基本信息
- 项目名称：
- 开关电源
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本设计以7N80C开关管为核心，由交流220V整流滤波电路、启动电路、 正反馈与振荡电路、整流输出电路、稳压电路、保护电路等部分组成。采用分立元的模拟电路来实现提高了系统的灵敏度。系统易于控制，运行稳定可靠。系统可实现多路直流电压输出，改变次级的匝数就可以改变输出电压的高低（如耦合后变成36V的电压等、、、、）。
- 详细介绍：
- 本设计以7N80C开关管为核心，由交流220V整流滤波电路、启动电路、 正反馈与振荡电路、整流输出电路、稳压电路、保护电路等部分组成。采用分立元的模拟电路来实现提高了系统的灵敏度。系统易于控制，运行稳定可靠。系统可实现多路直流电压输出，改变次级的匝数就可以改变输出电压的高低（如耦合后变成36V的电压等、、、、）。 振荡电路采用的是自激振荡，是开关管处于振荡状态，自激式开关电源的开关管既起开关作用，又是开关电源间歇振荡器的核心元件。由开关变压器正反馈绕组产生脉冲电压，经正反馈回路形成正反馈雪崩过程，使开关管工作在开关状态。自激振荡电路是由电阻和电容串联组成的。其电路简单，而且易找到元件更换，通用性较强。 稳压电路采用的是直接误差取样电路，是在电源的输出端直接取样，通过稳压比较电路把信号传给脉宽调制电路，监测开关电源的输出电压值，并根据监测结果输出与开关电源输出电压高低方向相反的比较结果。直接误差取样方式安全性能好、稳压反应速度快。而且便于开关电源空载检修。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉宽调制电路(PWM）控制IC和MOSFET构成。 本设计以7N80C开关管为核心，由交流220V整流滤波电路、启动电路、正反馈与振荡电路、整流输出电路、稳压电路、保护电路等部分组成。采用分立元件的模拟电路来实现提高了系统的灵敏度。系统易于控制，运行稳定可靠。系统可实现多路直流电压输出，改变次级的匝数就可以改变输出电压的高低（如耦合后变成36V的电压等、、、、）。
科学性、先进性
- 开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn?Zn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。 另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
同类课题研究水平概述
- 开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn?Zn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N＋1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。 目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的１００kHz、用ＭＯＳ－ＦＥＴ制成的５００kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用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。
