基于SD484X开关电源的设计
基于SD484X开关电源的设计[20200410140940]
摘要
在掌握新型的开关电源的产生及发展原理和结构特点以及开关电源的一些主要元器件的工作原理的基础上,利用SD484X芯片设计了一款小功率开关电源,包括系统RCD吸收回路、电压电路、输出电路、反馈环路等四个部分析。给出了改芯片在空载及负载时的电压波形。得出该开关稳压电源效率高、纹波小、输出电压稳定，性能优良，具有频响快、电压调整率和负载调整率高的特点，是性能较好的开关稳压电源，现广泛应用于机顶盒、DVD播放机、电源适配器等电子产品中。
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关键字:SD484X开关稳压电源小功率
目录
1. 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 1
1.3 国内外研究的现状 2
2. 方案的选择与论证 2
2.1 开关电源基本工作原理 3
2.1.1 正激式开关电源 3
2.1.2 反激式开关电源 4
2.1.3 半桥式开关电源 4
2.1.4 全桥式开关电源 5
2.1.5 推挽式开关电源 5
2.2 开关电源类型的选择 6
3.硬件电路的设计 7
3.1 开关晶体管的选择 7
3.2 变压器的设计 8
4.基于SD484X开关电源的设计 9
4.1 SD484X概述 9
4.2 芯片引脚功能介绍 10
4.2 SD484X原理说明 10
4.2.1 RCD吸收回路 11
4.2.2 启动和供电电路 12
4.2.3 输出电路 12
4.2.4 反馈环路 13
4.2.5 频率抖动 14
4.2.6 轻载模式 14
4.2.7 前沿消隐 15
4.2.8 逐周期峰值电流限制 15
5. 制作与调试 16
5.1 硬件电路的布线与焊接 16
5.2 调试 16
5.3 元件清单 20
结语 22
参考文献 23
致谢 24
1. 引言
1.1 研究背景
电源应用是我们生活中长久的话题，随着电子科技的发展，我们的日常生活已离不开电子设备。在上世纪90年代初，各类开关电源相继进入到电子设备里，程控交换机、电力监测设备电源、控制设备电源也都已广泛的运用了开关电源，同时促进了开关电源技术的发展。现如今我们对新型开关电源技术愈加的依赖，开关电源运用功率变换器进行电能变换，已满足我们的用电需求。因其带来的高效的经济利益被大众所认可，从而发展迅猛。当前，新型的开关电源技术主要向小型化、高频化、模块化、集成化、数字化以及绿色化的方向在发展。
现如今，一些大型的开关电源被小型化、质量轻、效率高的隔离室开关电源所取代。该电源的核心则是一种高频电源变换电路，优点是能有效的产生出稳压直流电压。
而早在20世纪70年代以前，集成化开关电源就已经被广泛的被应用于电子计算机、彩电、卫星通信、精密仪表等电子设备中。因为那时的开关电源就已满足了许多设备对多种电压电流的要求。
随着半导体技术的发展，高反压快速开关晶体管使开关电源进入实用化。而半导体集成电路的发展奠定了开关电源集成电路的基础，从而不断的出现适用于多种开关电源要求的集成开关稳压器，随着功能不断的完善，集成化水平也不断的提高，外接原件的相继减少，使得开关电源的设计工作逐渐简化，成本也因此下降。开关电源在体积、质量和效率上的优势，使其逐渐被工业所接受。上世纪70年代末，功率在100w以上的开关电源最具竞争力。而到了80年代，50w以上的开关电源更具竞争力。随着科学技术的不断改善，在80年代后期，电子设备的消耗功率都在20w以上，基本都会考虑使用小功率的开关电源了。进入90年代后，开关电源的成本下降的非常显著，主要由于功率元件、控制元件以及磁性元件的成本大幅下降，当然能源成本的提高也是促进开关电源迅速发展的原因之一。
1.2 课题研究的目的及意义
随着社会经济的发展，人类已进入工业时代，并正在向高新技术产业迅猛发展时期转入，电源是向负载提供优质电能的供电设备，同时也是工业的基础。本论文的目的就是要熟练的掌握开关电源的内部结构，加深对开关电源的认识，学习设计小功率开关电源的方法，并为以后的工作打下深厚的基础。
课题研究的意义就在于，现在的开关电源技术都与电压及电流的参数变换息息相关，而高新技术能实现对这些参数的精确控制以及高效率的处理。因此电源技术不仅其本身是种高新技术，还凭借其高新的技术成为电子类商品发展的基础。开关电源技术的发展为进一步节约电能、提高生产效率提供了重要手段，也给我们现代的生活和生产中带来了深厚影响。
1.3 国内外研究的现状
自上世纪50年代以来，美国宇航局研制出第一个开关电源，并在后来的发展中，小型化开关电源逐渐取代了传统的稳压电源，并广泛的应用于电子设备中。随着科技后来的发展，开关电源更趋向于集成化发展。到上世纪70年代末，美国首先研制出了一系列的PWM芯片，并向实现中小功率开关电源单片的集成化。在科技不断发展的情况下，开关电源已经作为了许多产品的核心部件。作为一项具有发展前景和高度影响力的新型产品，单片开关电源引起了全世界的高度关注。现如今为开发中小功率开关电源的优选集成电路通常引用单片开关电源。
而与国外的开关电源技术相比，国内从上世纪70年代末才开始进入发展初期，起步较晚，技术落后。目前大部分开关电源市场被国外品牌所占据。随国内开关电源技术不断进步和生产规模的扩大，进口的中小功率模块电源正逐渐被国产品牌代替。
开关电源的出现，使其成为了稳压电源的主流产品。
2. 方案的选择与论证
2.1 开关电源基本工作原理
开关电源是利用电子元器件（如晶体管等），通过对电路的控制来实现电子开关器件的截止与导通，来对输入电压进行脉冲调控。从而实现DC/AC变换和DC/DC变换，以及自动稳压和输出调控电压。
开关电源一般有三种工作模式：一是频率、脉冲宽度固定模式；二是频率固定、脉冲宽度可调模式；三是频率可调、脉冲宽度固定模式。第一种工作模式一般是用于DC/AC逆变电源，后两种工作模式经常在开关稳压电源中使用到。开关输出电压一般也是有三中工作方式：一是直接输出电压方式；二是平均值输出电压方式；三是幅值输出电压方式。第一种工作方式一般用于DC/AC逆变电源，后两种工作方式经常在开关稳压电源中用到。
而根据开关器件在电路中的连接方式，目前使用最多的开关电源大致可分为：变压器式、串联式、并联式开关电源三大类。而变压器式开关电源还可分为：半桥式、推挽式、全桥式等。根据变压器式开关电源的激励方式和输出电压相位，又能进一步分为：单机式、反激式、正激式等多种方式。
下图为开关电源基本电路：
图2-1 开关电源基本电路
2.1.1 正激式开关电源
所谓正激式变压器开关电源，就是指当变压器的初级线圈，正在被直流电压激励时候，变压器的次级线圈刚好能有功率输出。
图2-2 正激式开关电源基本电路
2.1.2 反激式开关电源
图2-3 反激式开关电源基本电路
反激式变压器开关电源，就是指当变压器的初级线圈正好被直流脉冲电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出。
2.1.3 半桥式开关电源
图2-4 半桥式开关电源基本电路
半桥式变换器是离线开关电源相对较好的结构形式，初级开关管电压应力由于是两个管子来承担的，因而可以减少一半。
在相同的基极脉冲宽度的触发下，如一个管子较慢的关断而另一个管子较快的关断，在第一个管子的连接处的电压将会受到影响，这会影响第一只管子延迟关闭，如这种不平衡去驱动变压器，则会发生偏磁，导致磁芯出现饱和，降低效率，使开关管烧坏。串一电容可解决这问题。
摘要
在掌握新型的开关电源的产生及发展原理和结构特点以及开关电源的一些主要元器件的工作原理的基础上,利用SD484X芯片设计了一款小功率开关电源,包括系统RCD吸收回路、电压电路、输出电路、反馈环路等四个部分析。给出了改芯片在空载及负载时的电压波形。得出该开关稳压电源效率高、纹波小、输出电压稳定，性能优良，具有频响快、电压调整率和负载调整率高的特点，是性能较好的开关稳压电源，现广泛应用于机顶盒、DVD播放机、电源适配器等电子产品中。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:SD484X开关稳压电源小功率
目录
1. 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 1
1.3 国内外研究的现状 2
2. 方案的选择与论证 2
2.1 开关电源基本工作原理 3
2.1.1 正激式开关电源 3
2.1.2 反激式开关电源 4
2.1.3 半桥式开关电源 4
2.1.4 全桥式开关电源 5
2.1.5 推挽式开关电源 5
2.2 开关电源类型的选择 6
3.硬件电路的设计 7
3.1 开关晶体管的选择 7
3.2 变压器的设计 8
4.基于SD484X开关电源的设计 9
4.1 SD484X概述 9
4.2 芯片引脚功能介绍 10
4.2 SD484X原理说明 10
4.2.1 RCD吸收回路 11
4.2.2 启动和供电电路 12
4.2.3 输出电路 12
4.2.4 反馈环路 13
4.2.5 频率抖动 14
4.2.6 轻载模式 14
4.2.7 前沿消隐 15
4.2.8 逐周期峰值电流限制 15
5. 制作与调试 16
5.1 硬件电路的布线与焊接 16
5.2 调试 16
5.3 元件清单 20
结语 22
参考文献 23
致谢 24
1. 引言
1.1 研究背景
电源应用是我们生活中长久的话题，随着电子科技的发展，我们的日常生活已离不开电子设备。在上世纪90年代初，各类开关电源相继进入到电子设备里，程控交换机、电力监测设备电源、控制设备电源也都已广泛的运用了开关电源，同时促进了开关电源技术的发展。现如今我们对新型开关电源技术愈加的依赖，开关电源运用功率变换器进行电能变换，已满足我们的用电需求。因其带来的高效的经济利益被大众所认可，从而发展迅猛。当前，新型的开关电源技术主要向小型化、高频化、模块化、集成化、数字化以及绿色化的方向在发展。
现如今，一些大型的开关电源被小型化、质量轻、效率高的隔离室开关电源所取代。该电源的核心则是一种高频电源变换电路，优点是能有效的产生出稳压直流电压。
而早在20世纪70年代以前，集成化开关电源就已经被广泛的被应用于电子计算机、彩电、卫星通信、精密仪表等电子设备中。因为那时的开关电源就已满足了许多设备对多种电压电流的要求。
随着半导体技术的发展，高反压快速开关晶体管使开关电源进入实用化。而半导体集成电路的发展奠定了开关电源集成电路的基础，从而不断的出现适用于多种开关电源要求的集成开关稳压器，随着功能不断的完善，集成化水平也不断的提高，外接原件的相继减少，使得开关电源的设计工作逐渐简化，成本也因此下降。开关电源在体积、质量和效率上的优势，使其逐渐被工业所接受。上世纪70年代末，功率在100w以上的开关电源最具竞争力。而到了80年代，50w以上的开关电源更具竞争力。随着科学技术的不断改善，在80年代后期，电子设备的消耗功率都在20w以上，基本都会考虑使用小功率的开关电源了。进入90年代后，开关电源的成本下降的非常显著，主要由于功率元件、控制元件以及磁性元件的成本大幅下降，当然能源成本的提高也是促进开关电源迅速发展的原因之一。
1.2 课题研究的目的及意义
随着社会经济的发展，人类已进入工业时代，并正在向高新技术产业迅猛发展时期转入，电源是向负载提供优质电能的供电设备，同时也是工业的基础。本论文的目的就是要熟练的掌握开关电源的内部结构，加深对开关电源的认识，学习设计小功率开关电源的方法，并为以后的工作打下深厚的基础。
课题研究的意义就在于，现在的开关电源技术都与电压及电流的参数变换息息相关，而高新技术能实现对这些参数的精确控制以及高效率的处理。因此电源技术不仅其本身是种高新技术，还凭借其高新的技术成为电子类商品发展的基础。开关电源技术的发展为进一步节约电能、提高生产效率提供了重要手段，也给我们现代的生活和生产中带来了深厚影响。
1.3 国内外研究的现状
自上世纪50年代以来，美国宇航局研制出第一个开关电源，并在后来的发展中，小型化开关电源逐渐取代了传统的稳压电源，并广泛的应用于电子设备中。随着科技后来的发展，开关电源更趋向于集成化发展。到上世纪70年代末，美国首先研制出了一系列的PWM芯片，并向实现中小功率开关电源单片的集成化。在科技不断发展的情况下，开关电源已经作为了许多产品的核心部件。作为一项具有发展前景和高度影响力的新型产品，单片开关电源引起了全世界的高度关注。现如今为开发中小功率开关电源的优选集成电路通常引用单片开关电源。
而与国外的开关电源技术相比，国内从上世纪70年代末才开始进入发展初期，起步较晚，技术落后。目前大部分开关电源市场被国外品牌所占据。随国内开关电源技术不断进步和生产规模的扩大，进口的中小功率模块电源正逐渐被国产品牌代替。
开关电源的出现，使其成为了稳压电源的主流产品。
2. 方案的选择与论证
2.1 开关电源基本工作原理
开关电源是利用电子元器件（如晶体管等），通过对电路的控制来实现电子开关器件的截止与导通，来对输入电压进行脉冲调控。从而实现DC/AC变换和DC/DC变换，以及自动稳压和输出调控电压。
开关电源一般有三种工作模式：一是频率、脉冲宽度固定模式；二是频率固定、脉冲宽度可调模式；三是频率可调、脉冲宽度固定模式。第一种工作模式一般是用于DC/AC逆变电源，后两种工作模式经常在开关稳压电源中使用到。开关输出电压一般也是有三中工作方式：一是直接输出电压方式；二是平均值输出电压方式；三是幅值输出电压方式。第一种工作方式一般用于DC/AC逆变电源，后两种工作方式经常在开关稳压电源中用到。
而根据开关器件在电路中的连接方式，目前使用最多的开关电源大致可分为：变压器式、串联式、并联式开关电源三大类。而变压器式开关电源还可分为：半桥式、推挽式、全桥式等。根据变压器式开关电源的激励方式和输出电压相位，又能进一步分为：单机式、反激式、正激式等多种方式。
下图为开关电源基本电路：
图2-1 开关电源基本电路
2.1.1 正激式开关电源
所谓正激式变压器开关电源，就是指当变压器的初级线圈，正在被直流电压激励时候，变压器的次级线圈刚好能有功率输出。
图2-2 正激式开关电源基本电路
2.1.2 反激式开关电源
图2-3 反激式开关电源基本电路
反激式变压器开关电源，就是指当变压器的初级线圈正好被直流脉冲电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出。
2.1.3 半桥式开关电源
图2-4 半桥式开关电源基本电路
半桥式变换器是离线开关电源相对较好的结构形式，初级开关管电压应力由于是两个管子来承担的，因而可以减少一半。
在相同的基极脉冲宽度的触发下，如一个管子较慢的关断而另一个管子较快的关断，在第一个管子的连接处的电压将会受到影响，这会影响第一只管子延迟关闭，如这种不平衡去驱动变压器，则会发生偏磁，导致磁芯出现饱和，降低效率，使开关管烧坏。串一电容可解决这问题。
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