### 开关稳压电源设计知识点解析 #### 一、设计方案论证 **1. DC-DC主回路拓扑的选择** 本设计中选择了全桥式拓扑结构作为DC-DC变换器的主要拓扑形式。该拓扑适用于大功率场合，不仅能满足输出功率的要求，而且能够通过实现软开关技术有效地降低开关损耗，从而提高效率。全桥式主电路拓扑结构如下： - **全桥式主电路拓扑结构**：采用四个功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4组成全桥电路，其中Q1和Q4、Q2和Q3分别组成两组对角线开关管，可以实现能量的双向流动，适合于较高功率的应用场景。 **2. 控制方法及实现方案** - **常规PWM控制方式**：在这种控制方式下，斜对角的功率开关管（例如Q1和Q4）同时导通或截止，这种方式虽然简单易行，但由于开关管在开关过程中会产生电流尖峰和电压尖峰，导致开关损耗较大，限制了开关频率的提高。 - **移相PWM控制方式**：此方式结合了谐振变换技术和常规PWM变换技术的优点，通过利用开关管的结电容和高频变压器的漏感作为谐振元件，使得开关管能够在零电压条件下开通或关断，从而显著降低了开关损耗，提高了效率。这种控制方式还具有控制简单、无需额外的吸收电路、电流和电压应力小等优势。 #### 二、提高效率的方法及实现方案 为了提高开关稳压电源的整体效率，设计中采用了以下几种策略： - **加入辅助谐振网络**：在移相全桥主电路中加入辅助谐振网络，确保两个桥臂都能够实现软开关，从而减少开关损耗，提高整体效率。 - **采用高效控制电路电源**：控制电路的电源采用UC3842芯片组成的开关电源，相比传统的线性电源，这种电源能够显著降低供电损耗。 - **使用脉冲变压器驱动电路**：通过使用脉冲变压器代替多路驱动电源，简化了电路结构，同时也减少了电路损耗。 - **选择低导通压降的功率器件**：在电路中选用导通压降低的功率开关和整流二极管，如IRF3710和MUR1020等，以降低导通损耗。 #### 三、电路设计与参数计算 **1. 主回路器件的选择及参数计算** - **功率器件的选择**：根据输入电压范围（15~21V），整流滤波后的直流电压大约为20~30V。考虑到设计裕量和导通压降的需求，选择IRF3710（64A/100V,导通电阻0.025Ω）作为主开关管S1-S4；输出整流二极管选择MUR1020（20A/100V,导通压降0.15V），这些器件都具备较低的导通压降，有助于减少导通损耗。 - **主变压器参数计算**：主变压器是开关稳压电源中的关键组件之一，其参数设计直接影响到电源的性能和效率。在具体设计中，需要根据输入电压范围、输出电压需求以及所需功率等因素，精确计算主变压器的匝数比、磁芯材料、线圈尺寸等参数，以确保其能够在高效稳定的状态下工作。 通过精心设计的拓扑结构、高效的控制方法以及优化的器件选型，可以有效提升开关稳压电源的性能和效率，满足现代电子设备对于高效率、高性能电源的需求。

本文设计的稳压电源采用性能稳定常用的PWM 芯片SG3525 来进行反馈调整稳压，并通过51 单片机来设定输出电压，功放电路采用MOS 管搭建的双端推挽方式，提高了电源效率。系统测试和运行结果表明，该稳压电源使控制更加智能化，能够长期高效，稳定的工作。 开关稳压电源是一种广泛应用在各种领域，特别是农业自动化中的高效能源转换装置。本文重点讨论了基于SG3524（实为SG3525，可能是笔误）的开关稳压电源设计，该设计旨在提高电源效率和稳定性，以适应农业电气设备的需求。 SG3525是一款高性能的脉宽调制（PWM）控制器，常用于电源管理，它能通过反馈机制调整输出电压，确保电源的稳定。与传统的PWM芯片相比，SG3525拥有更强的驱动能力，提供图腾柱式输出，简化了驱动变压器的设计，降低了外围电路的复杂性。 电源的核心部分是功放电路，这里采用了MOS管构建的双端推挽结构。这种设计可以提升电源效率，因为两个MOS管交替导通，减少了导通压降造成的能量损失。相比于单端正激式电路和全桥整流式电路，双管推挽电路在保持高效的同时，还降低了输出电压的纹波，提升了输出电压的稳定性。 控制策略方面，文章提到了两种方法：数字芯片方案和嵌入式方案。数字芯片方案虽然可以实现基本功能，但在A/D转换和显示上存在困难。相比之下，嵌入式方案，即使用51单片机进行控制，提供了更灵活的编程空间，易于实现A/D和D/A的控制及采样，以及按键扫描显示。因此，51单片机被选作控制核心。 过流保护是电源设计中的重要环节。文中提出了硬件和软件两种实现方式。硬件方案通过比较器和可控硅控制，虽然逻辑性强，但参数设置要求严格，不易实现。相比之下，软件方案利用单片机监控负载电压，控制SG3525的shutdown端口，实现保护功能，既简单又为未来的智能化保护提供了可能。 为了提高电源效率，设计者关注了功放电路和变压器的选择。功放电路采用低导通压降和快速开关特性的MOS管，减少损耗。而在变压器设计上，选择合适的材料和优化绕制工艺，也能有效地减少能量损失。 基于SG3525的开关稳压电源设计结合了高效的PWM控制、优化的功放电路和智能的保护机制，实现了电源的小型化、高效率和稳定性，对于农业领域的电源需求有着显著的经济和实用价值。这种设计思路不仅可以应用于农业，还可以扩展到其他需要稳定电源的工业和民用领域。

引言       近年来，随着我国农产品需求量的增加，农业自动化水平的提高，以及大量农业机械、电气照明和温控设备的增加，农业电耗逐年增加，生产成本不断提高。随着电子技术的迅猛发展，开关稳压电源已作为一种较理想的电源为人们所使用，其运用功率变换器进行电能变换，能够在满足各种农业用电的前提下，降低电耗，其高效节能可带来巨大的农业经济效益。然而当前的农业用开关稳压电源，虽然体积小，效率高，但输出电压的纹波较大 ,难以保证输出电压高稳定性，常常影响农用机械和电气设备的连续生产，反而增加了耗能。为此，本文提出一种新的带过载保护的开关稳压电源设计方案，能为农用大型机械和农业照明设备电路提供稳定的电源，具 电源技术在农业领域的应用日益广泛，特别是在农业自动化和电气设备的增多背景下，高效节能的开关稳压电源成为了农业电耗管理的关键。开关稳压电源利用功率变换器转换电能，能在满足农业用电需求的同时，降低能耗，对于农业经济的可持续发展具有重要意义。然而，现有的农业用开关稳压电源存在着输出电压纹波大、稳定性不足的问题，这不仅影响了农用机械和电气设备的连续运行，还可能导致额外的能耗。 针对这一问题，本文提出了一种新的带过载保护的开关稳压电源设计方案，旨在为农用大型机械和农业照明设备提供更稳定、可靠的电源。设计的核心是优化DC2DC主回路拓扑电路，以降低输出电压纹波，提升电源稳定性。方案比较了三种常见的主回路设计方案：单端正激式电路、全桥整流式电路和双管推挽放大电路。单端正激式电路结构简单，但效率不高，全桥整流式电路虽适合高压环境但损耗较大，而双管推挽放大电路在保证较低损耗的同时，输出电压更为稳定，因此被选为最优方案。 在控制方法上，文章探讨了键控、稳压及显示控制的两种策略，即数字芯片方案和嵌入式方案。数字芯片方案虽然理论可行，但在实际操作中控制和显示较为困难；相比之下，嵌入式方案采用51单片机进行控制，配合以7279为核心的按键扫描显示模块，具有编程简便、控制灵活、显示易实现的优点，因此被采纳。在PWM芯片的选择上，文章推荐使用SG3525，因其驱动能力强、性能稳定且外围电路简洁。 此外，设计还包含了过流保护自动控制功能。文章比较了纯硬件实现和软件实现两种方式。纯硬件实现虽然逻辑性强，但参数选择严格，实施难度较大；软件实现则通过单片机监控负载电平，控制SG3525的shutdown端，更便于系统控制和调整，更适合本系统的需求。 这种新型的开关稳压电源设计方案结合了优化的电路拓扑、高效的控制策略和智能的保护机制，旨在解决现有农业电源的不足，为农业电气设备提供更高效、安全的电源保障，具有广泛的应用潜力和良好的发展前景。

开关稳压电源是一种高效能的电源转换设备，它通过调整开关元件的工作状态来维持输出电压的稳定。在本电路方案中，重点是利用UC3842这一集成电路进行电流控制型脉宽调制（PWM）的实现。 UC3842是一款广泛应用的集成控制器，专门设计用于开关电源的脉宽调制。它具有以下主要特点： 1. **电流控制模式**：UC3842采用内部电流模式控制，能够提供快速的环路响应和良好的动态性能。这种控制方式允许电源系统对负载变化做出快速响应，保持输出电压的稳定性。 2. **单端输出**：UC3842的输出直接驱动功率管，无论是双极型晶体管还是场效应管，都能有效地控制其开关状态，以调节输出电压。 3. **内置功能**：UC3842集成了多种功能，包括振荡器、误差放大器、电流检测比较器、脉冲宽度调制器、软启动、保护电路等。这些功能使得设计更加简洁，提高了系统的可靠性和稳定性。 4. **振荡器**：UC3842内部包含一个可编程振荡器，用户可以通过外部电阻和电容设定工作频率，满足不同应用需求。 5. **保护功能**：UC3842还提供了过流、过热和短路保护，可以有效防止电源在异常情况下损坏。 6. **PCB布局与设计**：在提供的"开关稳压电源原理图及其PCB.zip"文件中，包含了电源电路的原理图和PCB布局设计。正确地设计PCB布局对于开关电源的效率和稳定性至关重要，应考虑电磁兼容性（EMC）、热管理、信号完整性等因素。 在实际应用中，设计者需要根据电源的要求选择合适的功率管、滤波电容、电感等元件，并且合理布局，确保信号传输的准确性以及避免电磁干扰。同时，还要注意安全规范，如使用合适的电压和电流保护措施，防止电源过载。 这个电路方案展示了如何使用UC3842为核心，构建一个高效的开关稳压电源系统。通过深入理解UC3842的工作原理和特性，以及熟悉相关元器件的选择和PCB设计，工程师可以创建出满足各种应用需求的电源解决方案。

开关稳压电源是一种高效能的电源转换设备，广泛应用于各种电子设备中，为系统提供稳定电压。本资料主要探讨了开关稳压电源的基本原理、设计方法以及实用电路，旨在帮助读者深入理解并掌握这一关键技术。 一、开关稳压电源原理 开关稳压电源的工作原理基于开关控制和电能变换。它不同于传统的线性稳压电源，后者通过调整负载上的电压来维持输出稳定，而开关稳压电源则通过高频开关操作，利用变压器或电感进行能量传递，实现输入到输出的电压转换。其核心是PWM（脉宽调制）控制器，通过改变开关元件（如MOSFET或IGBT）的导通时间比例，来调节输出电压。这种工作方式使得开关电源具有更高的效率，尤其在大功率应用中更为明显。 二、设计考虑因素 1. 额定功率：首先需要确定电源需要提供的最大功率，这将影响选择元器件的规格。 2. 输入电压范围：根据应用需求确定电源的输入电压范围，确保在不同电压下都能稳定工作。 3. 输出电压和电流：明确输出电压值和最大电流，这是设计的基础。 4. 效率：优化设计以达到高效率，减少能源浪费。 5. 安全标准：符合相关的电磁兼容性（EMC）和安全标准，如UL、CE等。 6. 尺寸和重量：在满足性能要求的同时，考虑产品的尺寸和重量，适应不同应用场景。 三、开关稳压电源类型 1. Buck（降压）变换器：输入电压高于输出电压，通过减小开关周期的占空比降低输出电压。 2. Boost（升压）变换器：输入电压低于输出电压，通过增加占空比提升输出电压。 3. Buck-Boost（升降压）变换器：可实现输入电压高于或低于输出电压的转换。 4. Cuk、Sepic、Zeta等其他拓扑：适用于更复杂的电压转换需求。 四、实用电路 1. 开关电源的启动电路：确保电源在上电时能正常启动。 2. 恒流驱动电路：保持输出电流恒定，防止过载。 3. 热保护电路：当电源温度过高时，自动关闭电源以保护元器件。 4. 反馈电路：用于检测输出电压，并调整开关元件的导通时间，保持输出电压稳定。 5. 隔离电路：在高压和低压之间提供电气隔离，提高安全性。 五、设计流程 1. 需求分析：明确电源的各项性能指标。 2. 选择拓扑结构：根据应用需求选择合适的开关电源拓扑。 3. 元器件选型：根据计算结果选择合适的开关元件、电感、电容等元器件。 4. 设计PCB布局：考虑电磁兼容性和热设计，优化电路板布局。 5. 建立仿真模型：使用电路仿真软件验证设计的可行性。 6. 制作样机并测试：制作电路板，进行实际测试，调整参数以满足设计要求。 7. 优化与验证：根据测试结果优化设计，确保满足所有性能指标。 通过以上对开关稳压电源的原理、设计和实用电路的介绍，读者可以对这一领域有较全面的理解，为进一步学习和实践打下坚实基础。详细内容请参考《开关稳压电源--原理、设计与实用电路.pdf》文档。

1、整流滤波电路 本设计为提高主回路的输入电压UIN，整流滤波电路部分采用了三倍压整流电路，如图1所示。 图1 三倍压整流电路 2、DC-DC变换器控制电路设计 变换器控制部分采用了开关电源集成控制器SG3525A，该芯片具有输出频率范围宽，工作电压范围广，基准电源精度高，死区时间可调等优点。SG3525A具有两个交替工作的输出端，本设计中只需控制一个开关元件，所以采用了两输出端经过4071同时驱动开关元件的方法，如图2所示。 图2 DC-DC变换器控制电路 3、提高效率的方法及实现方案 1）选择结构简单，主回路中元件少的降压型DC-DC变换器作为拓扑结构。 2）选用饱和导通压降小、开关速度快的IGBT作为开关元件。 3）采用工作性能稳定，开关速度较高的M57962L驱动IGBT。如图3所示： 图3 IGBT驱动电路

电源是各种电子设备必不可缺少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两大类，由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，开关电源效率可达80%~90%，比普通线性稳压电源提高近一倍，目前已成为稳压电源的主流产品。 开关稳压电源的结构 图1画出了开关稳压电源的原理图及等效原理框图，它是由全波整流器，开关管Vi，激励信号，续流二极管VD，储能电感和滤波电容C组成。实际上，开关稳压电源的核心部分是一个直流变压器。这里我们对直流变换器和逆变器作如下解释。逆变器，它是把直流转变为交流的装置。逆变器通常被广泛地应用在采用电平或电池组成的备用电源中。直流变换器，它是把直流转换成交流，然后又把交流转换成直流的装置。这种装置被广泛地应用在开关稳压电源中。采用直流变换器可以把一种直流供电电压变换成极性、数值各不同的多种直流供电电压。 开关稳压电源的优点和缺点 开关稳压电源优点： 功耗小，效率高。在图1中的开关稳压电源电路中，晶体管V在激励信号的激励下，它交替地工作在导通—截止和截止—导通的开关状

本开关稳压电源设计采用低功耗的16位单片机MSP430F449片机最小系统板为控制核心，以PWM控制技术，闭环PI调节，高精度的12位A/D转换为基础，完成了采样值显示与设置电压值的功能和参数指标。实验结果表明：通过单片机MSP430软件设计，对PI调节选定合理参数及开关频率，能达到稳压的效果。

基于LTC3789的开关稳压电源电路设计pdf,电源是电子设备的心脏，没有电源一切电子设备将无法正常T作。随着电子技术的发展，电子设备的种类越来越丰富，对电源的要求更加灵活多样，其以轻、薄、小和高效率为发展方向。开关电源作为电源的一种，现广泛应用于军T、科研、通信等领域。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来维持稳定输出电压的一种电源，其效率达到了70%-95%，被誉为高效节能电源，近几年得到了比较迅速的发展。

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