青岛大学本科生毕业论文（设计）
工频变压器，还可采用体积较小的滤波元件和散热器，这就为研究与开发高效率、高密度、高可靠性、体积小、重量轻的开关电源奠定了基础。在开关电源中，为了实现功率调节、远程控制等功能，以及减小体积、减轻重量，高压功率集成电路得到广泛应用和快速发展。采用了这种集成电路来调节和控制的开关电源，不但外部电路简单，元件数目少，而且可以和微处理器直接接口或通过局域网(LAN)来实现编程或控制功能，是目前75W以下高效率、多功能开关电源的最佳解决方案。
1.4 本文的工作
本文的主要工作是对开关电源有关知识进行比较全面的介绍，并设计一种低成本的计算机开关电源。本文比较全面地阐明了开关电源的基本原理。首先介绍了开关电源的发展趋势，然后介绍了电路拓扑结构，并分析它们的优缺点。再后介绍了开关电源的控制原理，并简单介绍了隔离技术。当然也介绍了有关软开关的技术。在此基础上，设计了一个计算机用开关电源。这个开关电源为220V交流输入，±5V，±12V输出，频率为50kHz。首先对主电路进行了设计，即设计了一个半桥型电路。其次，对开关电源的控制电路、驱动电路、保护电路进行设计，控制电路以SG3525为核心。
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第2章 开关电源电路原理与方案论证
2.1 DC/DC变换器拓扑
将一种直流电压变换成另一种或多种(固定或可调的)直流电压称为DC/DC变换(亦称直流变换器)，这种技术被广泛地应用。
DC/DC变换器按输入与输出是否有电气隔离可分为两类：无电气隔离的称为不隔离的直流变换器，有电气隔离的称为有隔离的直流变换器。基本的不隔离的直流变换器有降压(Buck)变换器、升压(Boost)变换器、升降压(Buck-Boost)变换器、Cuk变换器、Sepic变换器和Zeta变换器等六种，有隔离的直流变换器有正激(forward)、反激(flyback)、推挽(push-pull converter)、半桥（half-bridge converter）、全桥（full-bridge converter）等。
2.1.1 基本DC/DC变换器拓扑
基本DC/DC变换器拓扑主要有Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器、Cuk变换器、Sepic变换器和Zeta变换器等六种，其中最常见的是Buck变换器和Boost变换器。上述六种DC/DC变换器拓扑如图1-1所示。
+SL++LD+UiD-CUoUiSCUo---
（a）Buck变换器 （b）Boost变换器
+SDUiL-C--UoUiSDC-Uo++LC1L1+
（c）Buck-Boost变换器 （d）Cuk变换器
+LC1D++SC1L1+UiSL1CUoUiLDCUo----
（d）Sepic变换器 （e）Zeta变换器
图2.1 基本DC/DC变换器拓扑图
Buck变换器如图2.1 (a)所示，此种变换器只能降压，不能升压，输出与输入同极性，输出电流脉动小，结构简单，但输入电流脉动大，适用于各种降压型开关稳压器。
Boost变换器如图2.1 (b)所示，此种变换器只能升压，而不能降压，输出与输入同极性，输入电流脉动小，但输出电流脉动大，不能空载工作，结构简单，适用于升压型开关稳压
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器和需要对输入电流波形进行控制的场合(如功率因数校正电路)。
Buck-Boost变换器如图2.1(c)所示，此种变换器既能升压又能降压，输出与输入极性相反，输入输出电流脉动大，不能空载工作，结构简单，适用于反相型开关稳压器。
Cuk变换器如图2.1 (d)所示，此种变换器既能升压又能降压，输出与输入极性相反，输入输出电流脉动小，不能空载工作，结构复杂，适用于对输入输出纹波要求高的反相型开关稳压器。
Sepic变换器如图2.1 (e)所示，此种变换器既能升压又能降压，输出与输入极性相同，输入电流脉动小，输出电流脉动大，不能空载工作，结构复杂，适用于升降压型功率因数校正电路。
Zeta变换器如图2.1 (f)所示，此种变换器既能升压又能降压，输出与输入极性相同，输入电流脉动大，输出电流脉动小，不能空载工作，结构复杂，适用于对输出纹波要求高的升降压型开关稳压器。
2.1.2 正激变换器(Forward Converter)
正激变换器拓扑如图1-2所示，实际上该变换器是由Buck变换器变化而来的，是在Buck变换器中插入隔离变压器而成。
正激变换器具有电路简单、输入输出隔离、容易实现多输出等优点，广泛应用于数百瓦一数千瓦的开关电源中，但是有一个固有的缺陷，就是变压器必须复位，否则变压器的励磁电流就会不断的增加，最后导致磁芯饱和，损坏电路中的开关器件。磁复位的基本要求是隔离变压器的原边励磁和去磁过程中所加的伏秒面积相等，极性相反。正激变换器有多种磁复位方式。
L D2 C W3 W1 W2 D1 D3 S
图 2.2 正激变换器
2.1.3 反激变换器(Flyback Converter)
反激变换器拓扑如图1-3所示，该电路可以看成是将Boost变换器中的电感换成变压器绕组W1和W2相互藕合的电感而得到的。故反激变换器中的变压器工作总是经历着储能放电的过程，其变压器起着输入输出隔离和储存能量的作用，这一点与正激变换器不同，正激变换器的隔离变压器不起电感的作用，只是起到隔离升降压的作用。
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W1 W2 D S
图2.3 反激变换器
反激型变换器通常工作在电流断续模式，这样变压器磁芯的利用率较高、较合理，若工作在电流连续模式时，其变压器磁芯的利用率会显著下降。反激变换器的结构最为简单，元器件少，成本较低，广泛应用于数瓦－数十瓦的小功率开关电源中，诸如各种家电、计算机设备、工业设备等设备中的开关电源。该电路变压器的工作点仅处于磁化曲线平面的第一象限，利用率低，且开关器件承受的电流峰值很大，不适合应用于较大功率的开关电源。
2.1.4 推挽变换器(Push-Pull Converter)
推挽变换器拓扑如图2.4所示，该电路中，两只开关管轮流导通，输出脉动频率提高一倍，脉动电压小，滤波容易，输出电压易高。变压器能够双向励磁，磁芯利用率高，开关管的电压应力高，达到输入电压的两倍，所以推挽变换器适合用在低输入电压的中、大功率的开关电源中。该电路的二次侧可以接成全波整流、全桥整流或倍流整流形式。另外，由于开关的导通压降和开关时间不可能一致，容易引起变压器偏磁，甚至饱和，须采取特别的方法来解决。过去常用的方法是选用特性较一致的开关管，并适当增加变压器磁路中的气隙，使之在电路不平衡状态下，磁通不至于饱和。现在主要采用电流控制，使电流峰值自动平衡。
S1 W1 W2 D1 L C W3 S2 W4 D2
图2.4 推挽变换器
2.1.5 半桥变换器(Half-bridge Converter)
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