发布时间 : 星期三 文章毕业设计-数字卫星接收机开关电源的设计更新完毕开始阅读
Digital Satellite Receiver Switching Power
Supply Design (Power chip OB2358)
(Electronic information, Chen Rentang)
Abstract: In the 21st century information age, electronic products, especially in switching power supply design requirements for high performance, not only to ensure the reliability, but also require small size, light weight, the output voltage range, but also power a small , high efficiency, this design requires AC 85V ~ 265V wide voltage input, can a continuous stable output to achieve the following requirements; Voltage Output: 3.3V, 5V, 12V, 24V; current output: 1A, 2A, 200mA, 200mA ; the output ripple voltage100mV, 100mV, 200mV, 200mV. Therefore, in this design, mainly used OB2358, optocouplers, TL431, etc. to control the entire circuit, thus completing the design requirements of this topic. Keyword: switching power supply optocoupler OB2358 TL431.
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引言
顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。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，它们对电源的要求越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统的稳压电源技术比较成熟，并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但其通常都需要体积大且笨重的工频变压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压，这将导致调整管的功率较大，电源效率很低。现代的开关电源在技术上有了重大进步和突破，新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化。高频化带来的效率使开关电源实现了小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是高新技术的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外，集成化又成为了当代开关电源的发展方向。集成化和模块化减少了外部连线和焊接，提高了设备的可靠性。
本文介绍基于昂宝的OB2358芯片、光电耦合器和TL431等硬件来设计一款数字卫星接收机开关电源。这款电源设计可实现较高的系统工作效率和较低待机功耗、良好的OCP补偿、软启动功能减少了对外部器件的需求、具有过流保护、过压保护、过载保护、短路保护等完善的保护特性，且高效率、小型化的集成开关电源。
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1 开关电源概述
1.1 开关电源的产生与发展
随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
早在70年代，随着电子技术的不断发展，集成化的开关电源就已被广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。这是由于开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。
随着半导体技术的高度发展，高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。而半导体集成电路技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成化奠定了基础，适应各类开关电源控制要求的集成开关稳压器应运而生，其功能不断完善，集成化水平也不断提高，外接元件越来越少，使得开关电源的设计、生产和调整工作日益简化，成本也不断下降。目前己形成了各类功能完善的集成开关稳压器系列。近年来高反压Mos大功率管的迅速发展，又将开关电源的工作频率从20KHz提高到150-200KHz，其结果是使整个开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。开关电源的性能价格比达到了前所未有的水平，使它在与线性电源的竞争中具有先导之势。当然开关电源能被工业所接受，首先是它在体积、重量和效率上的优势。在70年代后期，功率在100W以上的开关电源是有竞争力的。到1980年，功率在50W以上就具有竞争力了。随着开关电源性能的改善，到80年代后期，电子设备的消耗功率在20W以上，就要考虑使用开关电源了。过去，开关电源在小功率范围内成本较高，但进入90年代后，其成本下降非常显著，当然这包括了功率元件，控制元件和磁性元件成本的大幅度下降。此外，能源成本的提高也是促进开关电源发展的因素之一。 1.2 开关电源的分类 （1）按控制方式：
脉冲调制变换器：驱动波形为方波。PWM、PFM、混合式。
谐振式变换器：驱动波形为正弦波。又分ZCS（零电流谐振开关）、ZVS（零电压谐振开关）两种。 （2）按电压转换形式：
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①．AC/DC：一次电源。即整流电源。 ②．DC/DC：二次电源。
Buck 电路：降压斩波器，入出极性相同。 Boost：升压斩波器，入出极性相同。
Buck-Boost：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。 Cuk：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。 （3）按拓补结构：
①．隔离型：有变压器。 ②．非隔离型：无变压器。 1.3 开关电源的术语
下面列出一些常用的开关电源术语，并给出了解释。
效率：电源的输出功率与输入功率的百分比。其测量条件是满负载，输入交流电压为标准值。
输出电压保持时间：在开关电源的输入电压撤消后，依然保持其额定输出电压的时间。
启动浪涌电流限制电路：它属于保护电路，它对电源启动时产生的尖峰电流起限制作用。为了防止不必要的功率损耗，在设计这一电路时，一定要保证滤波电容充满电之前，就起到限流作用。
隔离电压：电源电路中的任何一部分与电源基板地之间的最大电压。或者能够加在开关电源的输入端与输出端之间的最大直流电压。
噪音和波纹：附加在直流输出信号上的交流电压和高频尖峰信号的峰值。通常是以mv度量。
过载或过流保护：防止因负载过重，使电流超过原设计的额定值而造成电源损坏的电路。
软启动：在系统启动时，一种延长开关波形的工作周期的方法。工作用期是从零到它的正常工作点所用的时间。
快速短路保护电路：一种用于电源输出端的保护电路。当出现过压现象时，保护电路启动，将电源输出端电压快速短路。
占空比：在高频开关电源中，开关元件的导通时间和变换器的工作周期之比。
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