开关电源的设计原理
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇开关电源的设计原理范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
开关电源的设计原理范文第1篇
关键词：电力设计院；大计划大预算；管理办法；信息化建设；组织保障
为深入践行集团企业和电力设计院发展战略，提升电力设计院计划和预算管理水平，加强资本性项目投资和成本性项目支出的管控，改变当前计划管理以“条块分割”和“切块式”管理为主的粗放管理模式，解决长期以来计划管理与预算管理相脱节的问题，实现电力设计院计划管理与预算管理的有效融合，现对电力设计院大计划大预算管理工作开展有以下思路。
一、背景及现状
电力设计院当前正处于大规模发展和建设时期，每年的资本性投资和成本性项目支出金额十分庞大。在现有的电力体制环境下，如何有效地提高电力设计院的投资及成本项目的管理水平，防范经营风险，实现电力设计院投资效益和成本支出效益最大化，是对企业经营管理能力的一种考验。
电力设计院计划管理一直沿用传统的基于各专业部门分工的“切块式”管理，而预算资金需要统一规划和安排，致使计划与预算管理过程中出现了一定程度的不统一、不协调问题。而且项目批准缺少全面、科学的评价方法，管理手段较为粗放，难以实现整体投资效益最大化。因此，必须对现有的计划管理模式进行管理变革，通过实施“大计划大预算”管理，提升项目计划和预算管理水平。
二、工作思路
围绕电力设计院总体目标，贯彻落实企业发展战略，以制度建设为基础，以提升经营管理水平和经济效益为目的，以项目计划管理为核心，以评价考核为手段，规范、有序、高效地推进大计划大预算管理的实施工作，促进企业的协调、可持续发展。
三、工作目标
大计划大预算管理工作实施的总体目标：通过实施大计划大预算管理模式，对企业资本性项目投资计划和成本性项目支出计划进行统筹协调、综合平衡，有效加强资本性投资和成本性项目支出的管控，实现计划管理与预算管理的有效融合，防范经营风险，提高经营管理水平和经济效益，促进企业的协调、可持续发展，确保企业战略目标的实现。
四、工作内容
（一）大计划大预算管理的内涵和实质
大计划大预算管理是指对资本性项目投资计划和成本性项目成本支出计划，进行统筹协调、综合平衡，并通过计划管理与预算管理的有效融合，确保计划和预算的统一性、协调性和科学性，促进整体投资效益的最大化。主要具有以下特点。
1.大计划大预算管理需要充分考虑对企业战略的有效衔接。在大计划大预算管理模式下，企业的年度计划和预算应根据企业经营业绩滚动规划和企业发展方向进行编制，量化并承接企业战略，以实现企业战略和规划的切实落地。
2.大计划大预算管理需要实行统筹协调、综合平衡的管理模式。大计划大预算管理是要求将企业所有的经营活动和各专业项目全部纳入计划和预算管理，并改变以往“条块分割”和“切块式”的计划编报和下达模式，实施由统一的归口管理部门对企业计划和预算分别进行统筹协调及综合平衡，以实现业务计划和财务预算的有效融合，促进计划与预算的协调一致。
3.强调项目的投入产出效益分析和评价，引入项目优选方法。对上报的计划项目按照安全性、经济性、政策性等因素进行优选排序，以综合最优的目标进行项目预算安排，以保证项目计划的科学性，合理安排投资规模，优化企业的项目资金投入，提高项目管理水平和经济效益。
（二）大计划大预算管理的实施内容
1.制定大计划大预算管理办法
通过制定《大计划大预算管理办法》，明确和规范大计划大预算管理模式下的具体管理内容、职责分工、管理流程及执行分析等相关内容，落实大计划大预算管理机制。
第一，大计划大预算管理内容：明确大计划大预算管理所覆盖的业务范围及项目类型。
第二，大计划大预算职责分工：明确大计划大预算管理工作所涉及的主要部门/分公司的职责分工。其中，涉及的部门/分公司包括计划发展部、财务部、后勤管理中心、市场开发部、国际分企业、勘测分企业、国际分公司和工程管理部等相关部门。
第三，大计划大预算管理主要流程环节：规范大计划大预算的主要业务流程及时间节点。其中包括年度预算总规模、各部门/分公司年度计划预控数分解及下达、项目优选排序及评价审核、各类项目的专业评审、各专业计划的汇总、优化及平衡等相关业务环节。
第四，大计划大预算执行分析：通过对计划执行情况进行及时、准确地统计和分析；并通过制定合理的评估考核制度，对计划执行情况实施考核，以确保计划执行的刚性。
2.结合信息系统建设，实现大计划大预算管理信息化信息系统建设，是做好大计划大预算管理的重要手段。大计划大预算项目众多，各部门/分公司管理任务十分繁重，通过管理信息系统建设，建立强大的信息平台支撑体系，固化大计划大预算管理流程及项目优选模型，以提高大计划大预算的编制、上报、下达、调整、查询、分析等工作的效率和质量。
第一，信息系统建设的基本目标：固化大计划大预算管理业务流程及项目优选模型，实现投资计划业务的纵向贯通，以及与各计划执行部门/分公司业务的横向融合；提高计划编制、上报、下达、调整、查询、分析等工作的准确性、及时性和可追溯性，实现企业计划编制与管理的标准化、规范化，以及计划编制、管理与执行、分析的信息一体化，加强企业计划管理和控制的刚性。
第二，基本功能需求：为实现信息系统建设的目标，大计划大预算管理系统必须具备的主要功能，包括年度计划总预控数测算、年度计划总预控数分解（按部门及分公司分解）、年度计划预控数下达、预控数的在线控制功能（即在年度计划编制过程中，各部门和分公司的年度计划必须不能超出预控数）、计划编制功能、项目储备库管理、项目优选评价、计划在线审核及审批功能、计划在线上报、计划汇总、计划下达、计划调整、计划分析（包括与计划实际执行情况的对比分析）、计划查询等功能。
第三，信息系统建设方案：计划发展部、财务部、科技信息部对建设方案进行了深入的对比分析，最终确定独立建立大计划大预算信息支撑系统。
五、大计划大预算建设工作组织保障
大计划大预算涉及企业经营发展的方方面面，大计划大预算工作涉及多个部门，工作量大、协调任务重。为保证大计划大预算工作的顺利实施，必须成立一支相对稳定、配合密切、沟通顺畅、反应快速的大计划大预算管理机构。该机构由大计划大预算管理领导小组、综合管理工作组和部门管理工作组组成。
第一，大计划大预算管理领导小组：把握大计划大预算管理总体方向，实施总体部署。
第二，综合管理工作组：制定企业大计划大预算管理工作实施方案，把握方案实施进度；实施企业层面大计划大预算管理工作内容；监督、总结各部门和分公司管理工作组工作成果，主持阶段汇报会议。
第三，部门/分公司管理工作组：确定本部门/分公司工作方向，组织制定工作方案；把握本部门/分公司大计划大预算管理各项目工作进度；实施本部门/分公司大计划大预算管理工作内容；按要求向综合管理工作组反馈工作状况。
参考文献：
1.马称付.大预算管理模式在企业中的应用[J].企业研究，2011（24）.
开关电源的设计原理范文第2篇
论文首先介绍了电力电子技术及器件的发展和应用,具体阐明了国内外开关电源的发展和现状,研究了开关电源的基本原理,拓扑结构以及开关电源在电力直流操作电源系统中的应用,介绍了连续可调开关电源的设计思路、硬件选型以及TL494在输出电压调节、过流保护等方面的工作原理和具体电路,设计出一种实用于电力系统的开关电源,以替代传统的相控电源。该系统以MOSFET作为功率开关器件,构成半桥式Buck开关变换器,采用脉宽调制(PWM)技术,PWM控制信号由集成控制TL494产生,从输出实时采样电压反馈信号,以控制输出电压的变化,控制电路和主电路之间通过变压器进行隔离,并设计了软启动和过流保护电路。该电源在输出大电流条件下,能做到输出直流电压大范围连续可调,同时保持良好的PWM稳压调节运行。 开关电源结构
以开关方式工作的直流稳压电源以其体积小、重量轻、效率高、稳压效果好的特点,正逐步取代传统电源的位置,成为电源行业的主流形式。可调直流电源领域也同样深受开关电源技术影响,并已广泛地应用于系统之中。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用, GTR驱动困难,开关频率低,逐渐被IGBT和MOSFET取代。在本论文中选用的开关器件为功率MOSFET管。
开关电源的三个条件:
1. 开关:电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态;
2. 高频:电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频;
3. 直流:开关电源输出的是直流而不是交流。
根据上面所述,本文的大体结构如下:
第一章,为整个论文的概述,大致介绍电力电子技术及器件的发展,简单说明直流电源的基本情况,介绍国内外开关电源的发展现状和研究方向,阐述本论文工作的重点;
第二章,主要从理论上讨论开关电源的工作原理及电路拓扑结构;
第三章,主要将介绍系统主电路的设计;
第四章,介绍系统控制电路各个部分的设计;
开关电源的设计原理范文第3篇
关键词：开关电源 原理 发展趋势 控制方式
目前,电力系统应用的电源主要可以分为两部分,一是直流稳压电源和开关电源两种,从二者的性能来看,开关电源能量消耗低,产生的效率是普通线性稳压电源的1倍,因此,其普及度较高,是电子计算机、通讯、家电行业普遍采用的一种措施,本文就对开关电源的原理以及其发展趋势进行分析,促进实际工作的开展。
1、开关电源的发展
开关电源被业界誉为高效节能型电源,其是稳压电源的发展方向,目前已经成为稳压电源的代表产品,从其发展历程来看,其主要经历四个阶段,最早的分离元件组成的开关电源,相对而言,其频率低,效率差,电路复杂,难以调适,但其是开关电源发展的重要阶段;到上世纪70年代,脉宽调制器集成电路问世,提升了控制电路的工作效率;80年代单片开关稳压器出现,效率大大提升,但仍属于DC/DC电源变换器,直到多种类型的单片开关电源集成电路,实现了AC/DC电源变化器的集成。
2、高频开关电源电路原理分析
2.1 组成
高频开关电源主要由主电路和控制电路、检测电路、辅助电路组成,每一个环节担负着不同的责任。
2.1.1 主电路
其是从交流电输入,直流电输出,其中主要保留输入的滤液器,主要用于电网杂志的过来,同时对本机产生杂波也有一定的阻碍作用;电网交流电源直接整流为平滑的直流电,促进下级变换工作的开展;作为高频开关的核心组成,逆变是将整流后的直流电转为高频交流电,相对而言,频率越高,体积、重量与输出功率的比值越小;根据负载的需要,输出整流与滤液可以提供更加可靠的直流电源。
2.1.2 控制电路
所谓的控制电路就是从输出端取样,与固有的标准进行比较,实现逆变器的控制,改变其频率或者脉宽,实现输出稳定,同时,根据测试电路提供的数据,经过保护电路的鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。
2.1.3 检测电路
主要是为了保护电路运行中的参数,同时也可以提供各种显示仪表的数据。
2.1.4 辅助电源
为了满足单一线路对电源的不同需求。
2.2 开关控制的稳压原理
以一定的时间范围内重复的连接与断开,在接通时,输入电源通过开关与滤波电路提供负载,在开关接通过程中,电源向负载提供能量,在断开过程中,能量停止供给。由此我们发现,输入电源向负载提供能量是与开关的状态相关的,而要想负载得到持续的能量,就需要稳压电源自身有储能能力,在断开时释放储存的电能,保证正常运行,随着科学技术的发展,这一研究正在逐步成熟化,续流二极管的出现刚好验证了这一点。
3、开关电源的控制方式
目前,较为常见的开关电源控制方式主要可以分为以下几种:
3.1 脉冲宽度调制
这一控制方式周期保持不变,主要通过脉冲宽度的改变来实现占空比。
3.2 脉冲频率调制
与上一控制方式不同,这一控制措施的宽度保持不变,主要通过改变开关的工作频率来改变占空比,目前其应用较为普遍。
3.3 混合调制
在一些重大场合,一种方式无法满足其需求,必须采用以上两种方式才能实现其控制的目的,提高其控制效果。
4、开关电源未来的发展趋势
从上文的分析中我们已经认识到开关电源不断地创新,不断地发展,为电力系统的运行做出了不可替代的贡献,近年来,随着科学技术的不断发展,电力研究的逐渐深入,计算机技术的应用都在一定程度上提升了电源开关的工作效率。在1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,到了1957年,美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想,这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到1969年迎来了开关电源革命的一年,大功率晶体管的耐压程度获得了很大的提高,二极管的反向恢复时间大大缩短,25千赫的开关电源终于问世了,改变了开关电源的历史。
至今为止,开关电源以其小巧实用的优势被广泛的应用于以电子计算机为主导的多种电子设备中,是信息化社会发展的重要元件,从市场的组成来看,开关电源种类各异,样式多种,都以实用为主,但是从发展的角度来看,其频率仍有待完善。要想改变开关的频率就要从减少损耗的角度出发,减少能耗就要提高高速开关元件的质量,一旦开关速度提高,会受到电路中分布的电感和电容中的电荷影响产生噪声,影响周围电子设备的质量,大大降低电源自身的可靠性。为了阻止开关所产生的电压浪涌,可以采用R-C或L-C缓冲器,而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过,对1MHz以上的高频,要采用谐振电路,以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波,这样既可减少开关损耗,同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃,因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零,而且噪声也小,可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前,世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。
目前,中小功率的开关电源被广泛的应用于家电中,成为开关电源的另一发展方向,单片开关电源,效率显著提升,被迅速的发展与应用,满足了人们对高性价比电源的追求目标。
参考文献
[1]郭宇恒.固定关断时间电流检测型降压电路设计[D].电子科技大学,2011.
开关电源的设计原理范文第4篇
关键词：直流开关电源 控制电路 TOP247YN 电路
中图分类号：TN86 文献标识码：A
引言
目前，各种各样的开关电源以其小巧的体积、较高的功率密度和高效率正越来越得到广泛的应用。伴随着电力系统自动化程度的提高，特别是其保护装置的微机化，通讯装置的程控化，对电源的体积和效率的要求也在不断提高。可以说，适应各类开关电源的控制集成电路功能正在不断完善，集成化水平不断提高，外接原件也是越来越少。开关电源的研制生产正在日趋简化，成本也日益下降，而且集成控制芯片种类也越来越多。
针对开关电源，其中的控制电路部分发挥着很大作用，对于一个电路是否能够输出一个稳定的直流电压，反馈环节就显得尤为重要。如今，在直流开关电源中，大都采用PWM控制方式来调整占空比从而进一步来调整输出电压[1]。在开关电源中，控制电路通常都是采用集成控制芯片来加以控制。
在本文设计中，考虑到小型、高效的设计初衷，控制电路部分决定采用集成化程度较高的单片开关电源芯片TOP247YN，通过它可把MOSFET和PWM控制电路较好地集成在一起，这样可使得芯片电路更简单而实用，从而使得设计出的开关电源更加小型化。
1、 TOP247Y的基本工作原理及主要工作过程
在本文设计中采用的TOP247Y就是属于第四代开关器件。
其主要工作原理是：TOP247Y控制芯片是利用反馈电流IC来通过调节占空比D，从而达到稳定输出电压的目的，属于PWM控制类型中的PWM型电流反馈模式。当输出电压升高时，经过光耦反馈电路使得IC增加，则占空比将减小，从而达到稳压的目的[3]。反之亦然。
TOP247Y控制芯片内部主要工作过程：在启动的过程中，当滤波后的直流高电压加在D管脚时，MOSFET起初处于关断状态，在开关高压电流源连接在D管脚和C管脚之间，C管脚的电容被充电。当C管脚的电压VC达到5.8V左右时，控制电路被激活并开始软启动。在10ms左右的时间内，软启动电路使MOSFET的占空比从零逐渐上升到最大值。如果在软启动末期，没有内部的反馈和电流回路加载管脚C上，高电压电流源将转向，C管脚在控制回路之间通过放电来维持驱动电流。
芯片自身消耗的过电流是通过内部电阻RE转到S脚。这个电流是通过内部电阻RE控制MOSFT的占空比来提供闭合回路的调节。这个调节器有一个有限的低输出电阻ZC，可设定误差放大器的增益，被用在主要的控制回路。在控制回路中，动态变化的电阻ZC以及内部的C管脚电容可以设定主极点。当出现错误的情况时，如开环或输出短路时，可以阻止内部电流进入C引脚。
C引脚的电容开始放电到4.8V，在4.8V时，自动重启被激活，使得输出MOSFET关断，把控制回路钳位在一个低电流的模式。在高电压电流源打开，有继续给电容充电。内部带迟滞电源欠压比较器通过使高电压电流源通断来保持VC的电压在4.8V到5.8V的区域内。
2、开关电源芯片的电路选择
TOP系列的控制芯片的控制引脚C的电路基本类似，在本文设计中，C6选择0.1uF。电容C7选择47uF/10V的低成本电解电容。而串联电阻R8选择为6.8Ω/0.25W的电阻。■
参考文献
[1] 沙占友. 新型单片开关电源的设计与应用[M] . 北京：电子工业出版社， 2001.
[2] 杨 旭，裴云庆，王兆安. 开关电源技术[M] . 北京： 机械工业出版社， 2002.
开关电源的设计原理范文第5篇
关键词 开关电源；电磁干扰；电磁兼容性设计
中图分类号TN86 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）37-0183-02
1 概述
由于开关电源的电磁干扰EMI信号输出既能有很宽的频率范围，又具有一定的幅度，经传导和辐射后会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。因此，如何进行电磁兼容性设计，有效地抑制开关电源的电磁干扰，对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。
2 开关电源的电磁干扰
2.1 开关电源的工作原理
直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心，主要由开关三极管和高频变压器组成。它首先将工频交流电整流为直流电，然后经过开关管的控制变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压（其原理图及等效原理框图如图1所示）。
2.2 电磁干扰EMI的特点
作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大，干扰源主要集中在开关管、输出二极管和高频变压器等。同时，杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。相对于数字电路干扰源的位置较为清楚，开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰； PCB走线因需采用手工调整，具有随意性，这更增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。
3 电磁兼容性EMC设计
图1
电磁兼容性EMC设计包括两层含义，一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内，二是设备本身要有一定的抗干扰能力。
形成电磁干扰的三要素是干扰源、耦合通道、敏感体。因而，抑制电磁干扰即进行电磁兼容性EMC设计首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原因；其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径；第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。
应用实例：丹东华通测控有限公司生产的PDM系列智能电力综合监控仪表如：三相综合电力监控仪820系列仪表的开关电源部分就是采取切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，运用了屏蔽、滤波、接地等技术来提高电力仪表的抗扰能力。
3.1 采用屏蔽技术
由于功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗，为了散热需要安装散热器或直接安装在电源底板上，这样易产生共模干扰，通过采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，从而割断了射频干扰向输入电网传播的途径。
3.2 做到安全接地
为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采用单点接地法，利用一个导电平面作为参考地，需要接地的各部分就近接到该参考地上。低频电路采用单点并联接地，高频电路采用多点接地，并把电源地、信号地和屏蔽地接到公共的地线上。与印刷线路板以外的信号相连时，采用屏蔽电缆，并对于高频和数字信号屏蔽电缆两端都接地。
3.3 滤波
在电源输入端接上滤波器，即可抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰，又可抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。
3.4 PCB布线时所采取的措施
布线开关电源中包含有高频信号，PCB上任何印制线都可起到天线的作用，噪声通过引线向外发射，因此布线时，将所有通过高频交流的电流印制线设计得尽可能短而宽，根据印制线路经电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。
在每个集成电路的电源，地之间都要加一个去耦电容。一方面可提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
将所有连接到印制线和其他电源线的元器件放置得很近，主要信号线集中在PCB板中心，同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线隔开。屏蔽线上放置多个接地过孔，元器件与板保持水平且紧靠板。
3.5 元器件选用
尽量不选用比实际需要的速度更快的元件，在布局上，把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。输入器件与输出器件尽量远离，元件的引脚长度尽可能短，以减小元件分布电感的影响。
3.6 进行EMC测试
在测试仪器方面，我们选用了以雷击浪涌发生器、高频噪声抗扰度发生器、群脉冲发生器、静电发生器等为核心的自动检测系统，依据EMC标准规定的极限值作为判定依据，通过进行EMC测试可以消除绝大部分的电磁干扰，能指导产品如何改进设计、抑制EMI发射，从而进一步提高产品的可靠度。
现PDM系列智能电力综合监控仪表能适用多种复杂环境及恶劣场所，应用在诸永高速公路、北京德胜科技大厦项目等多个工程项目中。
4 结论
抑制开关电源电磁干扰的措施还有很多，在设计开关电源时应综合考虑各种因素，尽可能抑制开关电源产生的各种噪音，并通过提高开关电源的电磁兼容性来保证电子系统的正常稳定运行。
参考文献
[1]张松春，赵秀芬，竺子芳，杨世宗.电子控制设备抗干扰技术及其应用[M].北京机械工业出版社，1999.
