-20

2.3.2 Boost变换器20-21

2.3.3 Buck-Boost变换器21-22

2.3.4 Cuk变换器22-23

2.4 五种具有隔离的直流变换器23-26

2.4.1 单端正激式变换器23

2.4.2 单端反激式变换器23-24

2.4.3 推挽式功率变换器24-25

2.4.4 全桥式功率变换器25

2.4.5 半桥式功率变换器25-26

2.5 开关电源的调制方式26-27

2.6 反激式开关电源中脉冲变压器的工作方式27-30

2.6.1 CCM方式下的反激式变换器工作原理28-29

2.6.2 DCM方式下的反激式变换器工作原理29-30

2.7 系统的整体案例选择30

2.8 本章小结30-31

第3章 多路输出开关电源电路设计31-59

3.1 EMI滤波器设计31-33

3.

1.1 EMI电路浅析31-32

3.

1.2 EMI滤波器的参数设置32-33

3.2 高频变压器设计33-47
3.

2.1 估算输出功率和输入功率33

3.

2.2 确定最小和最大直流输入电压值和电流值33-34

3.

2.3 确定反射的输出电压Vor和最大占空比Dmax34

3.

2.4 计算初级峰值电流Ip和初级有效值电流34-36

3.

2.5 变压器磁芯的选择36-40

3.

2.6 AP法计算磁芯参数40-41

3.

2.7 计算初级电感量Lp41-42

3.

2.8 初级绕组西数Np和绕组导体直径Dp的取值范围42-44

3.

2.9 次级绕组导线的参数计算44-45

3.

2.10 计算偏置绕组NB的参数45-46

3.

2.11 变压器绕制参数46-47

3.3 保护电路和整流电路设计47-48

3.1 输入端保护电路设计47

3论文导读：设计测试67-715.1效率测量675.2输出电压的准确度67-685.3开关电源波形测量68-705.3.1输出直流电压波形68-695.3.2纹波浅析69-705.4本章小结70-71第6章结论和展望71-726.1结论716.2展望71-72参考文献72-75附录75-76攻读学位期间发表的学术论文目录76-77致谢77上一页12
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3.2 输入端整流电路设计47-48

3.4 漏极箝位电路设计48-50

3.4.1 箝位电路浅析48-49

3.4.2 箝位电路的参数设计49-50

3.5 TOP246Y芯片介绍及电路设计50-53

3.5.1 TOP246Y介绍50-52

3.5.2 TOP246Y电路设计52-53

3.6 反馈电路设计53-55

3.6.1 电压反馈制约方式53-54

3.6.2 电流反馈制约方式54

3.6.3 电流型反馈制约电路设计54-55

3.7 次级输出电路设计55-57

3.7.1 输出整流管的选择55-57

3.7.2 输出电容的选择57

3.7.3 后级LC滤波设计57

3.8 电路原理图57-58

3.9 本章小结58-59

第4章 开关电源软件仿真及PCB设计59-67

4.1 SIMetrix/SIMPLIS仿真软件59-62

4.

1.1 高频变压器的建模59-60

4.

1.2 变压器模型浅析60-62

4.2 PCB设计62-66
4.

2.1 设计步骤及注意事项62-65

4.

2.2 PCB整体布局65-66

4.3 本章小结66-67
第5章 整体电路设计测试67-71

5.1 效率测量67

5.2 输出电压的准确度67-68

5.3 开关电源波形测量68-70

5.

3.1 输出直流电压波形68-69

5.

3.2 纹波浅析69-70

5.4 本章小结70-71
第6章 结论和展望71-72

6.1 结论71

6.2 展望71-72

参考文献72-75
附录75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录76-77
致谢77