恒压恒流开关电源设计

摘要

随着电子科技日新月异的发展，每家每户使用的电器设备越来越多，而电器设备往往需要合适的电源来驱动。特别是带有锂电池的离线设备，比如吸尘器、电动车、手机、数码相机等需要高精度的恒压恒流的充电器，使之合理的充电曲线保证锂电池的充电安全和寿命。
　　开关电源因其小体积、低功耗、高可靠性、高效率等诸多优点受到广泛的关注。开关电源是通过PWM信号控制MOS器件开和关，使输入连续的直流电变成间断的脉冲，再通过电容电感储能滤波，将间断的脉冲滤成连续的直流电。从而可知，只要调节MOS器件的开、关时间比就可以改变输出电压和输出电流的数值，同时输出电压或者电流的数值变化会被负反馈到控制MOS管开关动作时间比，从而控制调节输出电压和电流的稳定。
　　本论文采用PI公司的TNY280作为核心芯片，搭建了一个给锂电池充电的反激式拓扑结构。TNY280芯片内置的700V高压的MOS场效应晶体管、电流源、振荡器、过压保护、过载保护、过温保护、过流保护等功能不仅能够简化外围电路的设计，而且会给电路系统带来极高的可靠性。
　　为了实现输出电压和电流的稳定，同时考虑到各国的市电电压和频率的不同，电路中集合了很多模块，比如EMI滤波电路、隔离变压电路、输出整流滤波电路、光电耦合反馈回路、变压器漏感吸收回路等等。不但可以提升电路的精度、效率、稳定性和安全性，同时还可以满足不同国家的安规要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 开关电源与传统电源

1．2 开关电源的种类

1．2．1 输入输出非隔离的开关电源

1．2．2 输入输出隔离的开关电源

1．3 开关电源未来的发展方向

1．4 本章小结

第二章 开关电源的几种拓扑结构

2．1 降压型(Buck)电路

2．2 升压型(Boost)电路

2．3 升降压(Buck-Boost)电路

2．4 本章小结

第三章 恒压恒流开关电源设计

3．1 基本参数要求

3．2 开关电源设计方法

3．3 芯片介绍

3．3．1 PI-TNY280

3．3．2 BCD-AP4313

3．4 变压器设计

3．4．1 设计参考值

3．4．2 减少变压器漏感和分布电容措施

3．4．3 变压器安全性能措施

3．4．4 关于趋肤效应

3．5 恒压恒流环路设计

3．6 本章小结

第四章 重要元器件的选用

4．1 保险丝

4．2 突波吸收器

4．3 热敏电阻

4．4 Y电容

4．5 X电容

4．6 共模滤波器

4．7 整流桥

4．8 一次侧电解电容

4．9 辅助供电的整流二极管

4．10 一次侧IC供电电阻

4．11 芯片供电滤波电容

4．12 漏感吸收回路

4．13 MOS管

4．14 电感

4．15 高频滤波电容

4．16 光电耦合器

4．17 二次侧整流二极管

4．18 二次侧整流二极管吸收回路

4．19 二次侧输出电解电容

4．20 输出端稳压管

4．21 电流采样电阻

4．22 光耦增益控制

4．23 输出电压快速反应回路

4．24 二次侧回路增益控制

4．25 二次侧IC供电

4．26 本章小结

第五章 设计验证及测试数据

5．1 MOS的VDS波形

5．2 MOS Ipk峰值电流

5．3 整机温升数据

5．4 INRUSH CURRENT数据

5．5 电解电容寿命测算数据

5．6 V-I曲线数据

5．7 效率数据

5．8 传导辐射测试数据

5．8．1 传导

5．8．2 辐射

5．9 本章小结

第六章 EMI之共模电流和差模电流

6．1 EMI产生原因

6．2 降低电流变化率和电压变化率

6．3 降低元器件或者PCB走线的寄生电容和电感

6．4 差模电流的产生和对策

6．4．1 差模电流的产生

6．4．2 差模电流的对策

6．5 共模电流的产生和对策

6．5．1 共模电流的产生

6．5．2 共模电流的对策

6．6 本章小结

第七章 PCB板设计规范

7．1 元器件基本布板规则

7．2 元件布线规则

7．3 抗电磁干扰

7．4 地线

7．5 铜箔面布线规定

7．6 钻孔的孔径

7．7 各种基板材质

7．8 本章小结

第八章 磁材料介绍

8．1 铁氧体磁性材料的介绍

8．2 磁性材料的磁化曲线

8．3 常用的软磁材料主要性能参数

8．4 软磁材料的选用和设计

8．5 常用软磁磁芯的种类

8．6 常用软磁磁芯的特点及应用

8．6．1 磁粉芯

8．6．2 铁粉芯

8．6．3 坡莫合金粉芯

8．6．4 铁硅铝粉芯

8．7 本章小结

第九章 总结与展望

致谢

参考文献

附录