（毕业论文37页18508字）摘要：随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活关系日益密切，而任何电子设备都离不开可靠的电源。开关电源中核心的部分是控制 IC，由于其具有高集成度、高性价比、最简单外围电路、高效率等优点，所以得到了广泛应用。本文主要设计了一台新型低待机功耗AC/DC开关电源。使用单端反激变换器电路，用PWM信号控制开关管MOSFET。该电源输入电压为交流220V±22V，工作频率为65KHz，输出直流功率为90W，输出直流电压为18V，同时在轻载下提供跳周期模式，具有很低的待机功耗。整个电路具有过压保护、过流保护等功能。

关键词：开关电源；低待机功耗；PWM
 
 
 

Design of Low Standby Power AC/DC
Switching Power Supply

Abstract: With the development of electric and electronic technology, the electric and electronic equipments have been used broadly in our work and life. The core of switching power is controlling integrated circuits. Because it has the characteristics of high integration, most cost effective, simple periphery circuit and high efficiency, it is used widely. In this thesis, a new type low-standby AC/DC switching power controller is designed. Single flyback converter circuit, as well as the PWM signal, is used to control the MOSFET. The input voltage of the designed power is AC 220V±22V, the operating frequency is 65 KHz, the DC power output is 90W, and the DC voltage output is 18V. Simultaneously, if the power is light loading, jumping cycle pattern will be provided, and the standby power consumption will be very low. In addition, the switching power has function of over-voltage and over-current protection.

Key words:  Switching power,  low power dissipation,  PWM

 
目    录

第1章  绪  论 1
1.1  课题背景、目的及意义 1
1.1.1  课题的背景 1
1.1.2  课题的目的及意义 2
1.2  论文的主要内容 2
第2章  电源技术介绍 3
2.1  开关电源 3
2.2  线性电源 4
2.3  电源控制IC 4
2.4  DC-DC变换器 5
2.5  带变压隔离器 6
2.5.1  隔离型单端正激变换器 6
2.5.2  隔离型半桥变换器 7
2.5.3  隔离型全桥变换器 8
2.5.4  隔离型反激变换电路 9
2.7  开关电源控制方式 10
2.7.1  电压型控制 11
2.7.2  电流型控制 12
2.8  低待机技术介绍 12
2.8.1  降频模式 12
2.8.2  间歇模式 13
第3章  电源的设计方案 14
3.1  控制芯片选择 14
3.2  芯片引脚介绍 14
3.3  整体电路分析 15
3.4  电源器件选择及计算 16
3.4.1  变压器介绍 16
3.4.2  设计输出能力的确定 16
3.4.3  变压器磁芯选择及计算 17
3.4.4  输出滤波 20
3.4.5  输出整流二极管、开关管 21
3.4.6  缓冲器 21
3.4.7  电流检测电阻选择 22
3.5  过压保护 22
3.6  过流保护 23
3.7  输出控制 24
3.8  输出电压调整 25
第4章  电源的制作与调试 27
4.1  PCB图制作 27
4.2  实物图以及调试 27
结论 29
致谢 30
参考文献 31
附录 33
 
 
 
第1章  绪  论
1.1  课题背景、目的及意义
1.1.1  课题的背景
随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而任何电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展[1]。在目前世界能源供应日趋紧张,要求节能的呼声日益高涨。随着经济的发展和科学技术的进步，节约能源、保护环境已被社会各界所重视。电源是节约能源的重要环节，经过电力电子和电源技术处理之后的电力供应，节能效果明显。如家用电器的待机损耗，人们往往不重视，耗电相当惊人。持续降低家用电器的待机功耗是家用电器电源技术不断追求的目标。家用电器在装备了手感良好的轻触式控制开关、各种摇控开关和具互联网接入功能后，这些家用电器只要一插上电源插头，即使它们不工作，也会消耗能量[2]。现代家用电器这种插上电源插头而不工作的状态，就是所谓的待机状态，家用电器在待机状态消耗的能量称为待机功耗。
家用电器的待机功耗虽然相对较小，但待机状态是持续的，日积月累，其数量是不可忽视的。据飞兆半导体公司统计，一台普通电视机每年的待机功耗为32.94kW，以2004年全球销售的电视机统计，如果2004年全球销售的每台电视机都能节省25.64kW，那么每年大约可节省4.28TW，足以满足数百万个家庭的电能需求。为了节约能源，世界各国制定了约束电器待机功耗的法规，全球范围内倡议待机功耗低于1W；欧盟提议充电器的待机功耗低于0.1W，现遵从IEA0.3W建议；中国3C规范针对绿色电源规定待机功耗应低于3W。
近年来，电器设备在待机或空载时的功耗问题越来越受到重视。各个国家环保组织正推动着这方面的发展，他们致力于减少电器设备的损耗和能源浪费。这包括给电器设备制定标准的计划和预案，例如美国的“能源之星”(Energystar)计划和德国的“蓝色天使”(Blue Angel)计划，这些计划在世界各地正被采用。一旦符合标准，生产商可以在其设备上贴上诸如“Blue Angel”和“Energystar”的 标志，表示它们是环保验证的[3]。目前，我国产品的待机功耗普遍较高，随着我国国际贸易的进一步加强，待机功耗作为一项非贸易性壁垒，对我国的家用电器等行业的产品出口将产生压力。
1.1.2  课题的目的及意义
绿色电源是当今电源领域的热点之一。待机功耗小于1W是电源设计师追求的目标[4]。TV电源等一些家庭办公装置中的电源采用合适的芯片可实现待机功耗小于1W的目标，并可简化电路、降低成本，提高可靠性，减少开发周期。通过设计，使工程设计开发能力得到提高，有利于理论和实践相结合，动手能力得到进一步加强，敢于接受新任务的挑战，勇于创新。
1.2  论文的主要内容
本文的主要工作是设计一台低待机功耗电流模式开关电源，主要技术参数为：（1）输入电压：交流220V±22V；（2）输出直流功率：不低于50W；（3）输出路数：1路；（4）主输出电压偏差：不大于±2%；（5）空载输入功率：不高于2W。
输入电压通过整流滤波后得到240V到340V的直流干线，再通过变压器变压后得到合适的电压。它的待机功耗低，如果开关电源在正常负载条件下具有良好的效率，当输出功率减小时，其效率开始下降，采用跳过一些不需要的开关周期的方法，可以大大减小在轻负载时的功率消耗[5]。通过监视反馈线的情况，控制电路能检测到出现短路的情况，并立即将输出功率减小，对整个电路进行保护，一旦短路消失，控制器即恢复正常工作。该电源可以广泛应用于低功耗电子设备中，可以简化其适配器和辅助电源的设计。
开关电源控制的主要目的就是要保持输出电压一定，而负载电流可以有很大的变化范围，这就要通过负反馈来达到这个目的。所有的电源，无论线性电源还是开关电源，都要检测输出电压。