小型开关电源的设计.doc

1、湖南工程学院课程设计任务书 课程名称： 电力电子技术 题 目：小型开关电源的设计 专业班级：电气工程1192 学生姓名： 学号： 指导老师：谢卫才, 杨 青 审 批： 任务书下达日期 2014 年 2月24日设计完成日期 2014 年 3 月 12日 设计内容与设计要求一.设计内容：1. 分析开关电源的结构及功能2. 介绍小型辅助开关电源设计要求和方案选择3. 小型开关电源主电路设计(主电路的选用依据和原则, 主电路的设计及分析, 主开关的选用依据和原则, 元器件定额及选型)4. 小型开关电源控制电路设计及元器件选型5. 小型开关电源变压器设计二、设计要求：1、思路清晰，给出整体设计和电路图；

2、2、给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告； 主要设计条件1. 电机控制器中需要性能可靠的电源，否则弱电控制失效，强电设备将会损失严重。本设计性能可靠的小型开关电源，为电机控制器的弱电控制部分提供辅助电源，辅助电源要求如下：输入电源是三相交流220VAC, 50HZ,输出电压是直流电压15.0V , 0.1A; 12.0V, 0.05A;+15.0V,0.2A;+5.0V,0.8A。2.提供设计要求,提供实验室. 说明书格式1 课程设计封面；2 任务书；3 说明书目录；4 正文5 总结与体会；6. 参考文献7、课程设计成绩评分表 进 度 安 排 1: 课题内容介绍和查找资料； 2 : 总体电

3、路设计和分电路设计； 3 : 写设计报告，打印相关图纸；4. 答辩 参 考 文 献1. 电力电子技术2. 现代逆变技术及其应用3. 交流电机变频调速技术4. 电机控制5. 开关电源设计技术与应用实例目录第一章、开关电源的结构及功能21 什么是开关电源22 开关电源的结构23 开关电源的功能3第二章、小型开关电源设计要求和方案选择41 设计要求及条件42 设计方案选择4第三章、小型开关电源主电路设计41 主电路及主开关的选用和原则42 主电路的设计及分析53 元器件定额及选型7第四章、小型开关电源控制电路设计及元器件选型91 反馈电路92 过压保护电路103 功率管驱动电路11第五章、小型开关电

4、源变压器设计11第六章、设计总电路图15第七章 总结与体会16第八章 参考文献及网页17第一章 、开关电源的结构及功能1、 什么是开关电源 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，凡是用半导体功率管做开关，将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源。要求开关电源具有高稳定性和可以实现小型化。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。2、 开关电源的结构 开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）

5、控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。开关电源的结构形式很多，按PWM方式来分有以下几种。 A 、反激式变换器 B、反激式双晶体管变换器C、正激式变换器D、正激式双晶体管变换器 E、半桥式变换器F、桥式变换器G、推挽式变换器H、RCC变换器3、 开关电源的功能 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。给用电设备提供特定电压、电流

6、，功率的电源。开关电源具有三个条件l 开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态 l 高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频 l 直流：开关电源输出的是直流而不是交流 第二章 、小型开关电源设计要求和方案选择1、 设计要求及条件l 设计要求 思路清晰，给出整体设计和电路图；给出具体设计思路和电路；写出设计报告；l 设计条件 电机控制器中需要性能可靠的电源，否则弱电控制失效，强电设备将会损失严重。本设计性能可靠的小型开关电源，为电机控制器的弱电控制部分提供辅助电源，辅助电源要求如下：输入电源是三相交流220VAC, 50HZ,输出电压是直流电压：15.0V , 0.1A; 12.0

7、V, 0.05A;+15.0V,0.2A;+5.0V,0.8A。2、 设计方案选择 由设计条件可知要设计的开关电源是一个小功率（输出功率为10W），多输出小型开关电源，结合上面介绍的开关电源的结构形式，显然选用单端反激式结构。第三章 、小型开关电源主电路设计1 、主电路及主开关的选用和原则 为使电源结构简单，紧凑，工作可靠，减少成本，小功率开关稳压电源常采用单端反激型电路或单端正激型电路。由设计要求，设计的开关电源是一个小功率，多输出电源，而反激式变换器效率高，线路简单，能提供多路输出。故主电路选用单端反激式变换电路。由于电源输出的是小功率，所以在这里可以采用MOSFET。MOSFET从驱动模

8、式上来分，属于电压控制器件，驱动电路比较简单，驱动功率甚微，在启动或稳定工作条件下的峰值电流要比采用双极型功率晶体管小的多。2、 主电路的设计及分析l 主电路设计图l 设计思路结合主电路的相关选择，并查阅相关资料。主电路包括控制电路，反馈电路，有源调整电路，电子开关，高频变压器，二次整流，平滑滤波七个环节。控制电路第四章 、小型开关电源的控制电路设计及元件选择1、 控制电路2、 反馈电路第五章 、小型开关电源变压器设计第六章 、设计总电路图第七章 、总结与体会本学期开学第一周接到的第一个任务便是此次电力电子技术的课程设计。对于开关电源的设计这一课题着实头疼了好一阵子。因为电力电子技术教材上并没

9、有太多的提到开关电源相关知识及应用设计，一开始甚至连开关电源是个什么东西我都还说不清楚。要做设计，谈何容易啊。所以第一天基本没什么进展。上网检索了一下，开关电源这类产品以及相关文献资料还是蛮多的。找出书名后我第一时间赶到了图书馆去找这几本书，结果南院居然还没库存了，只好又跑到新校区再去找，花了一上午时间几近波折终于借到了开关电源设计技术与应用实例这本书。各种欢欣各种喜悦啊！花了几天时间看了一下这本书，感觉正是我所要的，如果学开关电源的话我挺推介这本书的。对于开关电源终于有了一个印象了，基本的电路图也能构思一些出来了。然后综合了自己在网上检索到的一些相关资料，课程设计的基本资料也找的差不多了，也

10、终于对自己的设计有了一个和大概方向了，但真正开始做课程设计已经到了第二周了，任务依然艰巨，但压力小了不少。此次课程设计文本编辑使用的WPS文字编辑，绘图我使用的Protues软件，专业软件画图比CAD更好的地方就是可以仿真。可以检查出我的设计线路存在的问题，然后修改。以前没怎么用过Protues,这次仅仅画总电路图我就用了一天多时间，主要是不熟练，但到快画完的时候熟练了不少。熟练专业软件还是挺重要的。经过此次课程设计我再次意识到自己在课堂学的那些专业知识是多么的基础，是远远不够对于一个卓越工程师概予的标准。日后学了专业知识后自己不断去拓展去深入学习了解才是王道啊。工程师就是要设计出实用可靠的成品而不仅限于对专业知识的浅浅了解。我深感此次成果的得来不易，也深感卓越之路任重而道远啊！另外特别鸣谢搭档的帮助以及老师的指导。