开关电源的剖析与设计毕业设计论文

毕业综合实践 课题名称： 开关电源的剖析与设计 作 者： 学 号： 系 别： 专 业： 指导老师： 专业技术职务 课 题 摘 要 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（ 制 成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 本文介绍了根据目前市场常见的一种开关电源的性能特点，设计并制作一款与其相似的开关电源的全部设计及制作工艺流程。主要包括：电源电路的设计及器件选择（本文介绍的是由 司旗下的一款离线式开关 列组成的开关电源）、印制电路板的设计与制作、高频变压器的设计与制作（用软 件设计的高频变压器参数和人工设计的高频变压器参数进行对比验证）以及电路的焊接和调试。由于采用了集成电路，电源的体积以及成本都得到了优化。 关键词 斩波电路 高频变压器 开关 脉宽调制 目 次 1 引言 . 1 2 课题要求 . 2 3 开关电源基础原理及其类型 . 2 关电源基础理论 . 2 关电源基本工作原理 . 2 关电源的组成 . 3 关电源的类型 . 3 关电源类型简介 . 3 端正激式开关电源 . 5 端反激式开关电源 . 5 激式及反激式开关电源电路的方案设计 . 错误 !未定义书签。 4 开关电源的电路设计 . 6 电路设计 . 6 流电路的设计 . 7 波电路的设计 . 7 制电路的设计 . 9 入欠压检测电路 . 9 出反馈电路 . 9 护电路的设计 . 10 置电路过压保护 . 10 极钳位保护电路 . 10 5 高频变压器的设计 . 12 频变压器磁芯的选择 . 12 频变压器导线的选择 . 13 包线的选择 . 13 层绝缘线的选择 . 14 用软件设计开关电源及高频变压器的实例 . 14 I 主要特点 . 14 用软件设计开关电源的实例 . 15 阅并修改高频变压器参数的方法 . 22 计高频变压器的基本公式 . 23 计高频变压器的注意事项 . 25 6 开关电源的制作与测试 . 25 关电源印制电路板（ 设计 . 25 路原理图的绘制 . 25 路 . 27 功能制版机制作 . 29 关电源的测试 . 29 试的主要名词解释 . 29 出电压调整率的测试 . 30 载调整率的测试 . 30 出电压纹波参数测试 . 31 7 主要元器件的介绍 . 31 列开关 . 31 脚功能描述 . 31 要功能描述 . 32 分工作原理 . 34 快恢复整流二极管 . 34 耦 . 35 结 论 . 37 致 谢 . 38 参 考 文 献 . 39 附录 A 器件清单 . 40 附录 B 开关电源原理图 . 41 附录 C 开关电源 . 42 - - 1 1 引言 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而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。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体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（ 制 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。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 开关电源高频化是其发展的 方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用， 推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。 另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义 。 - - 2 2 课题要求 (1) 在输入电压 220V、 50压变化范围 +15% 件下，输出电压可调范围 5V 10% (2) 最大输出电流为 2A； (3) 电压调整率 2%（输入电压 22015% ，满载）； (4) 纹波电压（峰 5低 输入电压下，满载）； (5) 工作效率 85%（输出电压 5V、输入电压 220载）； 3 开关电源基础 原理 及其类型 关电源基础理论 关电源基本工作原理 开关电源的核心电路就是直流斩波变换电路。顾名思义， C 变换电路就是将直流斩波变换成固定的或者可调的直流电压。 C 变化电路除了广泛应用于开关电源外，还应用于无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机车车辆的无级变速以及 20 世界 80年代兴起的电动汽车调速及控制等。最基本的直流斩波电路如 图 3开关 i，持续时间为 S 断开时， V，持续时间为 T=斩波的工作周期，斩波的放大后的理想工作波形就如 图 3b）所示。若定义斩波占空比 k=，则Uo= 图 3本斩波电路及其波形 除了上述斩波电路以外，还有其他常用的三种斩波电路，分别为： 压型）直流斩波变换电路；升压式直流斩波变换电路（ 升降压式直流斩波电路。 - - 3 关电源的组成 开关电源的基本组成如 图 3中 是开关电源的核心部分；驱动器是开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信号进行放大和整形，以适应开关管的驱动要求；信号源产生控制信号，该信号由它激或自激电路产生，可以是 号、 号或其他信号；比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的目的。 除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、过流过压保护、输入滤波、输出采样、功能指示等电路。 图 3关电源的基本组成 开关电源系统一般包括两大模块，第一个模块是功率主回路部分，完成能量的变换和传输，主回路使用的元件只有电子开关、电感和电容，但这三种元件的不同组合和连接形成不同类型的开关电源变换器。第二个模块是控制回路，控制回路比较复杂，早期由分立器件组成，随着大规模集成电路的发展，现在集成电路芯片逐步代替了分立 器件，集成电路是电源产品体积小、可靠性高，给应用带来了极大方便。 关电源的 简介 关电源 的 类型 直流开关电源的核心是 此直流开关电源的分类是依赖 就是说，直流开关电源的分类与 C 转换器的分类是基本相同的， C 转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。 直流 C 转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式 一类是没有隔离的称为非隔离式 C 转换器。 - - 4 隔离式 分类。单管的 反激式（ 种。双管 C 转换器 有双管正激式（ 双管反激式（ 推挽式（ 和半桥式（ 种。四管 C/ 非隔离式 有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管 C 转换器共有六种，即降压式（ C 转换器 ，升压式（ 压降压式（ C 转换器、 C/换器、 C/换器和 C/换器。在这六种 单管 C 转换器中， C 转换器是基本的， C 转换器是从中派生出来的。双管器有双管串接的升压式（ 管 C/ 各类型的开关电源特点如下。 （ 1） 反激式：电路拓扑简单，元件数少，因此成本较低。但该电路变换器的磁芯单向磁化，利用率低，而且开关器件承受的电流峰值很大，广泛用于数瓦至 数十瓦的小功率开关电源中。由于不需要输出滤波电感，易实现多路输出。 （ 2） 正激式： 电路 拓扑结构形式和反激式变换器相似，虽然磁芯也是单向磁化，却存在着严格意义上的区别，变压器仅起电气隔离作用，而且电路变压器的工作点仅处于 磁化曲线的第 一象限，没有得到充分的利用，因此同样的功率，其变换器体积、重量和损耗大于半桥式、全桥式、推挽式变换电路。广泛用于功率为数百瓦 至 数千瓦的开关电源中。 （ 3） 半桥式：电路结构较为复杂，但磁芯利用率高，没有偏磁的问题，且功率开关管的耐压要求低，不超过线路的最高峰值电压。克服了推挽式的缺点。适合数百瓦 至 数千瓦的开关电源中，高输入电压的场合。 （ 4） 全桥式：电路结构复杂，但在所有隔离型开关电源中，采用相同电压和电流容量的开关器件时，全桥型电路可以达到最大的功率，目前，全桥型电路多被用于数百瓦 至数千瓦的各种 工业用开关电源中。 （ 5） 推挽式：电路形式实际上是两只对称正激式变换器的组合，只是工作时相位相反。变压器的磁芯双向磁化，因此相同铁芯尺寸的输出功率是正激式的近一倍，但如果加在两个原边绕组上的 稍有偏差就会导致铁芯偏磁现象的生生，应用时需要特别注意。适合中功率输出。 下面就根据本课题，介绍与本课题相似的几款电路。 - - 5 端正激式开关电源 工作原理 单端正激式开关电源的典型电路如 图 3示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管 时电网向负载传送能量，滤波电感 当开关管 感 续向负载释放能量。 图 3端正激式开关电源 典型电路 在电路中还设有钳位线圈与二极管 可以将开关管 最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于 50%。 由于这种电路在开关管 通时，通过变压器向负载传送能量，所 以输出功率范围大，可输出 50200路使用的变压器结构复杂，体积也比较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。 端反激式开关电源 工作原理 单端反激式开关电源的典型电路如 图 3示。电路中所谓的单端是指高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的一侧。 所谓的反激，是指当开关管 频变压器初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管 初级绕组中储存能量。当开关管 止时，变压器初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及 流 和电容 激式开关电源以主开关管的周期性导通和关断为主要特征。开关管导通时，变压器一次侧线圈内不断储存能量；而开关管关断时，变压器将一次侧线圈内储存的电感能量通过整流二极管给负载供电，直到下一个脉冲到来，开始新的周期。 开关电源中的 高频 变压器起着非常重要的作用：一是通过它实现电场 电场能量的转换，为负载提供稳定的直流电压；二是可以实现变压器功能，通过脉冲变压器的初级绕组和多个次级绕组可以输出多路不同的直流电压值，为不同的电路单元提供直流电量；三是可以 - - 6 实现传统电源变压器的电隔离作用，将 热地与冷地隔离，避免触电事故，保证用户端的安全。 图 3端反激式开关电源 典型电路 单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为 20100W，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，仅适用于相对固定的负载。单端反激式开关电源使用的开关管 受的最大反向电压是电路工作电压的两倍，工作频率在 20200本次课题采用的是反激式开关电源的方案。 4 开关电 源的电路设计 电路设计 开关电源的主电路包括整流电路，输入输出滤波电路，高频变压器，输出整流电路。其 主电路的原理图如 图 4 - - 7 图 4关电源的电气原理图 流电路的设计 电路中的 桥式整流电路 如 图 4示 。在输入正弦波电压 正半周，由 4 导通，负半周由 3导通 ，如此交替导通，使得输出 的电压为单向脉动性直流电。 交流输入电压 图 4入整流滤波电路 输出端的整流电路由快速玻璃钝化二极管 图 4 图 4出整流滤波电路 波电路的设计 （ 1） 电磁干扰滤波器（ 称电 源噪声滤波器，它能有效的抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性。因此，被广泛应用于开关电源、电子测量一起、计算机机房设备等领域。 波器是由电容器、电感等元件组成的，其优点是结构简单，成本低廉，便于应用推广。 简易 称单节）式结构；复杂 称双节）式结构，内部包含两个单节式 者抑制电网噪声效果更好。 4 5端器件有两个输入端，两个输出端及一个接地 端。 使用时外壳接通大地。 电路中包括共模扼流圈 L、滤波电容器 4， - 8 扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后电感量迅速增大，因此对共模干扰产生很大的感抗，使之不易通过。 它的两个线圈分别在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上。当有共模电流通过时，两个现券商产生的磁场就会互相加强。L 的电感量与 波器的额定电流 I 有关 ，见表 。当额定电流较大时，共模扼流圈的线径也要相应增大，以便能承受较大的电流。 此外，适当增加电感量可以改善低频衰减特性。2采用薄膜电容，容量范围大致是 要用来滤除 串模干扰。 4跨接在输出两端，并将电容的中点接通大地，能有效的抑制共模干扰。 容量范围为 2200减小漏电流，电容容量不宜超过 4的耐压值均为 63050 图 4的 电路 表 4感量范围与额定电流的关系 额定电流 I（ A） 1 3 6 10 12 15 电感量范围 L（ 823 24 3 2）型滤波 型滤波功能与 波相似， 包括两个电容器和一个电感器，它的输入和输出都呈低阻抗 。型滤波基本电路如 图 4 4示， 10、 型滤波有 在输出电流 不大的情况下用 R 的取值不能太大，一般几个至几十欧姆 ,其优点是 - - 9 成本低。其缺点是电阻要消耗一些能量，效果不如 路。 路里有一个电感，根据输出电流大小和频率高低选择电感量的大小。 制电路的设计 入欠压 检测 电路 输入欠压检测电路如 图 4流经 N/，根据流入该引脚的电流判断是否为欠压状态。在通电或自动重启动时功率关禁止期间，流入 V 引脚的电流必须超过 25 A，以启动功 率 引脚详细功能见第七章。 图 4入欠压检测电路 出反馈电路 输出反馈电路采用光耦反馈电路，使用光耦反馈成本低，安全可靠。光耦反馈电路如图 4齐纳二极管 输出电压超过齐纳二极管与光耦 向电压降之和时，电流将流向光耦 而下拉光耦中 - - 10 晶体管的电流。当此电流超出使能引脚阈值 电流时，将抑制下一个开关周期。当下降的输出电压低于反馈阈值时，会使能一个开关周期。通过调节使能周期的数量，可对输出电压进行调节。随负载的减轻，使能周期也随之减少，从而降低有效的开关频率，根据负载情况减低开关损耗。因此能够在负载极轻时提供恒定的效率，易于满足能效标准的要求。 图 4耦反馈电路 护电路的设计 置电路过压保护 偏置电路过压保护如 图 4由 变压器偏置绕组、 P/ 当发生过压情况时，如偏置电压超过 多功能 ()引脚电压 (28 V+)之和时，电流开始流向 引脚。当此电流超过 ， 内部锁存关断电路将被激活。断开交流输入后，当 引脚电压下降到低于 时 ,电阻 P/制了内部高电压电流源，通常此高压恒流源在内部 引脚的电容电压 (此连接方式将265 幅降低。引脚的详细介绍见第七章。 极钳位保护电路 漏极钳位保护电路如所示。由 中 齐纳二极管（稳压二极管）， 般采用快恢复或超快恢复二极管。但有时也专门悬着反向恢复时间较长的玻璃钝化整流管（ 1其目的是使漏感能量能够得到恢复，以提高电源效率。但不能用普通硅整流二极管 1 各器件的参数及性能详情见第七章。 - - 11 图 4置过压保护电路 图 4极钳位保护电路 - - 12 5 高频变压器的设计 频变压器磁芯的选择 磁芯材料分为软磁材料和硬磁材料 2种。经过磁化后很容易退磁的磁性材料称为软磁材料，其矫顽力很小。硬磁材料（如磁钢、永磁合金）则不容易退磁。 软磁铁氧体磁芯是磁性材料中重要的一大类。 铁氧体磁芯的选择范围很广，可以依照不同磁性参数，来选择不同的材料和形状由于在高频率下的 低磁损，它们广泛用于开关模式电源 (射频 (压器和电感器 。 各种形状和尺寸的铁氧体磁芯应用于高频电源和高质量通信市场的电感器，脉冲变压器，高频变压器，和噪音滤波器等。铁氧体的最大特点是高渗透性，良好的温度特性，和低衰减率。 软磁铁氧体磁芯的品种繁多，形状各异，大致可做如下分类： (1) 按形状分类。主要 有 环形、 柱形、工字形、帽形、单孔、双孔、四孔、 U 形、罐形、 E 形、 、 、 、 、 ，如 图 5 (2) 按工作频率划 分。有低频、中频、高频、甚高频磁芯。 (3) 按材料划分。材料牌号如下： 锰锌铁氧体； 镍锌铁氧体； 镍铅铁氧体； 镍锌高频铁氧体； 甚高频铁氧体。 图 5磁铁氧体磁芯外形 开关电源的工作频率一般为几十千赫兹或几百千赫兹， 软磁铁氧体磁芯典型产品性能见 表 5选 材料。用他制成的 E 型磁芯如 图 5示。这种磁芯具有漏感小、磁耦合性能好、绕制方便等优点。国产 中 D。 - - 13 表 5磁铁氧体磁芯典型产品性能 型号 起始磁导率 （ H/m） 居里温度 ） 电阻率 （ * 磁饱和时的 磁通密度 矫顽力 F（ A/m） 工作频率 f（ 000 150 1 400 24 0 400 1 200 790 50 0 400 极高 180 2390 300 350 极高 60 3180 300 6 200 极高 200 500 700 图 5型磁芯的外形 高频变压器的最大承受功率 J（单位是 ）之间存在下述经验公式 S ，其中， 单位取 W。 频变压器导线的选择 包线的选择 漆包线是一种带绝缘层的金属导线，用于绕制变压器、电动机和发电机绕组。漆包线的表面有一层均匀的漆膜，光滑柔软，绝缘性能好，便于手工或自动化绕制，成本低廉。漆包线的线径均指裸导线。 国内外漆包线规格请查国内外漆包线规格对照表。我国采用公制线规。 美制线规， 英制线规，其线号越大，导线越细。欧美国家常用“圆密耳”（ 导线横截面积单位，换算关系为 1=1980 圆密耳。 尼龙 /聚氨酯 涂层是首选的漆包线绝缘层。这种涂层的有点是在接触到熔化的焊料时 - - 14 会蒸发掉，不需要预先剥离漆层。绝缘涂层应为高强度型或双绝缘层。 层绝缘线的选择 三重绝缘线是一种高性能绝缘导线，这种导线有三个绝缘层，中间是芯线，第一层是呈金黄色的聚胺薄膜，其厚度为几个微米，却可承受 3冲高压，第二层为高绝缘性的喷漆涂层，第三层是透明的玻璃纤维层，绝缘层的总厚度仅为 20优点是绝缘强度高，任意两层之间均可承受交流 3000流密度大。 三层绝缘线标准结构如 图 5 图 5层绝缘线的结构图 三层绝缘线特别适合于绕制小型化、高效率开关电源中的高频变压器。由于省去了层间绝缘带，也不必家阻挡层，因此他要比用漆包线绕 制传统变压器的体积减小 1/2，而且质量大约减小 2/3，可大大节省材料的加工费用。 用软件设计开关电源及高频变压器的实例 I 主要特点 司推出的一款用于单片开关电源的计算机辅助设计软件，也称为家系统，目前的版本是 能根据设计人员的要求，在输入了一系列技术指标以后，自动生成电路拓扑、设计结果、材料清单、 压器参数和结构等。在 1钟内，就可以完成一款单片开关电源的设计工作。目前支持的单片 以下六大类： 有多路输出式开关电源的优化设计功能，最多支持六路输出（允许有 - - 15 一路负压输出）， 并可选择低成本优化设计和高效率优化设计。优化过程是首先生成多种设计方案，然后与 给每种设计方案打分，最后以分值最高的作为最佳设计方案。 新版软件现在增加了对其 动器 及近期推 出的 4 离线式开关 品系列的设计支持。 附带一款增强的电路原理图处理工具，借助这个工具，设计师可将自动生成的电路原理布局图所创建的最终 满足设计需求的领先分销商。 用软件设计开关电源的实例 利用 家系统的设计向导，设计一个由 列构成的 10 （ 1） 打开 击文件，新建如图所示或者单机新建一个设计文件按 钮 ，运行 计 向导。首先弹出的设计选项面板如 图 5示。该 面板有 8个选项，每个选项都有下拉菜单。当产品系列选择 认的拓扑结构为反激式，开关频率为 132不可修改，系列选为 封装选为 铅封装，外壳敞开式，反馈类型可选为次级稳压或者次级 次选择次级稳压反馈，偏置默认是禁用并且不可更改， 只要点击旁边的切换按钮就可以进行设置，本次使用偏置。 图 5计面板选项 - - 16 （ 2）单击“下一个”，进入如 图 5流默认值为世界通用的交流输入范围“通用（ 85265V）”。 图 5入面板 （ 3） 单击“下一个”，进入输出面板。根据自己的需要选择添加输出回路数量及是否为峰值负载。本次由于是设计单路输出，且不为峰值负载，只需点击添加一路为 5V， 2如 果需要更改输出电压容差可以自行改改。 设置好的单路输出属性面板如 图 5出面板如 图 5图 5路输出属性面板 - - 17 图 5出面板 （ 4） 单击“下一个”，进入设计设置面板。输入新设计的文件名“ 5 关电源”，进行优化元件集的全部记录，指定完成所有优化后屏幕将要显示的是示意图。选择使用屏蔽绕组，采用国际单位制（ 并选择显示新的设计设置。设计好的设计面板如 图 5 （ 5） 单击“完成”，进入解决方案过滤器面板，如 图 5用该面板可以设置最佳解决方案的数目，并指定输出匝数、磁芯尺寸的优化设置。 （ 6） 单击“确定”按钮，会显示出正在优化进度框如 图 5化完成后即会显示出可能组合的方案供用户选择。方案面板如 图 5示，面板栏从左到右分别是方案、预设输出、实际输出、精度、次级匝数、 堆栈配置 、输出容差、磁芯型号、芯片型号、输出整流二极管型号、二极管额定电压、二极管额定电流、拟合估算。 现选择默认的解决方案 1（ 单击“打开”按钮，既可获得 5关电源的示意图，如 图 5口提示为“设通过（ 优化已经完成）”或者“设计警告（优化已完成）”如 图 5果警告为变压器骨架实际引脚不足，则是元件库中没有这个骨架，只要往库中添加对应骨架或实际中有符合设计的此类骨架设计便完成。 - - 18 图 5计设置面板 图 5 - - 19 图 5化进度框图 图 5案框图 图 5化方案示意图 - - 20 （ 7） 单击“设计结果”按钮，可看到全部的设计结果。如 图 5示，图中仅显示出设计结果的一部分参数。单击“电路板布局”可看到由 图 5示。单击材料清单可看到示意图中的全部器件及变压器绕制所需要的材料，如 图 5述图中均只显示部分内容。 图 5计结果 图 5路布局建议 - - 21 图 5料清单 （ 8） 单击“变压器构”造按钮，得到高频变压器的设计结果（局部，包括电气特性原理图，绕制结构图，绕组说明）如 图 5图 5图 5 注意事项：一旦提示“设计失败（无优化）”就必须重新设计。 图 5气特性原理图 图 5制结构图 - - 22 图 5组说明 阅并修改高频变压器参数的方法 查阅及修改高频变压器参数可从标题栏视图中调出设计树视图，如 图 5示。在设计树视图中找到高频变压器参数对应的位置，双 击进入就可以对对应的参数进行查看和修改修改。注意修改后如果显示“设计失败（无优化）”，则必须进行优化，自动优化或者修改其他参数达到要求。 图 5计树视图 - - 23 计高频变压器的基本公式 L 在每个开关周期内，由一次绕组传输给二次绕组的磁场能量变化范围是22 )(2/12/1 。一次绕组的电感量由下式确定 )1()21(10L 的单位为 H； 开关电源的输出功率； 一次侧峰值电流； 一次侧有效值电流； 一次侧脉动电流与峰值电流的比例系数； 表二次侧损耗与总功耗的比值；为电源效率。 对于交流 2305265V。考虑到肖特基整流二极管（或其他整流二极管压降自取）上的正向导通压降 1似值），因此计算二次绕组匝数的公式为 ： / 1 N 1N 计算偏置绕组的匝数 公式为： 12 b 根据一次绕组层数 d、骨架宽度 ，利用下式计算有效骨架宽度 )2(b E 再利用下式计算一次绕组导线的外径（带绝缘层） - - 24 一次绕组导 线的电流密度 10A/允许范围内，计算电流密度的公式为 : 若 应选较粗的导线和较大尺寸的磁芯和骨架；若 选较细的导线和较小尺寸的磁芯和骨架。 B 下式中 一次侧峰值电流， 一次侧初级电感量， 一次侧匝数， 磁芯截面积。 00 1000 1其中的单位是 磁芯不留间隙时的等效电感。要求 小于此值，则需增大磁芯尺寸或者增加 计算留有气隙时磁芯的等效电感 公式为： 2 二次侧峰值电流 决与一次侧峰值电流 一次绕组与二次绕组的匝数比 n，公式为： 计算二次侧有效值电流 公式为： 13)1(2S R M S - - 25 计算输出滤波电容上的纹波电流 公式为： 22 式中 计算二次绕组的裸导线直径公式为： 当 采用 置电 路整流管的最高反向峰值电压 设输出整流管、偏置电路整流管的最高反向峰值电压分别为 ( 、 ( ，有公式 m a x)( 计高频变压器的注意事项 (1) 尽量不要使用线径大于 (2) 尽量不要使用线径小于 (3) 尽量不要在高频变压器相邻层上使用规格相差很大的绕线。 (4) 如果绕组层数不是整数值或绕线未占满一层，最好将该层绕线展开 ，使其在整个绕线宽度上均匀分布。 6 开关电源的制作与测试 关电源印制电路板（ 设计 本次设计的电路原理图以及 完成。 路原理图的绘制 打开 点击文件，新建，工程 新建 ， 右键工程文档给工程添加新的原理图。打开原理图，对应电路图在原理图中放置所需元件，元件 - - 26 可在调出的元件库中双击添加 放置 或者按快指令 加 放置 如 图 6示。 按旁边的按钮可选 择不同的元件库。 放置好的元件 可以立即命名或者等电路画好后系统自动命名。 图 6件放置端口 如遇到元件库中没有的元件，则需自己在工程中新建一个原理图库，绘制该元件，绘制的元件只需引脚数及编号和实际一致。建好的原理图库如 图 6 图 6理图库 - - 27 元件全部放置好后 ，要进行电气走线，根据电路图连接各个元件的引脚。可按快捷指令 线完成并且 各 元件都有标号 ( 命名），原理图就绘制完成。 绘制好的原理图如 图 6 图 6理图 路 的绘制 的绘制是制作 路板的关键。在生成 前要先确定好个元件的封装是否与实际的一致。如果不一致，则需去原理图对应的元件出更改封装如图所示。若封装库中没有对 应的封装，则需自己新建封装库进行绘制。 6要根据自己所选的器件来确定是直插式的封装还是表贴式的封装，以及确定好个引脚的实际尺寸 和外壳尺寸 。 图 6 界面 - - 28 封装确定好后，点击设计 成好的 后就是进行 局的布线的关键，良