1、精選優質文檔-傾情為你奉上學 號： 課 程 設 計題 目開關電源設計學 院自動化專 業自動化班 級姓 名指導教師朱國榮年月日課程設計任務書學生姓名： 專業班級： 自動化班 指導教師： 朱國榮 工作單位： 自動化學院 題 目: 開關電源設計初始條件：輸入交流電源：單相220V，頻率50Hz。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、輸出兩路直流電壓：12V，5V。2、直流最大輸出電流1A。3、完成總電路設計和參數設計。時間安排：課程設計時間為兩周，將其分為三個階段。第一階段：復習有關知識，閱讀課程設計指導書，搞懂原理，并準備收集設計資料，此階段約占總時

2、間的20%。第二階段：根據設計的技術指標要求選擇方案，設計計算。第三階段：完成設計和文檔整理，約占總時間的40%。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日專心-專注-專業 目錄 摘要開關電源是利用現代，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由（PWM）控制IC和MOSFET構成4。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。隨著電力電子技術的高速發展，與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不

3、開可靠的電源，進入80年代全面實現了開關電源化，率先完成的電源換代，進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發展。關鍵詞：開關電源 電力電子 PWM MOSFET1方案設計1.1設計要求初始條件：輸入交流電源：單相220V，頻率50Hz。要求完成的主要任務: 1、輸出兩路直流電壓：12V，5V。2、直流最大輸出電流1A。3、完成總電路設計和參數設計。1.2設計方案 要得到12V(5V)、1A的直流穩壓電源，首先應使用變壓器，將220V的電壓降到合適的值。再通過整流電路將正弦波變為穩定的直流電

4、壓。再通過濾波及穩壓電路，將整流過后的電壓進行濾波穩壓，最終得到滿足要求的直流電源，通過接上負載電阻滿足輸出電流為1A的要求。濾波電容C的容量比較大，對于引入的各種高頻干擾的抑制能力很差。所以在電容C旁并聯小容量電容器C1、C2，來抑制高頻干擾。另外，穩壓器由于分布參數的影響，有可能產生自激。輸出端接入電容器C3、C4、C5、C6，是為了改善瞬態負載響應特性和減小高頻輸出阻抗。整理電路變壓器交流電源負載穩壓電路濾波電路 圖1.1 開關電源流程圖2部分電路設計2.1電源變壓器單元電路的設計源變壓器T的作用是將電網220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。電源變壓器的功能是傳送、電壓變

5、換和絕緣隔離，作為一種主要的軟磁電磁元件，在電源技術中和中得到廣泛的應用。根據傳送功率的大小，電源變壓器可以分為幾檔：10kVA以上為大功率，10kVA0.5kVA為中功率，0.5kVA25VA為小功率，25VA以下為微功率。 圖2.1電源變壓器電源變壓器的功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離，作為一種主要的軟磁電磁元件，在電源技術中和電力電子技術中得到廣泛的應用。2.2 整流單元電路的設計 整流電路的任務是將交流電變換成直流電。二極管是構成整流電路的關鍵元件。在小功率（1kW以下）整流電路中，常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路3。 圖2.2 單相橋式整流電路 圖2.3 單相

6、橋式整流電路電壓、電流波形橋式整流電路的工作原理如下：正半周時，對D1、D3加正向電壓，Dl、D3導通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構成e2、D1、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負的半波整流電壓，負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構成e2、D2、Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。 如此重復下去，便得到全波整流電壓。因此，與全波整流一樣，在一個周期內的正負半周都有電流流過負載，而且始終是同一方向。2.3濾波單元電路的設計濾波電路作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的

7、交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數降低，波形變得比較平滑2。濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯電容器C，或與負載串聯電感器L，以及由電容，電感組成而成的各種復式濾波電路。 圖2.4 C型濾波電路常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類1。若濾波電路元件僅由無源元件（電阻、電容、電感）組成，則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波(包括倒L型、LC濾波、LC型濾波和RC型濾波等)。若濾波電路不僅由無源元件，還由有源元件（雙極型管、單極型管、集成運放）組成，則稱為有源濾波電路。2.4穩壓器單元電路的選擇W7812為

8、三端固定正12V輸入的集成穩壓器。7812主要參數有：輸出直流電壓 U012V，輸出電流 L:0.1A，M:0.5A，電壓調整率 10mV/V，輸出電阻 R00.15，輸入電壓UI的范圍1517V 。因為一般UI要比 U0大35V ，才能保證集成穩壓器工作在線性區。 圖2.5 三端穩壓器7812引腳圖及外形圖2.5整體電路的參數確定2.5.1輸入電壓:U2太低則穩壓器性能將受影響，甚至不能正常工作；U2太高則穩壓器功耗增大，會導致電源效率下降，使最大輸出電流有所降低。所以U2的選擇原則是：在滿足穩壓器正常工作的前提下，U2越小越好。由任務書技術指標要求可確定U2的值，取變壓器輸出的U2=16V

9、顯然采用整流橋，設計要求中要求最大輸出IL為1A 于是：最大允許流經每個二極管的 ID = 0.5 IL = 0.5 *1000 = 500 mA而每個二極管所承受的最大反向電壓為：VRM = = 22.63 v負載電壓vL的平均值為： VL = = 0.9V2 （2.3.2）直流電流為： IL = （2.3.3）整流元件參數的計算：在橋式整流電路中，二級管是兩兩輪流導通，所以流經每個二極管的電流為： ID = 0.5IL = 2.5.2濾波部分：濾波電容C可由下式估算： C = 2.5.3穩壓部分：穩壓部分采用集成穩壓器W7812，最大輸出電流Io 1.5 A，最大耗散。2.5.4其他部分

10、為了防止自激振蕩，在穩壓器的輸入端并聯了一個大小為0.33uf的電容。 為了消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態特性，輸出端接了一個1uf的電容。2.6整體電路設計圖 直流電源的輸入為220V的電網電壓，所需直流電壓的數值和電網電壓的有效值相差較大，因而需要通過電源變壓器降壓。再通過整流電路將正弦波電壓轉換為單一方向的脈動電壓。為了減小電壓的脈動，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下是可以將交流分量全部濾掉，但是因為受負載影響，加之濾波電路并不能達到理想效果。還需要加入穩壓電路，使輸出直流電壓基本不受電網電壓波動和負載電阻變化的影響。 圖2.6 總電路圖結束語隨著科學技術發展的日新月異，

11、電力電子技術在現代社會生產中占據著非常重要的地位，電力電子技術在生活中無處不在。而作為一名自動化的學生掌握電力電子技術十分重要。通過本次課程設計，我鞏固和加深所學電力電子基本理論知識。能綜合運用相關關課程的基本知識，培養了我的獨立思考能力，認識到了查閱和占有技術資料的重要性，了解了專業工程設計的特點、思路、以及具體的方法和步驟，掌握了專業課程設計中的設計計算、軟件編制，硬件設計及整體調試，還有等等。同時，在設計的過程中我遇到了各種各樣的問題，也發現了自己的許多不足之處，在解決這些問題的過程中我也慢慢在改正自己的缺點，發現自己的優點，鍛煉了自己的能力。總之，通過本次電力電子的課程設計，我學習到了

12、很多東西，為以后參加工作打下了良好的基礎。參考文獻1王兆安.電力電子技術（第五版）.機械工業出版社.20092曹豐文.電力電子技術基礎.中國電力出版社.20073唐建新.電力電子技術試驗教程.機械工業出版社.20074沙占友.開關穩壓器計算機輔助設計與仿真軟件的應用.機械工業出版社.2008年本科生課程設計成績評定表姓 名 性 別 男專業、班級 自動化學院自動化班課程設計題目：開關電源設計課程設計答辯或質疑記錄：1在電容C旁并聯一只小容量電容器的作用？答：濾波電容C的容量比較大，本身就存在著較大的等效電感，因此對于引入的各種高頻干擾的抑制能力很差。為了解決這個問題， 在電容C旁并聯一只小容量電容器C1、C2，就可有效地抑制高頻干擾。2輸出端接入電容器的作用？答：穩壓器在開環增益較高、負載較重的狀態下時，由于分布參數的影響，有可能產生自激，C1、C2則兼有抑制高頻振蕩的作用。輸出端接入電容器C3、C4、C5、C6，