开关电源输出滤波器设计毕业论文.doc

开关电源输出滤波器设计毕业论文 目录 1概述 1 1.1课题研究背景及目的 1 1.2国内外研究状况 1 1.3本设计研究的内容及方法 1 2开关电源的原理及输出滤波电路 3 2.1脉宽调制控制器的基本原理 3 2.2单片开关电源的构成与基本原理 5 2.3开关电源输出滤波电路 7 2.4开关方式输出滤波器的寄生效应 7 2.5二级滤波器 8 2.6高频扼流圈实例 9 2.7谐振滤波器 11 2.9共模噪声滤波器 13 2.10输出滤波器的滤波元件选择原则 13 3滤波器元器件的设计、选取与计算 15 3.1滤波器基本要求 15 3.2选择L1的方法 15 3.3正激变换器与反激变换器电感的区别 15 3.4输出电感L设计实例 15 3.5输出电容的计算 16 4滤波器的仿真软件简介 19 4.1Saber软件概要 19 4.2Saber发展历程 19 4.3Saber的优势 19 4.4Saber的特点 20 4.5 Saber的应用 22 5仿真输出滤波电路及滤波效果分析 23 5.1设计参数及纹波要求 23 5.2开环设计（功率电路设计） 23 5.3设计输出滤波器 24 5.4使用Saber软件仿真验证设计 26 5.5仿真结果分析 27 5.6总结 30 参考文献 31 致 谢 32 附 录A 33 开关电源常用英文标志与缩写 33 1概述 1.1课题研究背景及目的 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制 冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视产品，安防，电脑机箱数码产品和仪器类等领域。 图1.1工业电源 1.2国内外研究状况 滤波器应用在很多电子线路当中，不但运用在开关电源中，在通信电子线路当中应用相当广泛，具体电子产品，例如：手机、收音机、对讲机、电视机等等......当今研究滤波器的理论已比较深入，已形成一个工程学科，在工程运用当中已可以生产出功能完善，性能好的滤波器。 1.3本设计研究的内容及方法 　　通过了解开关电源的基本原理，在此基础之上讨论了关于开关电源输出滤波器的设计方法。从不同的角度剖析输出滤波器的工作原理、设计方法，通过反复调试以及软件仿真，进行最优化设计。设计过程使用了较多的计算公式以及仿真结果图片，站在工程应用角度出发，设计出实际应用方便，滤波效果良好的开关电源输出滤波电路。 开关点源中的滤波器虽然是由电感、电容组成，有些也会加一个电阻，由于应用场合不同、功率不同，各国安规标准不同，滤波器一般不可以模块化、集成化，在市场上一般买不到达到设计者要求的滤波器，因此应用于每个电子线路中都要工程人员自行设计。 使用Saber软件对要设计的滤波电路进行设计和仿真，对仿真的结果与计算理论值相比较，看是否符合理论值，倘若与计算结果有较大偏差，对电路的参数进行修正，作为电路设计的最终设计结果。 2开关电源的原理及输出滤波电路 介绍本章的主要目的：首先明白开关电源的工作原理，在明白原理之后，清楚知道我们所设计的滤波器是用于开关电源这一应用场合，有针对性的对滤波器进行设计与仿真。首先理解开关电源纹波产生的原因，才可以设计出令人满意的滤波器。在开关电源中噪声大致可以分为：输入端的共模、差模噪声，传递噪声，开关噪声（开关管的开关噪声、输出肖特基二极管的开关噪声）等等，那么设计滤波器的作用是使开关电源可以可靠、安全为最终目的。 2.1脉宽调制控制器的基本原理 开关电源的电路比较复杂，其基本构成如图2.1所示。主要由以下5部分构成： （1）输入整流滤波器：包括从交流电到输入整流滤波器的电路； （2）功率开关管（VT）及高频变压器（T）； （3）控制电路（PWM控制器），含振荡器、基准电压源（UREF）、误差放大器和PWM比较器，控制电路能产生脉宽调制信号，其占空比受反馈电路的控制； （4）输出整流滤波电路； （5）反馈电路。除此之外，还需增加偏置电路、保护电路等。其中，PWM控制器为开关电源的核心。 脉宽调制式开关电源的工作原理如图2.2所示。 220V交流电u首先经过整流滤波电路，变成直流电压U I，再由功率开关管VT斩波、高频变压器T降压，得到高频矩形波电压，最后通过整流滤波后获得所需的直流输出电压Uo。 PWM控制器能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通、断状态，进而调节输出电压的高低，达到稳压目的锯齿波发生器用于提供时钟信号。利用取样电阻、误差放大器和PWM比较器形成闭环调节系统。 输出电压Uo经R1