开关电源-小灵通基站的开关电源设计

中文摘要
开关电源是应用于广泛领域的一种电力电子装置。它具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点，在小功率范围内基本取代了线性电源，并迅速想大功率范围推进，在很大程度上取代了晶闸管相控整流电源。可以说，开关电源技术是目前中小功率直流电能变换装置的主流技术。
本文首先描述了开关电源的发展，对目前出现的几种典型的开关电源技术作了归纳总结和分析比较，在此基础上指出了开关电源技术的发展状况和开关电源产品的发展趋势。并且对开关电源的发展史、应用范围、主电路的选择、控制方法作了简要的介绍。
在综合分析各种控制方法和元器件性能后，设计了一个开关电源适配器，将输入为90-270V、50/60Hz的交流电输入转换成27V、3A的直流电输出，使其能提供给小灵通基站一个稳定输入，并具有电网掉电检测功能。在设计中主要采用了脉宽调制（PWM）、全桥整流、自锁保护等技术，应用了控制芯片SG6848做为PWM控制芯片，对变压器次级线圈采用堆叠式绕法，改进光耦反馈电路的选择，使电路能达到所需基本要求同时，力求稳定、高效。此开关电源在一般的开关电源基础上多了一种电网掉电检测功能，这是此电源的一大特点。在设计最后针对布板问题还分析改进了电磁兼容性问题。在整个设计电路完成后，对电路进行了测试，并对测试结果进行了分析。
关键词：开关电源、PWM、SG6848、电磁兼容

The design of CS’switch power supply
Abstract
The switch power supply is a kind of electric power electronics which applies in the extensive realm to be used.It has an electric power conversion's efficiency high, the physical volume is small, the weight is light, the control accuracy is high with fast etc. advantage, within the scope of small power replaced line power supply, and in high-power scope propulsion quickly, to a large extent,it replaced the thyristor phase - controlled rectifying power supply .We can say, the switch power supply technique is the essential technique which wins small electric power transformation of the power direct current to equip currently.
This text described the development of switch power supply first, to a few kinds which appear currently typical model of the switch power supply technique made to induce summary and analysis comparison, pointing out the development trend of the technical development condition of the switch power supply and switch power supply product on this foundation.And introduce the    switch power supply’s phylogeny,application, main electric circuit of power supply and controled a method .
Afte analyzed very control method and sensitive electronic components, designed a switch power supply adapter, AC 90-270V,50/60Hz and output DC 27 V, 3 A, make it be able to provide     a steay input to the PHS’base station, and have charged the electricity.The design adopted PWM, the whole bridgeses commutated, lock protection etc. technique, applied control the chip SG6848 to be used as PWM control chip, the transformer adoprt adopt pile circle, improve the choice of the electric circuit, make the electric circuit be able to attain need basic request in the meantime, try hard for stability, efficiently.The switch power supply have a function of charging electricity,this is a specialty.After designed,test the circuit and analyse the testing result.
 Keyword: Switch power supply, PWM, SG6848, EMC

开关电源是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置。它具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点，在小功率范围内基本上取代了线性调整电源，并迅速向中大功率范围推进，在很大程度上取代了晶闸管相控整流电源。开关电源技术是目前中小功率直流电能变换装置的主流技术。但是开关电源的设计工作较为繁琐，难度大。
目前国内开关电源的设计欲量过大，设计过程中对产品工作状况和实际性能的预见性较差。开关电源技术在迅速的向前发展，为了能够在理解基本原理的基础上进行再创造，我们应该对开关电源技术有个整体概念的把握及其发展趋势的预测，从而提高自己的设计水平，最终提高产品的质量[1] 。

本文主要研究内容
 本文通过对开关电源的控制方法和设计过程中所应用技术的综合分析各种后，选用了合适的开关电源设计元件，设计了一个开关电源适配器，其目的是将输入为90-270V、50/60Hz的交流电输入转换成27V、3A的直流电输出，使其能提供给小灵通基站一个稳定输入。在设计中主要采用了脉宽调制、全桥整流、自锁保护、电磁兼容等技术，应用了控制芯片SG6848、三可调分流基准源TL431、光耦合二极管PC817、施密特触发器74V1G14STR和整流二极管、稳压二极管以及功率MOSFET等。并在开关电源电路中加入了一个施密特触发器电路实现电网掉电检测功能。在电源设计完成后，对开关电源电路的性能参数进行了测试。

开关电源的基本组成
开关稳压电源的种类很多,以串联型稳压电源为例简要说明。图2-1是串联则开关稳压电源的基本电路.其中,图2-1是基本主电路，图2-2是方框图。开关晶体管VT串联在输入电压Ui与输出电压Uo之间。当晶体管VT的基极输入开关脉冲信号时，晶体管VT则被周期性地开关，即轮流交替处于饱和导通截止。假定晶体管VT为理想开关。则晶体管VT饱和导通时集—射极之间的压降近似为0，输入电压Ui，经VT加至输出端；反之，在晶体管VT截止期间，输出为0。晶体管VT经周期性开关后在输出端得到脉冲电压。且经滤波电路可得到其平均直流电压，因为输出电压Uo＝（ton/ Ts)。式中，ton为开关导通时间，Ts为开关工作周期。由此可见，串联开关稳压电路可通过改变开关脉冲的占空比，即开关导通时间ton来控制输出直流电压值。

本文首先是对开关电源进行了简单介绍，并对它的历史进行了回顾，对未来进行了展望，对开关电源的性能指标做了了解性的介绍。接着，对开关电源的整体电路组成进行了介绍，分析了开关电源的几种分类，并对开关电源的几种控制方式作了研究。
然后是小灵通基站开关电源的设计，在分析了存在电磁干扰的问题和考虑电磁兼容性的问题后，使用了滤波技术设计了开关电源的输入回路。接着，选择开关电源的控制芯片，并根据控制芯片的结构特点设计了电路的主体部分，然后设计开关电源的自锁保护电路（过流保护、过压保护），并根据要求设计了小灵通基站电源的电网掉电保护电路。
在文章的最后，对整个小灵通基站电源进行了整体电路分析，并做了开关电源的性能测试。结果各项指标均符合要求。










目 录
第一章 绪论  …………………………………………………………………………………1
1.1 引言 ………………………………………………………………………………1
1.2 研究背景  …………………………………………………………………………1
1.3 开关电源的现状与发展趋势  ……………………………………………………1
1.4 开关电源的性能标准………………………………………………………………3
      1.5 我国目前常用的电源标准介绍 …………………………………………………4
      1.6 本文主要研究内容 ………………………………………………………………5
第二章 开关电源的电路及控制方法的研究   ………………………………………6
2.1 开关电源的基本组成 ……………………………………………………………6
2.2 开关电源的分类方式 ……………………………………………………………6
2.3 开关电源的功率转换电路 ………………………………………………………7
2.4 开关电源控制方法的分类研究 …………………………………………………8
           2.4.1 脉宽调制技术（PWM） …………………………………………………8
           2.4.2 按占空比的实现方式分类 ……………………………………………11
           2.4.3 按控制电路的采样变量分类 …………………………………………13
第三章 小灵通基站的开关电源设计 …………………………………………………18
3.1 开关电源电磁干扰的分析………………………………………………………18
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3.2 开关电源电磁兼容性的改进……………………………………………………19
3.3 开关电源设计中滤波技术的使用………………………………………………20
3.4 小灵通基站开关电源控制芯片的选择…………………………………………21
3.5 小灵通基站开关电源的保护电路………………………………………………23
3.6 小灵通基站电源的电网掉电检测功能…………………………………………23
第四章 小灵通基站的电源电路分析与性能测试……………………………………25
      4.1 小灵通基站电源的电路分析……………………………………………………25
      4.2 小灵通基站电源的性能测试结论………………………………………………25
结论 ……………………………………………………………………………………………31
谢辞 ……………………………………………………………………………………………32
参考文献………………………………………………………………………………………33
附录 ……………………………………………………………………………………………34