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摘要：随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点， 被称作高效节能电源。由于开关稳压电源具有这些优点，基于这个思想采用TL1431芯片和SD484X芯片设计了一个5V的低功率开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。

关键词：开关电源;脉宽调制;光电耦合;变压器中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-173

1 开关电源的发展趋势和前景展望

开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。

开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。发展功率M0SFET等新型高速器件，提高滤波电容的介电常数及降低其等效申联电阻等，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。总之，人们在开关电源技术领域里，推动着开关电源向小型、薄型、高频、低噪声以及高可靠性发展。

开关电源正向着集成化、智能化的方向发展。高度集成、功能强大的开关型稳压电源代表着开关电源发展的主流方向。本论文主要围绕开关电源芯片进行了稳压电源特性的研究，论文的主要内容如下：

本设计是设计并制作出一种单片开关电源，使设计出的开关电源在输入电压为AC100～240V时，输出电压在DC5V，USB通用接口输出[1]。

2开关电源的基本工作原理

开关稳压电源的电路原理框如图1所示。交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压通过功率转换电路进入高频变换器被转换所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。反馈控制电路为脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成[2]。这部分电路日前己集成化，制成了各种开关电源专用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。

简单地说，开关电源的工原理是：

1、交流电源输入经整流滤波成直流;

2、通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上;

3、开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载;

4、输出部分通过反馈回路给控制端，控制PWM占空比，以达到稳定输出[3]。

3 主电路的工作原理

电路主要包括输入整流滤波、SD4844脉宽调制、高频变压器、反馈回路、输出整流滤波等几部分，其电路原理图如图5所示。由R14、R5、C6和D6构成的漏极钳位保护电路，能吸收在MOSFET关断时由高频变压器初级漏感产生的尖峰电压，保护M0SFET不受损坏。D6选用FR107型超快恢复二极管。输出滤波电路由C2、C3构成。SD4844具有频率抖动特性，这对降低电磁干扰（EMI）很有帮助。C4，L1，C5构成的LC-π型滤波器，接在交流电源进线端，专门滤除电网线之间的干扰。精密光耦反馈电路由光耦合器PC817、TL431等组成。输出电压Uo，通过电阻分压器R15、R10、R12获得取样电压，与TL431中的2.5V基准电压进行比较后产生误差电压，再经过光耦去改变SD484的控制端电流Ic，使占空比发生变化，进而调节Uo保持不变。输出电压经R9后，给光耦中的接收管提供偏压。R8、C7、和R9均为控制环路的补偿元件[4]。

本设计采用反激式电路结构得到稳压输出。输出级和输入高压级使用变压器隔离。在这种反激拓扑中，开关管导通时，变压器储存能量，负载电流由输出电容提供;开关管关断时，变压器将储存的能量传递到负载和输出滤波电容，以补偿电容单独提供负载电流所消耗的能量。

4 结论

本论文介绍了一种隔离反激式单片开关稳压电源的设计方法。该开关电源采用SD4844器件作为核心器件，获得高质量的稳压输出。并通过反复试验有了一定的心得，取得了开关电源设计的宝贵经验。

测试结果：

经过反复多次用万用表测试，如图11所示，得到输出的电压为5.04V，电压的变动范围在5.01～5.04之间，接近本设计要求的5V电压输出。

使用示波器测试结果，如图12所示，得到一条幅度为5V/div×1div=5V的平滑直线。基本上符合本设计的要求[5]。

本设计中，电路简洁，简单高效，器件也相对便宜，实现了高性价比。电压输出也比较稳定，整个电路只用到了37个元件。但是在测量输出的过程中，发现该设置无法达到精准的5V，有微小的偏差。

5V2A为常见的开关电源。由于在本设计中，采用了USB母口输出，所以在应用领域上实现了大的扩展。它能直接应用于1、AC/DC电源适配器;2、手机，PDA，便携式媒体播放器;3、MP3/MP4，无绳电话系统的充电器;4、DVD/DVB，小型喷墨打印机;5、终端产品的内置开关电源系统。

本次设计的开关电源要求设计人员不仅要掌握各种SD484X系列产品的工作原理和应用电路，还必须了解有关通用及特种半导体器件、模拟电路等多方面的知识。同时，通过本次毕业沦文，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来，认识到自己哪方面有不足，以便于在日后的学习中得以提高，更重要的是学会了遇到问题应该如何解决。这将在我们以后的学习和工作中起着重要的作用。

参考文献

[1]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2004：2-7

[2]杨素行，模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，2011：7-9，391-414

[3]（美）Simon Aong，Alejandro Oliva[M].开关功率变换器;开关电源的原理、仿真和设计.北京：机械工业出版社，2011：43-51

[4]张湘洁，武漫漫.电子线路分析与实践[M].北京：机械工业出版社，2011：79-102

[5]李龙文，龚斌.开关电源设计与最新控制IC应用[M].北京：中国电力出版社，2011：1-14

（东莞市技师学院）