1、摘 要开关电源是一种通过使用开关功率器件并且经过功率变更技术而制成的直流稳压电源.它具备了诸多优点，例如其占用的空间小、其总体质量轻、效率转换高与适应性相对对家庭电压及频率变化的适应特强、输出电压持续时间长、信息资源保护对计算机来说还是比较强的等等,是以在电子计算机为主导的各种终端设备、通讯设备中得到了广泛的应用,在如今电子信息产业飞速发展与进步等方面起着不可或缺的作用.在大多数情况下，开关电源，也被称为高效节能电源，当在高频率开关内部电路仍保持工作状态，对电路自身损耗的能量非常低并且电路高达 80%左右的电源转换效率,与普通的线性稳压电源相比开关电源中进步一倍. 无工频变压器的市场和生产，脉
2、宽调制 PWM和 PFM脉冲频率调制器的理论仍然是生产的基础上。在本文中，根据脉宽调制原理，转换电路，直流/直流整流桥电路和 LC滤波电路作为主电路，采用 MC34063芯片为核心，集成了直流开关电源。 关键词：开关电源；桥式整流；高速电子开关；LC 滤波器 直 流 开 关 稳 压 电 源2Abstract Switching power supply is a switching power devices and by using the power of change through technology and made of a DC power supply , which has
3、 many advantages, such as its small footprint , light their overall quality, efficiency and adaptability relatively high conversion of Family voltage and frequency changes to adapt to an exceptionally strong , long duration of the output voltage , protection of computer information resources is stil
4、l relatively strong and so is the computer -driven variety of terminal equipment, communications equipment has been widely application , plays an integral role in today s electronic information industry , such as the rapid development and progress . switching power supply in most occasions is also k
5、nown as high-performance energy-saving power supply, when its internal circuitry in high frequency switching state still keep working when the state of the circuit itself is very low energy consumption and high power conversion efficiency of the circuit is about 80% , compared with the normal linear
6、 regulated power supply switching power supply in progress doubled on the market and production of non-frequency transformers, pulse width modulator PWM and PFM pulse frequency modulator principle is still the basis of the production . In this paper , according to the principle of pulse width modula
7、tion , the switching circuit , a DC / DC bridge rectifier circuit and LC filter circuit as a main circuit, using a MC34063 chip as the core , the integrated DC switching power supply.Key words: switching power supply; Bridge rectifier；High-speed electronic switch; LC filter九 江 学 院 学 士 学 位 论 文31 绪论近几
8、年来，随着电子产品的不断普及，例如平板电脑，笔记本电脑的大面积使用，以及可携带的移动电源的应用，对于体积小、易于携带，重量轻 、转换效率高的低压直流电源需求量是也越来越大，而开关电源在以上几个方面均有着不小的优势，因此本次的作品为直流开关稳压电源。直流开关电源的主要有三个部分：整流电路，滤波电路和直流/直流转换电路，该流程图如下：220v 输入 输出电压整流模块 滤波模块 DC/DC 转换模块直 流 开 关 稳 压 电 源42 系统方案设计在本文中，主要有整流电路模块、滤波电路和 DC/DC 电路模块这三个部分。以下就是对这三个部分设计方案的分析。2.1 整流电路模块方案一个半波整流电路，电源
9、电路，全波整流电路和整流桥三常见的整流电路。2.1.1 半波整流电路半波整流电路，以达到矫正的效果，本周对输出电压只有一半，半波整流的交流电源失去了一半，半波整流的利用率很低（通过计算，整个时期的平均值，得到的半波电压的整流器，对直流电压负载：USC = 0.45e2，这里要注意的最大的 E2 没有变压器的两个端口，但有效的值。通过变压器得到 e2= ,e2 取值为 20 ）因此半波整流电路经常应用在高压电小电流场合中，而不适合本文。2.1.2 全波整流电路两个半波整流电路即可组成全波整流电路。根据其输出波形可以看出在 0 的区间内对 D1 来说是导通的，而对 D2 来说，在此区间内是是反向电
10、压，为截止的，从而得到上正的电压如图（b）；在 -2 区间内，对 D2 来说却是正向电压，为导通的，而 D1 得到的却是反向电压，为截止的，得到的也是上正电压，如图（ c） 所示。因此，由两个整流元件 D1，D2 根据不断在同一个方向转动，负载电流继续流动，从而形成一个图（d）波形。全波整流电流利用交流电的正半周与负半周，从而使电流的利用率得到增加（Usc 0.9e2，比半波整流时大一倍）。全波整流电路采用变压器电路中，次级中心抽头端是对称的，所以全波整流电路带来很多麻烦，最大反向电压互感器二次电压的二极管能承受高两倍，因此高电压二极管通过将使我们的选择。九 江 学 院 学 士 学 位 论 文
11、52.1.3 桥式整流电路桥式整流电路是最常用的一种整流电路。全波整流电路的优点在桥式整流电路中得到体现，并且在一定程度上，全波整流的一些不足得到了补充。工作原理简述为：在 0 间内，正方向电压能顺利的通过 D1、D3 ，D1、D3 为导通状态，而反方向电压则不能通过 D2、D4，D2 、D4 为截止状态，从而得到正上电压；在 -2 区间内，正方向电压能顺利的通过 D2、D4，D2 、D4 为导通状态，而反方向电压则不能通过 D1、D3，D1、D3 为截止状态，从而得到正上电压。并且桥式整流电路所得出的整流波形与全波整流电路所得出的波形一致。相比较，全波整流电路比桥式整流电路更简单，二极管最大
12、反向电压与变压器次级电压相同，每个二极管在桥式电路中所的电压更小。因此我选择的是桥式整流电路。2.2 滤波电路模块方案不管是哪种整流电路，其输出电压中都含有较多的交流成分，这不是我们所需的电流，因此我们需要使用滤波电路来降低输出电压中的交流成分，同时其中的直流成分还需要尽可能的保留，使输出电压相比于交流而更加的平缓，更加得区进与直流电压。2.2.1 电感滤波电路由于电感电流不结束的突变，使用此功能的电感滤波电路，串联电感和负载以达到目的，输出电流平滑。从另一个角度来看，如能源，目前由于某些因素使电力供应的增加（当电源电压的原因），能将由电感 L 存储；如果减少电流，能量将由电感 L释放，和光滑
13、的负载电流，因此对平波电感 L 中起着关键的作用。电感滤波电路主要是一个整流二极管导通角大,小的峰值电流,输出特性平坦,etc.Also 有一个核心,体积重,容易引起电磁干扰等缺点,通常在低电压、大电流应用场合。直 流 开 关 稳 压 电 源62.2.2 电容滤波电路电容滤波电路是一个简单的滤波电路，对电解电容的整流电路的负载接大容量，如图上所示。当负载处于打开状态，在电容器中存储的能量释放，输出电压的电容增加缓慢，电容开始充电状态，它的充电时间常数 = RINC（式中变压器次级绕组和二极管的正向电阻的），变压器的次级绕组的电阻和二极管的电阻减小，而电容 U2 很快达到最大= 然后，U2 带是
14、减少，因 U2Uc，导致 4 个二极管被反向偏置和关断，电容器 22放电循环无法进行，因此 u0 取得了最大值当电容器的电压下降，能量可能由负载被释放，能量释放时间常数 = RLC，当RL 的值比较大，放电时间常数将大于充电时间常数和 u0 会降低，而呈指数。当 U0 电容增加的价值再充电，并提供负载电流步以上，电容器上的电压可以相对快速增加到最大值的 U2，电负载电容量，从而使电容不断地补充能量与消耗能量而在负载上的电流电压波形得以平缓。如图上所示。平滑的输出电压的脉动减小，无限的实际应用中，应满足电容器 C 的大小是RLC （3 5）/ 2，交流的过程应该是 T. 在一个单相桥式整流电容滤
15、波电路的直流电压的大小一般为：U 01.2U2简单的电容滤波电路，使负载电流不宜过大，否则过滤效果会受到影响，所以一般认为，电容滤波在电路变化不大、负载电流较小的场合应用更为广泛。2.2.2LC 滤波电路单回路和简单的电容或电感滤波电路虽然简单，但在大多数情况下，过滤效果达不到要求的滤波器，LC 滤波电路的两种滤波方法相结合，形成一种新的滤波电路，如图上所示。电容滤波电路电感滤波电路和 LC 滤波电路，不难看出其特点是更好的，脉冲峰值的概率输出电压的负载效应大大降低，电流限制的优点减少影响电感整流二极管。它九 江 学 院 学 士 学 位 论 文7主要应用于大电流的场合，电压纹波小等特点。LC
16、滤波电路的直流输出电压等于为U00.9U2 的平均电感滤波电路。因此，我采用的是 LC 滤波电路。 2.2.3DC/DC 电路MC34063 芯片是本文采用的芯片，该芯片是单片控制电路和它本身包含所需的DC/ DC 转换器电路，便宜在价格方面的主要功能。它由以下几部分组成：基准电压发生器（带自动温度补偿功能），比较器，振荡器（占空比控制），RS 触发器，并能承受大电流输出开关电路。该装置可用于控制核心，用来控制升压转换器，降压转换器，逆变器，具有很少的外部元件的直流/直流转换器。在以下系统里：微处理器 (MPU)或单片机(MCU)为基础的系统中得到大面积的使用。下图为 MC34063 芯片的引
17、脚图：3 模块分析与电路设计3.1 整流电路模块DC 将家用 220V 交流电通过整流电路到一个单一的方向是整流电路模块的主要功能。它为了实现功能，通过使用经过二极管截止与导通的特性来实现的。常用的几种整流电路有全波整流电路，桥式整流电路，倍压整流电路等。因为一个小的纹波电压，输出电压比较高时，晶体管可以承受反向电压的最大值比较低，而在电源变压器的负载电流等特性的正和负半周期，单相桥式整流电路充分利用了电源变压器的输出电压，并且此时的电源变压器的转换效率高，单相桥式整流电路如图通过隔离变压器，输入信号将输出 18V 交流 220V 交流，由于其较大的电源电路，使电路的流动阻力为 3A 整流桥。
18、对于 RC 滤波电路来说，C 越大其滤波效率越高，并且电路中的电压比较大。然后选择电容的大小 3300uh，50V 。将消除对 AC 信号的整流电路的输出电流。它的背后是一个用于滤波的电容器的高频噪声的大小，104uf。直 流 开 关 稳 压 电 源83.2 滤波电路模块 输出电压纹波整流电路可用于滤波器的滤波电路，滤波电路的设计可以使用下面的方法：LC 复合电容滤波电路为本设计中采用的电路，由于起着储能作用的电容在电路中不断的充电放电，在供给电源的输出电压升高时，并联的电容可以将电路中过多的电量储存起来；将储存在其中的电量在供给电源的输出电压降低时释放出来，较大程度的平缓了负载的输入电压，这
19、就是电容在电路中起着的平波功能。结构简单的电容滤波电路可供给比较高的直流电压给负载，所留下的较小的纹波也合适用于以下场所如所负载电压高、且负载稳定的地方，工作主要是在电路设计和实际系统板，已减少。其图如下：3.3 DC/DC 电路模块直流/直流转换电路即为 DC/DC 转换电路，作为核心部分而支撑着整个直流开关稳压电源。进行电压的变换是其主要的目的。因为我们要将直流进行升压或降压，而变压器不能达到这一效果。所以我们只有通过开关电路将直流先变成交流电，一般几百 KHZ 为其正常频率。变成交流后经过变压器进行变压后，输出的交流通过整流、滤波、稳压等电路后变回直流。在设计中采用 MC34063 芯片
20、的核心位，基于 MC34063 的 DC/DC 转换器的内部主要是由以下元器件组成为：MC34063 芯片、电阻、电容等，其电路图（a）如下。我知道，在直流/直流核心电路模块是 MC34063 芯片，作为一种直流/直流开关电源，具有低功耗的优点，高电压调节器。其范围为 1.25V 40V 的输出电压，3V40V 的输入电压范围，100100KHZ1.5A 的输出的脉冲电流的频率，使它可以在很宽的范围内使用。下图为 MC34063 内部结构框图。当时间恒定的负载相对内部开关管的导通和截止频率足够低，直流电压可以加载到连续负载。由于其具有限流保护功能，当 MC34063 芯片上的电流输出达到 1.
21、5A 时，我们必须改变电流的输出，可以通过外接一个场效应管来实现。在 12V18V 范围内可调输出电压与达到 2A 范围的最大输出电流，可基本达到我们的设计要求。对于 DC/DC 的控制电路，我们基本的设计与器件的选择如图下所示：九 江 学 院 学 士 学 位 论 文9在电路中，R1 的值是 0.2 欧元，因为 6 英尺电源端，电流采样周期为 7 英尺，电压大于 300mV 和过电压之间的 6，7 脚可以承受的，芯片内部的过流保护功能将会启动。当最大电流为 1.5A 且 R1=0.2 欧时，芯片能达到较高的工作效率。而在理论上，R2 和 R3 的大小决定输出电压的大小，由此来粗调输出电压大小。
22、由此可进行粗调输出电压的大小。定时电容 C1 确定内部频率。输出电压的纹波系数是由 C3。3.4 保护电路的设计 由于 MC34063 芯片本身结构中具有内部的过电流保护可以应对一般的过流状况，所以本文电路的设计中，我们不再重新设计外部保护电路来应对过流状态。4.系统测试与分析输入 220V 的交流电，在电容 C3 处我们可以得到 12V18V 的直流电，通过调节RV3 的大小我们可以控制电压 的大小，而输出电压则会在正负 1V 间跳动。而加大R20 的大小，使其达到 10 K 左右，则可输出 60 V 左右的电压，但其输出值会在正负3V 间跳动，从而被舍弃。如果对 RV1 进行调节使其增大，那么其输出电压可一直减小至 5V 左右。5.总结核心组件系统是 MC34063 芯片，在整流和滤波技术，滤波，直流/ 直流转换技术为基础，直流稳压电源的设计可以实现。我们通过仿真得到了输出范围为 12V18V的电压，本毕业设计中的各项基本要求得到实现。在学院、系领导和老师的指导和帮助下，同学之间的相互合作，我终于突破问题，使毕业设计任务完成。直 流 开 关 稳 压 电 源10
