12V的开关电源设计.doc

湖南生物机电职业技术学院 毕业设计 题目： 12V的开关电源设计 专 业 机电一体化 班 级 12341 姓 名 邓峰 指导教师 李浩 2014年 10 月 28 日 中文摘要 随着电力电子技术的发展和新型功率元器件的不断出现，开关电源技术得到了飞速的发展，在计算机、通讯、电力、家用电器、航空航天等领域得到广泛应用，取得了显著的成果。 本论文是通过用电源适配器芯片CR6850C设计并制作12V5A开关电源。 论文主要完成的内容有： （1）根据设计需要选择开关电源电路； （2）设计主电路控制电路功率因数校正电路目 录 中文摘要 I 1 绪论 1 1.1 开关电源的概念和分类 1 1.1.1 开关电源的概念 1 1.1.2 开关电源的分类 3 1.2 开关电源设计中存在的问题与未来发展 4 1.2.1 开关电源中存在的问题 4 1.2.2 开关电源的发展趋势 4 1.3 开关电源设计中的开关电源术语 5 2 开关电源设计的设计基础 7 2.1 开关电源的主电路设计 7 2.1.1 主电路设计 7 2.2 控制电路设计 9 2.3 功率因数校正电路设计 10 2.3.1 有源功率因数校正峰值 10 2.4 其它软开关技术应用及发展概况 11 3 开关电源的设计基础 13 3.1 12V5A开关电源适配器芯片CR6850C 13 3.1.1芯片工作原理 13 3.1.2 芯片应用 17 3.2 开关电源电路分析 28 4 开关电源仿真设计 29 4.1 开关电源仿真分析 29 4.1.1仿真分析波形图 29 结 论 31 参考文献 32 致谢 33 1 绪论 1.1 开关电源的概念和分类 1.1.1 开关电源的概念 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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。 按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转换为直流；AC/AC称为交流转换为交流，即为改变频率；DC/AC称为逆变；DC/DC为直流变交流后再变直流。为了达到转换的目的，电源变换的方法是多样的。自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，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（Switching Power Supply）。 开关电源在转换过程中，用高频变压器隔离称之为离线式开关变换器（Off-line Switching Converter），常用的AC/DC变换器就是离线式变换器。 开关电源通常由六大部分组成，如图1.1所示。 图1.1 开关电源工作原理框图 第一部分是输入电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。220V交流电直 接经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi，此电压送到第二部分进 行功率因数校正，其目的是提高功率因数，它的形式是保持输入电流与输入电压同相。功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。所谓有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，APFC），是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。开关电源电路常采用有源功率因数校正。第三部分是功率转换，它是由电子开关和高频方波脉冲电压。第四部分是输出电路，用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流电压输出。第五部分是控制电路，输出电压经过分压、采样后于电路的基准电压进行比较、放大。第六部分是频率振荡发生器，它产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。有了高频振荡才有电源变换，所以说开关电源的实质是电源变换。 高频电子开关是电能转换的主要手段和方法。在一个电子开关周期（T）内，电子开关的接通时间与一个电子周期所占时间之比，叫接通占空比（D）， D= 断开时间所占T的比例称为断开占空比（D'）， 开关周期是开关频率的倒数， 例如：一个开关电源的工作频率是50kHz，它的周期（微