开关电源优化设计pdf

Ⅰ 开关电源原理与应用设计的目录

第1篇 PWM开关变换器的基本原理
第1章 开关变换器概论
1.1 什么是开关变换器和开关电源
1.2 DC-DC变换器的基本手段和分类
1.3 DC-DC变换器主回路使用的元件及其特性
1.3.1 开关
1.3.2 电感
1.3.3 电容
1.4 DC-DC变换器发展历程、现状和趋势
1.4.1 开关电源技术发展的历程
1.4.2 20世纪推动开关电源发展的主要技术
1.4.3 开关电源技术发展方向
1.4.4 大电容技术
第2章 基本的PWM变换器主电路拓扑
2.1 Buck变换器
2.1.1 线路组成
2.1.2 工作原理
2.1.3 电路各点的波形
2.1.4 主要概念与关系式
2.1.5 稳态特性的分析
2.2 Boost变换器
2.2.1 线路组成
2.2.2 工作原理
2.2.3 电路各点的波形
2.2.4 主要概念与关系式
2.2.5 稳态特性的分析
2.2.6 纹波电压的分析及减少方法
2.3 Buck-Boost变换器
2.3.1 线路组成
2.3.2 工作原理
2.3.3 电路各点的波形
2.3.4 主要概念与关系式
2.3.5 优缺点
2.4 C'uk变换器
2.4.1 线路组成
2.4.2 工作原理
2.4.3 电路各点的波形
2.4.4 主要概念与关系式
2.5 四种基本型变换器的比较
2.6 四种基本型三电平变换器
2.6.1 Buck三电平变换器电路与工作原理
2.6.2 Buck三电平变换器输出电压与输出电流的关系
2.6.3 滤波器设计
2.6.4 Boost、Buck-Boost C〖DD(-?5/5〗'〖DD)〗uk三电平变换器
第3章 带变压隔离器的DC-DC变换器拓扑
3.1 变压隔离器的理想结构
3.2 单端变压隔离器的磁复位技术
3.3 自激推挽式变换器的工作原理
3.4 能量双向流动的DC-DC变压隔离器
3.5 隔离式三电平变换器
3.5.1 正激变换器3L线路
3.5.2 半桥、全桥变换器3L线路
第4章 变换器中的功率开关元件及其驱动电路
4.1 双极型晶体管
4.1.1 晶体管的开关过程
4.1.2 开关时间的物理意义及减小的方法
4.1.3 抗饱和技术
4.2 双极型晶体管的基极驱动电路
4.2.1 一般基极驱动电路
4.2.2 高压双极型晶体管基极驱动电路
4.2.3 比例基极驱动电路
4.3 功率场效应管
4.3.1 功率场效应管的主要参数
4.3.2 功率场效应管的静态特性
4.3.3 MOSFET的体内二极管
4.4 功率场效应管的驱动问题
4.4.1 一般要求
4.4.2 MOSFET的驱动电路
4.5 绝缘栅双极晶体管
4.5.1 IGBT结构与工作原理
4.5.2 IGBT的静态工作特性
4.5.3 IGBT的动态特性
4.5.4 IGBT的栅极驱动及其方法
4.6 开关元件的安全工作区及其保护
4.6.1 双极型晶体管二次击穿原因及对SOA的影响
4.6.2 安全工作区(SOA)
4.6.3 保护环节——RC缓冲器
第5章 磁性元件的特性与计算
5.1 概述
5.1.1 在开关电源中磁性元件的作用
5.1.2 掌握磁性元件对设计的重要意义
5.1.3 磁性材料基本特性的描述
5.1.4 磁心型号对照表
5.2 磁性材料及铁氧体磁性材料
5.2.1 磁心磁性能
5.2.2 磁心结构
5.3 高频变压器设计方法
5.3.1 变压器设计方法之一——面积乘积(AP)法
5.3.2 变压器设计方法之二——几何参数(K?G)法
5.4 电感器设计方法
5.4.1 电感器设计方法之一——面积乘积(AP)法
5.4.2 电感器设计方法之二——几何参数(K?G)法
5.4.3 无直流偏压的电感器设计
5.5 抑制尖波线圈与差模、 共模扼流线圈
5.5.1 抑制尖波的电磁线圈
5.5.2 差模与共模扼流线圈
5.5.3 使用对绞线时干扰的抑制
5.5.4 使用电缆线时干扰的抑制
5.6 非晶、 超微晶(纳米晶)合金软磁材料特性及应用
5.6.1 非晶合金软磁材料的特性
5.6.2 超微晶合金软磁材料的特性
5.6.3 非晶、 超微晶合金软磁材料的应用
第6章 开关电源占空比控制芯片及集成开关变换器的原理与应用
6.1 开关电源系统的隔离技术
6.2 开关电源PWM控制芯片及智能功率开关
6.2.1 1524/2524/3524芯片简介
6.2.2 芯片的工作过程
6.3 适用于功率场效应管控制的IC芯片
6.3.1 1525A与1524的差别
6.3.2 1525A/1527A的应用
6.4 电流控制型脉宽调制器
6.4.1 UC1846/UC1847工作原理及方框图
6.4.2 1842/2842/3842 8脚脉宽调制器
6.5 智能功率开关及其应用
6.5.1 概述
6.5.2 工作原理
6.6 便携式设备中电源使用的集成块
6.6.1 简介
6.6.2 MAX863芯片的应用
6.6.3 MAX624芯片的应用及设计方法
第7章 功率整流管
7.1 功率整流二极管
7.1.1 功率整流二极管模型
7.1.2 功率二极管的主要参数
7.1.3 几种快速开关二极管
7.2 同步整流技术
7.2.1 概述
7.2.2 同步整流技术的基本原理
7.2.3 同步整流驱动方式
7.2.4 同步整流电路
7.2.5 SR-Buck变换器
7.2.6 SR-正激变换器
7.2.7 SR-反激变换器
第8章 有源功率因数校正器
8.1 AC-DC电路的输入电流谐波分量
8.1.1 谐波电流对电网的危害
8.1.2 AC-DC变流电路输入端功率因数
8.1.3 对AC-DC电路输入端谐波电流限制
8.1.4 提高AC-DC电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法
8.2 功率因数和THD
8.2.1 功率因数的定义
8.2.2 AC-DC电路输入功率因数与谐波的关系
8.3 Boost功率因数校正器(PFC)的工作原理
8.3.1 功率因数校正的基本原理
8.3.2 Boost有源功率因数校正器(APFC)的主要优缺点
8.4 APFC的控制方法
8.4.1 常用的三种控制方法
8.4.2 电流峰值控制法
8.4.3 电流滞环控制法
8.4.4 平均电流控制法
8.4.5 PFC集成控制电路UC3854A/B简介
8.5 反激式功率因数校正器
8.5.1 DCM反激功率因数校正电路的原理
8.5.2 等效输入电阻R?e
8.5.3 平均输出电流和输出功率
8.5.4 DCM反激变换器等效电路平均模型
第9章 开关电源并联系统的均流技术
9.1 概述
9.2 开关电源并联系统常用的均流方法
9.2.1 输出阻抗法
9.2.2 主从设置法
9.2.3 按平均电流值自动均流法
9.2.4 最大电流法自动均流
9.2.5 热应力自动均流法
9.2.6 外加均流控制器均流法
第10章 开关电源的小信号分析及闭环稳定和校正
10.1 概述
10.2 电感电流连续时的状态空间平均法
10.3 电流连续时的平均等效电路标准化模型
10.4 电流不连续时标准化模型
10.5 复杂变换器的模型
10.6 用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题
10.7 开关电源控制原理及稳定问题
10.7.1 闭环及开环控制
10.7.2 开关电源结构框图
10.8 稳定判别式波德图绘制
10.8.1 常见环节的幅频特性和相频特性
10.8.2 快速绘制开环对数特性曲线的方法
10.8.3 用开环特性分析系统的动态性能
10.9 实测波德图的方法及相关设备
10.9.1 开环系统直接注入法
10.9.2 闭环回路直接注入法
10.10 测定波德图，确定误差放大器的参数
10.10.1 TL431相关测定技术
10.10.2 提高稳定性的设计方法
10.10.3 参数变化影响趋势的分析
第2篇 PWM开关变换器的设计与制作〖KH1D〗
第11章 反激变换器的设计
11.1 概述
11.1.1 电磁能量储存与转换
11.1.2 工作方式的进一步说明
11.1.3 变压器的储能能力
11.1.4 反激变换器的同步整流
11.2 反激式变换器的设计方法举例
11.2.1 电源主回路
11.2.2 变压器设计
11.2.3 设计112W反激变压器
11.2.4 设计中的几个问题
11.2.5 计算变压器的另一种方法
11.3 反激变换器的缓冲器设计
11.3.1 反激变换器的开关应力
11.3.2 跟踪集电极电压钳位环节
11.3.3 缓冲器环节工作波形
11.3.4 缓冲器参数的确定
11.3.5 低损耗缓冲器
11.4 双晶体管的反激变换器
11.4.1 概述
11.4.2 工作原理
11.4.3 工作特点
11.4.4 缓冲器
11.4.5 工作频率
11.4.6 驱动电路
11.4.7 变压器设计注意漏电感和匝数
第12章 单端正激变换器的设计
12.1 概述
12.2 工作原理
12.2.1 电感的最小值与最大值
12.2.2 多路输出
12.2.3 能量再生线圈P?2的工作原理
12.2.4 单端正激变换器同步整流
12.2.5 正激变换器的优缺点
12.3 变压器设计方法
12.3.1 方法一
12.3.2 方法二
第13章 双晶体管正激变换器的设计
13.1 概述
13.1.1 线路组成
13.1.2 工作原理
13.1.3 电容C的作用
13.2 双晶体管正激变换器变压器设计
13.3 正激变换器的闭环控制及参数计算
13.3.1 UPC 1099的极限使用值和主要电性能
13.3.2 UPC 1099的应用
第14章 半桥变换器的设计
14.1 半桥变换器的工作原理
14.2 偏磁现象及其防止方法
14.2.1 偏磁的可能性
14.2.2 串联耦合电容改善偏磁性能
14.2.3 串联耦合电容的选择
14.2.4 阶梯式趋向饱和的可能性及其防止
14.2.5 直通的可能性及其防止
14.3 软启动及双倍磁通效应
14.3.1 双倍磁通效应
14.3.2 软启动线路
14.4 变压器设计
14.5 控制电路
第15章 桥式变换器的设计
15.1 概述
15.2 工作原理
15.2.1 概述
15.2.2 工作过程
15.2.3 缓冲器的组成及作用
15.2.4 瞬变时的双倍磁通效应
15.3 变压器设计方法
15.3.1 设计步骤及举例
15.3.2 几个问题
第16章 双驱动变压器推挽变换器的设计
16.1 概述
16.1.1 线路结构
16.1.2 工作原理
16.1.3 各点波形
16.2 开关功率管的缓冲环节
16.3 推挽变换器中变压器的设计
第17章 H7C1为材质PQ磁心高频变压器的设计
17.1 损耗及设计原则简介
17.1.1 设计原则
17.1.2 满足设计原则的条件
17.2 表格曲线化的设计方法
17.2.1 表17.1的形成与说明
17.2.2 扩大表17.1的使用范围
第18章 电子镇流器的设计
18.1 概述
18.1.1 荧光灯
18.1.2 荧光灯的结构及伏安特性
18.1.3 高频电子镇流器的基本结构
18.2 半桥串联谐振式电子镇流器
18.3 带有源、无源功率因数电路的电子镇流器
18.3.1 有源功率因数校正电子镇流器
18.3.2 无源功率因数校正电子镇流器
第19章 开关电源设计与制作的常见问题
19.1 干扰与绝缘
19.1.1 干扰问题及标准
19.1.2 隔离与绝缘
19.2 效率与功率因数
19.2.1 高效率与高功率密度
19.2.2 高功率因数
19.3 智能化与高可靠性
19.4 高频电流效应与扁平变压器设计
19.4.1 趋肤效应和邻近效应的产生
19.4.2 扁平变压器的设计?
第3篇 软开关-PWM变换器
第20章 软开关功率变换技术
20.1 硬开关技术与开关损耗
20.2 高频化与软开关技术
20.3 零电流开关和零电压开关
20.4 谐振变换器
20.5 准谐振变换器
20.6 多谐振变换器概述
第21章 ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术
21.1 ZCS-PWM变换器
21.1.1 工作原理
21.1.2 运行模式分析
21.1.3 分析
21.1.4 ZCS-PWM变换器的优缺点
21.2 ZVS-PWM变换器
21.2.1 工作原理
21.2.2 运行模式分析
21.2.3 分析
21.2.4 ZVS-PWM变换器的优缺点
第22章 零转换-PWM软开关变换技术
22.1 零转换-PWM变换器
22.2 ZCT-PWM变换器
22.2.1 工作原理
22.2.2 运行模式分析
22.2.3 ZCT-PWM变换器的优缺点
22.2.4 数例分析
22.3 三端ZCT-PWM开关电路
22.4 ZVT-PWM变换器
22.4.1 工作原理
22.4.2 运行模式分析
22.4.3 ZVT-PWM变换器的优缺点
22.4.4 应用举例
22.4.5 三端零电压开关电路
22.4.6 双管正激ZVT-PWM变换器
第23章 移相控制全桥ZVS-PWM变换器
23.1 DC-DC FB ZVS-PWM DC-DC变换器的工作原理
23.2 PSC FB ZVS-PWM变换器运行模式分析
23.3 PSC FB ZVS-PWM变换器几个问题的分析
23.3.1 占空比分析
23.3.2 PSC FB ZVS-PWM变换器两桥臂开关管的ZVS条件分析
23.4 PSC FB ZCZVS-PWM变换器
第24章 有源钳位软开关PWM变换技术
24.1 概述
24.2 有源钳位电路
24.3 有源钳位ZVS-PWM正激变换器稳态运行分析
24.4 有源钳位并联交错输出的反激变换器
24.5 有源钳位反激-正激变换器
第4篇 开关电源的计算机辅助分析与设计
第25章 开关电源的计算机仿真
25.1 电力电子电路的计算机仿真技术
25.1.1 计算机仿真技术
25.1.2 电路仿真分析(建模)方法
25.1.3 SPICE和PSPICE仿真程序
25.2 用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序仿真开关电源
25.2.1 概述
25.2.2 功率半导体开关管的SPICE仿真模型
25.2.3 控制电路的SPICE仿真模型
25.2.4 正激PWM开关电源的SPICE仿真
25.2.5 推挽式PWM开关电源的PSPICE仿真及补偿网络参数优化选择
25.3 离散时域法仿真
25.3.1 概述
25.3.2 数值法求解分段线性网络的状态方程
25.3.3 求解网络拓扑的转换时刻(边界条件)
25.3.4 非线性差分方程(大信号模型)
25.3.5 小信号模型
25.3.6 程序框图
25.3.7 仿真计算举例
第26章 开关电源的最优设计
26.1 概述
26.1.1 可行设计
26.1.2 最优设计
26.1.3 开关电源的主要性能指标
26.2 工程最优化的基本概念
26.2.1 优化设计模型
26.2.2 设计变量
26.2.3 目标函数
26.2.4 约束
26.2.5 优化数学模型的一般形式
26.2.6 工程优化设计的特点
26.3 应用最优化方法的几个问题
26.3.1 最优解的性质
26.3.2 初始点的选择
26.3.3 收敛数据
26.3.4 变量尺度的统一
26.3.5 约束值尺度的统一
26.3.6 多目标优化问题
26.4 DC-DC桥式开关变换器的最优设计
26.4.1 DC-DC半桥式PWM开关变换器主要电路的优化设计
26.4.2 开关、 整流滤波电路的优化设计数学模型
26.4.3 变压器的优化设计数学模型
26.4.4 半桥PWM开关变换器优化设计的实现
26.4.5 5V/500W输出 DC-DC半桥PWM开关变换器优化设计举例
26.4.6 DC-DC全桥ZVS-PWM变换器主电路的优化设计
26.5 单端反激PWM开关变换器的优化设计
26.5.1 数学模型概述
26.5.2 多路输出等效为一路输出的方法
26.5.3 优化设计举例
26.6 PWM开关电源控制电路补偿网络的优化设计
26.6.1 概述
26.6.2 开关电源瞬态响应特性简介
26.6.3 开关变换器的频域特性
26.6.4 PWM开关变换器小信号模型
26.6.5 瞬态优化设计数学模型
26.6.6 计算举例
26.7 DC-DC全桥移相式ZVS-PWM开关电源补偿网络的最优设计
26.7.1 主电路及电压、 电流波形
26.7.2 FB ZVS-PWM变换器小信号模型
26.7.3 FB ZVS-PWM变换器主电路传递函数及频率特性
26.7.4 FB ZVS-PWM开关电源补偿网络最优设计模型
26.7.5 典型设计举例

Ⅱ 开关电源设计入门与实例解析的作者简介

沙占友，1968年毕业于南开大学，河北科技大学二级教授（享受国务院政府特殊津贴），校级教学名师，河北省优秀教师。已出版《开关电源优化设计》、《新型单片开关电源设计与应用》、《单芯片交换式电源设针舆臆用技衍》（中国台湾?全华科技图书股份有限公司）、《数字化测量技术》、《单片机外围电路设计》（2003年获全国优秀畅销书奖）、《中外集成传感器实用手册》（“十五”国家重点图书出版规划项目）等40余部着作，发表学术论文315篇。曾先后获得河北省普通高校优秀教学成果一等奖、河北省科技进步奖、河北省十大发明奖和97布鲁塞尔尤里卡银奖。

Ⅲ 我最近在做开关电源，望各位推荐一本开关电源的经典书籍，个人希望实用点的，原理性的东西早烂熟于心了

刘胜利先生的《现代高频开关电源实用技术》

Ⅳ 基于TL494的DC-DC升压型开关电源

李睿智

学号19021211293

【嵌牛导读】随着科技的高速发展，电子产品与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子产品都离不开可靠的电源。开关电源则以功耗小、效率高、体积小、重量轻的优势成为研究的热门。因此，提高对开关电源的研究就显得至关重要了。本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路，该电路采用TL494电源控制芯片及其外围电路产生PWM波，并通过PWM波的占空比控制开关管的导通时间，实现不同电压的稳定输出。经过初步的计算，合理的选择了电路中的开关管，储能电感，滤波电容和续流二极管的参数。实验结果证明，该升压电路的效率高于80%，具有良好的电压调整率和负载调整率。

【嵌牛鼻子】DC-DC升压型开关电源、PWM波、开关管

【嵌牛提问】电子产品在人类的生活中起着日益重要的作用，而电子产品都离不开可靠的电源，如何设计制作出既安全、效率又高的电源呢？这成为人们越来越关心的话题。

【嵌牛正文】

1 ．引言

随着现代电子技术的迅速发展，电子产品对电源的要求也越来越高。电源的发展经历了从线性电源、相控电源再到开关电源的发展历程，而开关电源则以其开关频率高、体积小、效率高、可靠性高等特点占据着主导地位[1]。1955 年美国的罗耶 ( Roger G H)首次提出了自激振荡推挽晶体管直流变换器[2]，为开关电源的研究打下了理论基础。20世纪60年代，各种开关电源的拓扑电路已经较为成熟。改革开放以后，我国的开关电源技术也得到了长足的进步，并向着高频化、高效率，模块化等特点发展。

该电路选用TL494电源芯片作为整个电路的控制器，并搭建其外围电路，构成产生PWM波的控制电路。通过调节PWM波的占空比控制开关管的关断导通时间，从而达到升压的目的。最后，通过对开关管，储能电感，滤波电容和续流二极管参数的优化，使电路具有较高的效率，良好的电压调整率和负载调整率。

2 ．DC-DC升压型开关电源的基本原理

2.1 DC-DC开关电源的种类

开关电源的种类很多，按输入/输出有无隔离的角度，可以分为隔离式与非隔离式两大类型。隔离型的DC-DC开关电源可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等，非隔离型的又可分为降压式、升压式、极性反转式等[3]。本电路为非隔离型的DC-DC开关电源。

2.2 DC-DC开关电源的主电路

图2.2所示是DC-DC升压型开关电源的主电路，它的主要构成元器件包括开关管T，储能电感L、续流二极管D和滤波电容C[4]。

该电路采用的是并联式的结构，既在主回路中开关管T与输出端负载RL并联。由PWM波控制开关管的关断导通时间，高电平时开关管导通，由于导通压降很小，所以续流二极管D截止，此时Ui通过开关管对电感器L充电，负载RL靠电容C中存储的电能供电。低电平时开关管关断，此时续流二极管D导通，Ui与电感器L产生的感应电势正向叠加后，通过续流二极管D对电容器C充电，并同时对负载RL供电。

由以上分析可见，并联式的开关电源电路可以使输出电压高于输入电压，既可实现DC-DC升压的功能。

2.3 DC-DC 开关电源的调制方式

2.3.1 脉冲频率调制

脉冲频率调制PFM（全称为Pulse Frequency Molation），是指脉冲宽度不变，只通过调节工作频率的方式来改变占空比[5]。这种脉冲调制方式电路复杂，难以实现。

2.3.2 脉冲宽度调制

脉冲宽度调制PWM（全称为Pulse Width Molation），是指脉冲频率不变，只通过改变脉冲宽度的方式来改变占空比[6]。

这种脉冲调制方式常用在开关型的稳压电路中，在不改变电路输出PWM波频率的情况下，通过电压反馈电路，调节输出PWM波的宽度[7]。电压反馈电路的工作原理是：当输入电压增大时，取样电阻输出的采样电压也将增大，并在比较放大器和基准电压进行比较，通过放大器输出的信号去控制PWM产生器，使输出脉冲占空比减小，输出电压保持稳定。反之，当输入电压减小时，PWM产生器输出脉冲占空比增大，输出电压仍可以保持稳定。

3 ．电源控制芯片TL494及其外围电路的设计

3.1 集成脉宽调制芯片TL494的介绍

如图3.1所示为TL494芯片的引脚图和内部结构，TL494是一种固定频率脉宽调制集成电路，内部集成了大部分的脉宽调制电路，几乎包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于各种开关电源中[8]。其内部置有两个误差放大器，1、2 引脚为误差放大器1的正负输入端，16、15 引脚为误差放大器2的正负输入端。3引脚为相位校正和增益控制端，4引脚为死区电平控制端。其内置有线性锯齿波振荡器，5、6引脚处可外置一个电容和一个电阻两个振荡元件。7引脚为接地，8、9引脚分别为三极管Q1的集电极和发射极，10、11引脚分别为三极管Q2的发射极和集电极，12引脚为电源VCC,13引脚为输出PWM波模式控制端，14引脚为内部5V基准电压输出端。

  3.2 TL494芯片的外围电路

其工作频率可通过外接电阻RT和外接电容CT确定。其计算公式如下:

                                              f=1.1/（RT˙CT）

电阻RT的值选为22kΩ，电容CT的值选为1nF，计算得工作频率为50kHZ，既输出PWM波的频率50kHZ。

13引脚为输出PWM波模式控制端，当该引脚为高电平时，两个三极管推挽输出，最大占空比只有48%。为了提高输出能力，将13引脚接地，这使得触发器不起作用，两个三极管输出相同，最大占空比可达到96%。为了提高驱动能力，将两个三级管并联输出，8、11引脚接电源，9、10引脚并联后作为PWM波输出端。

1引脚为反馈信号输入端，为了保持输出电压的稳定性，将该引脚接到电路的输出端，同时将2引脚接入参考电压，参考电压的值由14引脚的5V基准电压经过电阻R3，RP2和R4组成的分压电路提供，一般调节可调电阻RP2的值，使参考电压的值在2.2V-2.3V之间。2、3引脚之间的C2、R5和R6构成的RC网络，可调节误差放大器1的增益和改善开关电源的动态性能，16引脚用作过流保护的输入端，可直接将地反馈给该引脚，使过流保护的作用更佳。

4 ．开关电源主要元器件参数的选择

4.1 开关管T的参数选择

    开关管T在电路中承受的最大电压是1.1×1.2U0（U0为输出电压），在实际工程中选择开关管时，应保证有足够的余量，通常选择2~3倍的1.1×1.2U0。开关管T的最大工作电流，通常选择2~3倍的Ii（Ii为输入电压）[9]。在综合考虑开关管的最高开关频率，导通电阻和驱动电路等关键指标的情况下，本电路选择TP75N75，该开关管的最大VDS=75V，最大ID=75A，导通电阻仅8mΩ，其余量完全能够满足实际电路的需求。

4.2 储能电感L的参数选择

稳压电源工作时，流过电感的电流由直流平均值和纹波分量两部分组成。纹波分量是三角波，设其增量为ΔI，则

则根据电感选择公式[10]，得

因为开关频率f为50kHZ，通过计算得电感L的值为50μH左右，在实际工程中为保证充分余量，通常选用100μH/2A的电感，在实际制作的过程中发现自行绕制的电感效果不是太好，所以建议最好购买正规产商生产的电感。

4.3 滤波电容C的参数选择

在VT导通的TON期间内，由滤波电容C 给负载供电，设此期间C上的电压降为△U0（△U0为纹波电压）。则

又                 

所以              

因为开关频率f为50kHZ，同时为了尽量减小输出电压的纹波，所以滤波电容C取2200μF/50V，保证了充分的余量。

4.4 续流二极管D的参数选择

在电路中续流二极管的主要作用是开关管导通时，续流二极管D截止，电容C对负载供电；开关管关断时，续流二极管D导通，Ui与电感L通过续流二极管D对电容器C充电，并同时对负载RL供电。所以D的最大反向电压为U0，流过的最大电流是输入电流II，此外续流二极管还需满足开关频率高，导通电阻小的要求，通常选用肖特基二极管，本电路选择三端肖特基二极管MBR60100CT，其最大反向工作电压为100V，最大工作电流为60A，保证了充分的余量。

5 ．开关电源电路的测试与相关数据计算

5.1 实验电路的原理图绘制

5.2 实验电路的PCB图绘制

    在绘制PCB图时，应尽量把电源线和地线布粗，这样可以减少损耗，并且可以使电路过大电流。为了画图的方便以及节约空间，信号线则可以细点。另外，若焊接电路板时背面需要用导线连接，靠近输入输出处的导线应使用粗线，避免分流，反馈线可使用较细的导线。

5.3 实验电路相关参数的测试

5.3.1 负载调整率（输入电压UI为10V，输出电压UO为20V）

                                                                           表5.3.1 负载调整率

所以负载调整率为：（20.00-19.59）/20≈2%。

5.3.2 电压调整率（输出电压UO为20V，输出端负载R不变）

                                                                       表5.3.2 电压调整率

所以电压调整率为：（20.15-19.86）/20=1.45%。

5.3.3 升压电路的效率

                                                                  表5.3.3升压电路的效率

5.4 实验结果分析

综上实验数据可得，本升压电路可以实现最高36V的输出，最大输出电流可达1.6A，效率高于86%，负载调整率约为2%，电压调整率为1.45%，并且具有过压保护和过流保护的能力。

6 ．总结

   本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路。在制作的过程中，采用非隔离型的DC-DC开关电源主电路，通过电压反馈调节PWM波的占空比，实现输出电压的稳定。并通过对开关管T、储能电感L、滤波电容C和续流二极管D的参数选择，使该电路达到最佳的性能指标。最后，对电路的负载调整率、电压调整率、效率进行测试。从实验结果可得，该电路实现了从(15V~20V)到(18V~36V)的升压功能，具有效率较高，良好的负载调整率和电压调整率的特点，且性能稳定，抗干扰能力强。

参考文献

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[2] 方舟.通信高频开关电源的现状及展望[J].电源世界,2008(10):35-37.

[3] 赵容,张波.同步整流关键技术及主要拓扑分析.电路与系统学报[N],2004,9(3):

100-104.

[4]  白炳良,周慰君.基于TL494开关电源的设计.大学物理实验.2009(01).

[5]  林荫宇.移相全桥零电压PWM变换器的建模与仿真[J].重庆大学学报.2000,78-85.

[6]  邹怀安,张锐.开关电源的PWM-PFM控制电路[J].电子质量.2004(03).

[7]  华伟.通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究[J].通信电源技术.2001(02).

[8]  沙占友,孟志永.开关电源专用芯片的选择及其应用[J].电源技术应用.2012(05).

[9]  刘慧娟,黄权.开关电源效率的优化设计[J].声屏世界.2015(S1).

[10] 毛景魁.锂电池并联的 Boost 升压电路设计与仿真[J].实验室研究与探索.2012(9): 214-218.

Ⅳ 国内外对开关电源参数优化的发展状况如何那

国内外开关电源发展状况，主要表现在以下几个方面。

1. 高性能碳化硅（SiC）功率半导体器件

可以预见，碳化硅将是21世纪最可能成功应用的新型功率半导体器件材料，其优点是：禁带宽，工作温度高（可达600°C），通态电阻小，导热性能好，漏电流极小，PN结耐压高等等。

2. 高频磁技术

高频开关变换器中用了多种磁元件，有许多基本问题要研究。

（1）随着开关电源的高频化，在低频下可以忽略的某些寄生参数，在高频下将对某些电路性能（如开关尖峰能量、噪声水平等）产生重要影响。尤其是磁元件的涡流、漏电感、绕组交流电阻Rac和分布电容等，在低频和高频下的表现有很大不同。高频磁技术理论作为学科前沿问题，仍受到人们的广泛重视，如：磁心损耗的数学建模，磁滞回线的仿真建模，高频磁元件的计算机仿真建模和CAD、高频变压器一维和二维仿真模型等。有待研究的问题还有：高频磁元件的设计决定了高效率开关电源的性能、损耗分布和波形等，人们希望给出设计准则、方法、磁参数和结构参数与电路性能的依赖关系，明确设计的自由度与约束条件等。

（2）对高频磁性材料有如下要求：损耗小，散热性能好，磁性能优越。适用于兆赫级频率的磁性材料为人们所关注，如5~6µm超薄钴基非晶态磁带，1MHz（Bm=0.1T）时，损耗仅为0.7~1W/cm3，是MnZn高频铁氧体的1/3~1/4。纳米结晶软磁薄膜也在研究。

（3）研究将铁氧体或其他薄膜材料高密度集成在硅片上。或硅材料集成在铁氧体上，是一种磁电混合集成技术。磁电混合集成还包括利用电感箔式绕组层间分布电容实现磁元件与电容混合集成等。

3. 新型电容器

研究开发适合于功率电源系统用的新型电容器和超级大电容。要求电容量大、等效电阻（ESR）小、体积小等。据报道，美国在20世纪90年代末，已开发出330µF新型固体钽电容，其ESR有显着下降。

4. 功率因数校正AC-DC开关变换技术

一般高功率因数AC-DC电源由两级组成：在DC-DC变换器前加一级前置功率因数校正器，至少需要两个主开关管和两套控制驱动电路。这样对于小功率开关电源说，总体效率低、成本高。

对输入端功率因数要求不特别高的情况，用PFC和变换器组合电路构成小功率AC-DC开关电源，只用一个主开关管，可使PF校正到0.8以上，称为单管单级PF校正AC-DC变换器，简称为S4。例如一种隔离式S4PF校正AC/DC变换器，前置功率因数校正器用DCM运行的Boost变换器，后置电压调节器主电路为反激变换器，按CCM或DCM运行；两级电路合用一个主开关管。

5. 高频开关电源的电磁兼容研究

高频开关电源的电磁兼容问题有特殊性。通常，它涉及到开关过程产生的di/dt和dv/dt，引起强大的传导型电磁干扰和谐波干扰。有些情况还会引起强电磁场辐射。不但严重污染周围电磁环境，对附近的电气设备造成电磁干扰，还可能危及附近操作人员的安全。同时，开关电源内部的控制电路也必须能承受主电路及工业应用现场电磁噪声的干扰。由于上述特殊性和测量上的具体困难，专门针对开关电源电磁兼容的研究工作，目前还处于起始阶段。显然，在电磁兼容领域，存在着许多交叉科学的前沿课题有待人们研究。如：典型电路与系统的近场、传导干扰和辐射干扰建模；印制电路板和开关电源EMC优化设计软件；低中频、超音频及高频强磁场对人体健康的影响；大功率开关电源EMC测量方法的研究等。

6. 开关电源的设计、测试技术

建模、仿真和CAD是一种新的、方便且节省的设计工具。为仿真开关电源，首先要进行仿真建模。仿真模型中应包括电力电子器件、变换器电路、数字和模拟控制电路，以及磁元件和磁场分布模型，电路分布参数模型等，还要考虑开关管的热模型、可靠性模型和EMC建模。各种模型差别很大，因此建模的发展方向应当是：数字-模拟混合建模；混合层次建模；以及将各种模型组成一个统一的多层次模型（类似一个电路模型，有方块图等）；自动生成模型，使仿真软件具有自动建模功能，以节约用户时间。在此基础上，可建立模型库。

开关电源的CAD，包括主电路和控制电路设计、器件选择、参数优化、磁设计、热设计、EMI设计和印刷电路板设计、可靠性预估、计算机辅助综合和优化设计等。用基于仿真的专家系统进行开关电源的CAD，可使所设计的系统性能最优，减少设计制造费用，并能做可制造性分析，是21世纪仿真和CAD技术的发展方向之一。现在国外已开发出设计DC-DC开关变换器的专家系统和仿真用MATSPICE软件。

此外，开关电源的热测试、EMI测试、可靠性测试等技术的开发、研究与应用也是应大力发展的。

7. 低电压、大电流的开关电源开发

(1)低电压、大电流的开关变换器的要求

数据处理系统的速度和效率日益提高，新一代微处理器的逻辑电压低达1.1~1.8V，而电流达50~100A，其供电电源——低电压、大电流输出DC-DC变换器模块，又称为电压调整器模块（VRM）。新一代微处理器对VRM的要求是：输出电压很低，输出电流大，电流变化率高，响应快等。

①为降低IC的电场强度和功耗，必须降低微处理器供电电压，因此VRM的输出电压要从传统的3V左右降低到小于2V，甚至1V。

②运行时，电源输入电流>100A，由于寄生L、C参数，电压扰动大，应尽量减小L。

③微处理器起停频繁，不断从休眠状态启动，工作，再进入休眠状态。因此要求VRM电流从0突变到50A，又突降到0，电流变化率达5A/ns。

④设计时应控制扰动电压≤10%，允许输出电压变化±2%。

(2)采用波形交错技术

线路的寄生阻抗、电容的ESR和ESL对VRM在负载变化过程中的电压调整影响很大。必须研制高频、高功率密度和快速的新型VRM。现在已有多种拓扑问世，如：同步整流Buck变换器（用功率MOS管替代开关二极管）；为防止电流大幅度变化时由于高频寄生参数引起输出电压扰动，有文献介绍采用多输入通道或称多相DC-DC变换器，应用波形交错(Interleaving)技术，保证VRM输出纹波小，改善输出瞬态响应，并可减小输出滤波电感和电容。
(3)电压纹波与冲击电压问题

①电压纹波与ESR。对于电压在1V以下、电流在100A以上的负载，其负载电阻在10mΩ以下，低于滤波电容的内部等效串联电阻，会出现电压纹波问题。现在，假设可以通过升降压或升压型变换器实现这种电源，但流过电容的纹波电流在100A以上，效率小于50%。对此，降压型变换器中含有串联滤波电感，可抑制纹波电流。但是，负载电阻与ESR相当，纹波电流分别流过电容和负载，其动作模式和目前的滤波电路不同。

为探讨纹波电压动作模式，首先给出等效电路进行仿真。仿真中根据Crc的值，有四种动作模式的纹波电压。电压纹波值与rc/R的变化关系曲线，也有四种动作模式，C越大，纹波率就越小。为进一步降低低压大电流输出电压纹波，即减小滤波电容ESR值，必须采取一定的方法和策略。

②负载突变引起的冲击电压。对于数字电路的负载，为快速响应各种模式的转换，输出电压相应于负载变化的瞬态响应特性就显得非常重要。此时，如果电流的变化率大，冲击产生时间比开关周期Ts短，则很难期待由反馈而带来的输出电压稳定效果。目前技术还没有办法，正处于仿真研究阶段。

(4)探寻省略滤波电容的可能性

如果因负载急变引起输出电压波动，波动持续时间超过开关周期的话，通过反馈可在一定程度上进行调整，LC滤波电路对此电压调整效果起决定作用。为达到电压调整目的，必须提高开关频率，减小L和C值，让截止频率尽量向高域端延伸。有人考虑用两个非对称逆变器（带变压器）输出双相方波，每个逆变器的输出电压通过半波整流接向共同的负载，将截止频率延伸至高域端。

开关频率由MOSFET的开关时间所决定，为了提高开关效率，使超过其极限值，在实用中可采用多相开关方式等效提高开关频率的方法。但是，相数也有限制。另外，变化的原因仅在于负载一侧，让截止频率尽量低也非常有效。为达到此目的，使用电气双层电容滤波器可能是今后的发展方向。当然，为此必须考虑怎样同时降低双层电容器的等效串联电阻和等效串联电感。

(5)便携式设备与燃料电池

对于手提电脑、手机、数码相机等便携式电器，电源是出问题最多的部分。便携式设备的电源一直以来是传统电池的天下，传统电池在轻便与长时使用性方面，还不能充分满足用户的要求。为此，由固体高分子材料构成的燃料电池最近引起了大家的关注。燃料电池是以甲醇为燃料，铂为催化剂，其构造为电极间夹电解质膜，能量密度可做到锂电池的10倍。100°C以下的工作温度包括在常温下可以发电，单节电压大概为1~2V。本来用氢作燃料最理想，但从实用出发，用甲醇和铂催化剂的组合较方便。不过其对于负载变化的跟随性有问题，因此为保护电极，需要与电容组合使用。

燃料电池的优点是维护方便，可长时间使用。电能不足时，仅补充燃料即可，不需要长时间充电。

以上就低压、大电流开关电源为中心，对开关电源的未来技术发展方向进行了论述。按照摩尔定律，每18个月IC的集成度会增加2倍，因此很难断定电压会降低到何种程度为止。如果这种趋势无限制的持续下去，可以预想对电源的要求会越来越高。要满足这些要求，首先以开发新的半导体和电容为前提，另外从电路角度来建立元器件微细结构模型也可能成为解决问题的关键点。因此，今后在各种层面上打破学科界线进行协同研究的必要性会越来越高。

8. 低电压、大电流DC-DC变换器模块

Ⅵ 求《精通开关电源设计(中文版)》谁有pdf的给份

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Ⅶ 开关电源学习怎么着手

开关电源设计的基本原理记住一个准则——能量守恒，因为他就是一个能量的传递，所以不要搞的那么神秘。我赞成把复杂的事情简单化，这样才能认清事物的本质。
现在假设所有的人都是零基础，很多人就算上过大学学过本科的课程，其实基础都不扎实，因为大部分大学的课程只是为了应付考试，并不是为了把某个知识学懂，所以在这里假设都是零基础。
下面的书籍都是经过精心顺序设计，按照顺序来看对你自己有好处，不要跳跃，否则你失落感很大的。
第一步（或者说推荐的第一套书）
《晶体管电路设计》 上 下 着：[日]铃木雅臣 科学出版社出版
推荐原因：这本书讲的通俗易懂，实践偏于理论，这样容易激发初学者的兴趣。中专，高中毕业的人都能看懂。
《电子电路基础——高性能模拟电路和电流模技术》 编着：张凤言 高等教育出版社出版
推荐原因：当你有点入门后，看这本书提高很好，因为这本书的大部分内容是取材美国《模拟集成电路设计》GARY 的章节，语言浅显但又不失深度，让你很容易将基础提高，这本书要反复的看，多看几遍，这是我提倡，任何书籍都要多看几遍，在不同的时间段，不同的年龄段，面对不同的问题时候，再重新看这些书，会有不同的收获！！！
第二步 （推荐第二套书）
《开关电源设计入门与实例解析》 着：沙占友 王彦朋 安国臣 孟志永 中国电力出版社出版
推荐原因：通俗易懂，实际例子很多，基本流程都有，这样容易在你大脑里有一些设计的概念了。
《开关电源入门》 着：Raymond A Mack Jr 谢运祥 翻译 人民邮电出版出版
推荐原因：在这个阶段你该吸收一点先进之邦的先进理念，不过你这个时候要学会一点思考能力，仔细辩该书与国内作者的方法。
《开关电源优化设计》 着：沙占友 王彦朋 马洪涛 李玮 中国电力出版社出版
推荐原因：例子很多，例子的细节把握的很好，初级阶段该基础到的都写了，比较适合在这个阶段学习。
第三步 （推荐第三套书）
《开关电源设计指南》着：Marty Brown 徐德鸿 沈旭 杨成林 周邓燕 翻译 机械工业出版社出版
推荐原因：先进之邦的通俗易懂教程，快速入门的好手，里面每一步都很详细
《实用电源电路设计》 着：户川治朗 高玉萍 唐伯雁 李大寨 翻译 科学出版社出版
推荐原因：这本书不用从头到尾看，参考，按照该书目录来寻找你自己需要的章节内容，没必要从头看，在这个阶段，这本书只适合参考。
第四步 （推荐第四套书）
《精通开关电源设计》 着：Sanjaya Maniktala 王志强 翻译 人民邮电出版社出版
推荐原因：经典中的经典，虽然难，还是强烈建议你啃完，没事的时候看看，就当看小说，希望你每多看一遍有更深的了解。
《开关电源设计与优化》着：Sanjaya Maniktala 王志强 郑俊杰 翻译 电子工业出版社出版
推荐原因：哦，原来前面那本书的基础在这本书里体现的淋漓精致。
《开关电源设计》第三版 着：Abraham I Pressman Keith Billings Taylor Morey 王志强 肖文勋 虞 龙 翻译 电子工业出版社出版
推荐原因：鼻祖的书，第一本将开关电源成书的，比较系统的成书的书。强烈要求每个人都必须看个三遍以上
第五步 （推荐第五套书）与第四套书同步看
很多人没有学过高等数学，还有兄弟打电话给我，让我推荐高等数学这方面的书。说老实话，这里推荐的是面向中专和高中毕业的零基础起步书籍，一步一步的上升来参考的。而高等数学本身是一个很难的东西，但是现代科技，必须要依赖高等的数学作为研究和分析的手段来作以辅助。
《数学分析新讲》 编着：张筑生 北京大学出版社
推荐原因：这个是北京大学第一个数学博士毕业生，该书通俗易懂，由浅入深，相比同济那本书更符合国人的习惯。为什么推荐这些书，我认为书籍写作的方向。中国的教材和先进之邦美国的教材大家打开就能看出来差距。先撇开内容不说，就说文字上的描述，中国编写教材有一个潜规则（不成文的规定），文字一定要死板，内容上数学公式一定要多，不知道这样的教材是否显得高档而有学术水平，教授和专家们只考虑到这些教材是写给同行们去看的，而不是让我们的学生更有兴趣更快的学懂书中的内容这个出发点去编写教材。这就是我们国内专家写教材的出发点。 美国教材的特点，语言活泼，个人风格在教材里全部显露，这其实就是中国几千年来说的流派，譬如京剧有北派，南派。相声有姜昆派等。学术就是这样的，必须要有一个学派在里面，而教授的个人习惯，风格就是一个流派，只有将这种风格传承延续下去，才会有高水平的成绩出来，才会有一个高水平的学术流派出来，才会有流派之前互相交流百花齐放的环境和结果出来。而不是像我国的教材，千篇一律，没有个人的风格，只有死板的数学公式和苍白无力的文字。
建议那些准备写教材的教授专家们，教材一定要多一些口语化的东西，这样很容易让学教材的人接受，专家们不要老去学英语，还是多学习一下自己的母语，中文，将中文的魅力发挥出来，让教材活起来！！！
还有其他一些内容更深的书籍，包括Ron，Sanjaya的，就不重复了，只要大家有独立思考能力了，我相信那些书你会去主动去看的。

Ⅷ 求《开关电源设计（第三版）》PDF

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Ⅸ 谁有《精通开关电源设计》这本书PDF格式的啊 能上传分享一下么先谢谢了！

精通开关电源设计(中文版)
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Ⅹ 如何解决开关电源变压器温升过高的问题分析

1、降低开关管的发热量

开关管的发热量是由损耗引起的，开关管的损耗由开关过程损耗和通态损耗两部分组成，减小通态损耗可以通过选用低通态电阻的开关管来减小通态损耗；开关过程 损耗是由于栅电荷大小及开关时间引起的，减小开关过程损耗可以选择开关速度更快、恢复时间更短的器件来减少。但更为重要的是通过设计更优的控制方式和缓冲 技术来减小损耗，如采用软开关技术，可以大大减小这种损耗。
2、减低二极管的发热量

减小功率二极管的发热量，对交流整流及缓冲二极管，一般情况下不会有更好的控制技术来减小损耗，可以通过选择高质量的二极管来减小损耗。对于变压器二次侧 的整流可以选择效率更高的同步整流技术来减小损耗。对于高频磁性材料引起的损耗，要尽量避免趋肤效应，对于趋肤效应造成的影响，可采用多股细漆包线并绕的 办法来解决。

3、减低变压器的发热量

变压器本身而言，一旦出现温升过高发烫发热的情况，主要是由于四种问题来导致的，分别是铜损、绕线工艺问题、变压器铁损以及变压器设计功率太小。空载发热是 变压器绝缘坏或变压器输入电压高了，绝缘坏需要重绕线圈，输入电压高需要降低输入电压或增加线圈圈数。如果电压正常，在带上负荷的情况下发热发烫，那就是 电源变压器的负荷太大，需要改变其负荷设计。
4、开关电源的优化设计

MOS 管的损耗由开关过程损耗和通态损耗两部分组成，减小通态损耗可以通过选用低通态电阻的开关管来减小通态损耗，开关过程损耗是由于栅电荷大小及开关时间引起 的，减小开关过程损耗可以选择开关速度更快、恢复时间更短的器件来减少。但更为重要的是通过设计更优的控制方式和缓冲技术来减小损耗，如采用软开关技术， 可以大大减小这种损耗。