开题报告
电气工程动化
开关电源PCB设计
综述课题国外研究动态说明选题意义
11课题选题意义：
着计算机电子技术高速发展电子技术应领域越越广泛电子设备种类越越电子设备工作生活关系日益密切电子设备离开电源电源求越越高电子设备型化低成化电源轻薄高效率发展方[1]传统晶体串联调整稳压电源连续控制线性稳压电源种传统稳压电源技术较成熟已量集成化线性稳压电源模块具稳定性输出纹波电压等优点通常需体积笨重工频变压器体积重量滤波器调整工作线性放状态保证输出电压稳定集电极发射机间必须承受较电压差导致调整功耗较电源效率低般45左右外调整消耗较功率需采功率调整装体积散热器难满足现代电子设备发展求[2]
半世纪发展程中开关电源具体积重量轻效率高发热量低性稳定等优点逐渐取代传统技术制造连续工作电源电子整机设备中广泛应[3]
电力电子线路方面高频化已成发展重趋势开关电源高频化电源技术发展创新技术高频化带效益开关电源装置空前型化开关电源计入更广泛领域特高新技术领域应推动高新技术产品型化轻便化[4]外开关频率提高电源电磁干扰问题变突出起解决问题20世纪80年代出现采准谐振技术零电压开关电路零电流开关电路种技术称软开关技术然年软开关高频开关直流电源广泛应部分中功率场合功率场合（型机车通讯基站等）普遍采硬开关[5]提高功率场合中软开关应非常必需
开关电源技术成熟 实现高效率电高品质电相结合年着科学技术发展社会发展求开关电源技术吸引国外批科技员进行开发研究开关电源代线性电源相控电源势趋 样具十亿产值需求电力操作电源系统国市场正启动 发展起[6]许开关电源技术核心专电源工业电源正等着开发
12开关电源国外研究动态：
121开关电源发展史
国研究动态：21世纪国通信信息家电国防等领域电源普遍采高频开关电源相控电源逐渐淘汰国开关电源技术发展基起源20世纪70年代末80年代初时引进开关电源技术高等院校科研院停留试验开发教学阶段[7]20世纪80年代中期开关电源产品开始推广应20世纪80年代开关电源特点采20KHz脉宽调制（PWM）技术效率达65—70
20年断发展开关电源技术重进步突破新型功率器件开发促进开关电源高频化功率MUSFEETIGBT中型开关电源工作频率达400kHz（ACDC）1MHz（DCDC）软开关技术高频开关电源实现仅减少电源体积重量提高电源功率国产6kW通讯开关电源采软开关技术效率达93[8]
122开关电源发展方
新型半导体器件发展开关电源技术进步龙头电力电子技术进步必须断推出新型电力电子器件功率场效应（MOSFET）采单极性子导电开关时间显著减容易达1MHz开关工作频率受世瞩目肖特基二极开发利trench结构出现压降更肖特基二极称作TMBS沟槽MOS势垒肖特基二极极低电源电压应中步整流MOSFET竞争[9]作半导体器件材料硅应半导体器件中已50余年硅性潜力进步挖掘时难目前正研究高性碳化硅半导体器件旦成功电源技术影响革命性[10]外面变压器压电变压器新型电容等原件发展电源技术发展起重作
外集成化开关电源重发展方通控制电路集成驱动电路集成保护电路集成达整机集成化生产集成化模块化减少外部连线焊接提高设备性性缩电源体积减轻重量目前DCDC开关电源功率达电路集成进步发展方系统集成现逆变器200300零件装配起成系统种做法花时间力成高难做体积[11]美国VICOR公司生产第代电源模块受生产技术功率磁元件体积封装技术限制功率密度始终未超年推出第二代电源模块部结构改变模块式达高度集成化全面电脑化功率密度已达[12]
功率数校正开关电源研究外方功率数校正概念起源20世纪80年代重视推广80年代末期90年代[13]欧洲日相继开关电源装备输入谐波求制定标准目前两标准IEC5552IEC1000032研究PFC技术已成电源界热点[14]通常两类PFC技术：类源PFC技术外类源PFC技术前者采源元件改善输入功率数减电源谐波满足标准求者采变压器串入整流滤波DCDC变换器间通特殊控制第强迫输入电流输入电压实现单位功率数第二反馈输出电压便稳定DCDC变换器输入实现隐喻[15]
着开关电源性断提高开关电源求愈愈高开关电源品质电性指标外许指标环境温度外形尺寸EMI求抗振动求性指标集成度美观性等[16]总高效率型化集成化智化高性事势趋研究方
二研究基容拟解决问题：
21研究基容：
开关电源通常包含四电流回路：电源开关交流回路输入信号源电流回路输出整流交流回路输出负载电流回路交流回路电流中谐波成分高频率远开关频率峰值幅度高三回路容易产生电磁干扰必须电源中印制线布线前先布交流回路
研究容：
（1）开关电源总体结构框图
（2）开关电源典型结构选择
（3）功率模块功率集成电路选择
（4）确定开关电源电路图
（5）设计开关电源控制电路
（6）整体元器件选择计算
（7）绘制电路图制作PCB板
22解决问题：
(1) 确定开关电源电路结构
(2) 功率模块功率集成电路选择
(3) 回路电流中电子器件选
(4) PCB板制作程中元器件排线放置
三研究步骤方法措施：
步骤方法：
(1)解国外开关电源发展方研究动态
(2)熟悉开关电源工作原理设计流程
(3)结合设计电路图选择合理元器件
(4)利Altium Designer Summer制图软件画出电路图制作PCB板
(5)完成开关电源设计
措施：
图书馆查找相关书籍期刊杂志等通网寻找相关资料查代该技术研究成果新动态然通资料学研究进步熟悉理解设计需相关知识设计程中时指导老师探讨解问题时老师请教
四参考文献
[1] 侯振义直流开关电源技术应[M]北京电子工业出版社2006
[2] 李金伴李捷辉开关电源技术[M]北京化学工业出版社2006
[3] 周志敏周纪海纪爱华现代开关电源控制电路设计应[M]北京民邮电出报社20055
[4] 刘胜利现代高频开关电源技术[M]北京电子工业出版社2001
[5] 张占松开关电源原理设计[M]北京电子工业出版社20011
[6] 王水王保保贾静单片开关电源[M]北京民邮电出版社20084
[7] 王兆安黄俊电力电子技术[M]北京机械工业出版社20096
[8] 杨旭裴云庆王兆安开关电源技术[M]北京机械工业出版社20041
[9] 杨帮文实电源电路集锦[M]北京电子工业出版社19981
[10] 宋鑫欣功率单片开关电源理实验研究[D]北京北京工业学硕士文2004
[11] 周琛开关电源PCB排版基点[J] 电源技术应20058(9)17~18
[12] Moussaoui ZBatarseh ILee HKennedy C An overview of the control scheme for distributed power systems Southcon96[J]Conference Record2527 June 1996 66~67
[13] 王晓秋孙孝端提高开关功率素方法[J]现代电力1994(02）75~77
[14] Ferdinand CGeerlings SMPS Power Inductor Design and Transformer DesignPart2[J]PowerconversionInternationalJanuaryFebruary198088~89
[15] 许化民陈乾宏严仰光路输出DCDC变换器联均流[J]电力电子技术2000（03）47~50
[16] 李建婷丁志亮熊蕊开关电源EMI 抑制策略[J]通信电源技术200623~36
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电气工程动化
开关电源PCB设计
综述课题国外研究动态说明选题意义
11课题选题意义：
着计算机电子技术高速发展电子技术应领域越越广泛电子设备种类越越电子设备工作生活关系日益密切电子设备离开电源电源求越越高电子设备型化低成化电源轻薄高效率发展方[1]传统晶体串联调整稳压电源连续控制线性稳压电源种传统稳压电源技术较成熟已量集成化线性稳压电源模块具稳定性输出纹波电压等优点通常需体积笨重工频变压器体积重量滤波器调整工作线性放状态保证输出电压稳定集电极发射机间必须承受较电压差导致调整功耗较电源效率低般45左右外调整消耗较功率需采功率调整装体积散热器难满足现代电子设备发展求[2]
半世纪发展程中开关电源具体积重量轻效率高发热量低性稳定等优点逐渐取代传统技术制造连续工作电源电子整机设备中广泛应[3]
电力电子线路方面高频化已成发展重趋势开关电源高频化电源技术发展创新技术高频化带效益开关电源装置空前型化开关电源计入更广泛领域特高新技术领域应推动高新技术产品型化轻便化[4]外开关频率提高电源电磁干扰问题变突出起解决问题20世纪80年代出现采准谐振技术零电压开关电路零电流开关电路种技术称软开关技术然年软开关高频开关直流电源广泛应部分中功率场合功率场合（型机车通讯基站等）普遍采硬开关[5]提高功率场合中软开关应非常必需
开关电源技术成熟 实现高效率电高品质电相结合年着科学技术发展社会发展求开关电源技术吸引国外批科技员进行开发研究开关电源代线性电源相控电源势趋 样具十亿产值需求电力操作电源系统国市场正启动 发展起[6]许开关电源技术核心专电源工业电源正等着开发
12开关电源国外研究动态：
121开关电源发展史
国研究动态：21世纪国通信信息家电国防等领域电源普遍采高频开关电源相控电源逐渐淘汰国开关电源技术发展基起源20世纪70年代末80年代初时引进开关电源技术高等院校科研院停留试验开发教学阶段[7]20世纪80年代中期开关电源产品开始推广应20世纪80年代开关电源特点采20KHz脉宽调制（PWM）技术效率达65—70
20年断发展开关电源技术重进步突破新型功率器件开发促进开关电源高频化功率MUSFEETIGBT中型开关电源工作频率达400kHz（ACDC）1MHz（DCDC）软开关技术高频开关电源实现仅减少电源体积重量提高电源功率国产6kW通讯开关电源采软开关技术效率达93[8]
122开关电源发展方
新型半导体器件发展开关电源技术进步龙头电力电子技术进步必须断推出新型电力电子器件功率场效应（MOSFET）采单极性子导电开关时间显著减容易达1MHz开关工作频率受世瞩目肖特基二极开发利trench结构出现压降更肖特基二极称作TMBS沟槽MOS势垒肖特基二极极低电源电压应中步整流MOSFET竞争[9]作半导体器件材料硅应半导体器件中已50余年硅性潜力进步挖掘时难目前正研究高性碳化硅半导体器件旦成功电源技术影响革命性[10]外面变压器压电变压器新型电容等原件发展电源技术发展起重作
外集成化开关电源重发展方通控制电路集成驱动电路集成保护电路集成达整机集成化生产集成化模块化减少外部连线焊接提高设备性性缩电源体积减轻重量目前DCDC开关电源功率达电路集成进步发展方系统集成现逆变器200300零件装配起成系统种做法花时间力成高难做体积[11]美国VICOR公司生产第代电源模块受生产技术功率磁元件体积封装技术限制功率密度始终未超年推出第二代电源模块部结构改变模块式达高度集成化全面电脑化功率密度已达[12]
功率数校正开关电源研究外方功率数校正概念起源20世纪80年代重视推广80年代末期90年代[13]欧洲日相继开关电源装备输入谐波求制定标准目前两标准IEC5552IEC1000032研究PFC技术已成电源界热点[14]通常两类PFC技术：类源PFC技术外类源PFC技术前者采源元件改善输入功率数减电源谐波满足标准求者采变压器串入整流滤波DCDC变换器间通特殊控制第强迫输入电流输入电压实现单位功率数第二反馈输出电压便稳定DCDC变换器输入实现隐喻[15]
着开关电源性断提高开关电源求愈愈高开关电源品质电性指标外许指标环境温度外形尺寸EMI求抗振动求性指标集成度美观性等[16]总高效率型化集成化智化高性事势趋研究方
二研究基容拟解决问题：
21研究基容：
开关电源通常包含四电流回路：电源开关交流回路输入信号源电流回路输出整流交流回路输出负载电流回路交流回路电流中谐波成分高频率远开关频率峰值幅度高三回路容易产生电磁干扰必须电源中印制线布线前先布交流回路
研究容：
（1）开关电源总体结构框图
（2）开关电源典型结构选择
（3）功率模块功率集成电路选择
（4）确定开关电源电路图
（5）设计开关电源控制电路
（6）整体元器件选择计算
（7）绘制电路图制作PCB板
22解决问题：
(1) 确定开关电源电路结构
(2) 功率模块功率集成电路选择
(3) 回路电流中电子器件选
(4) PCB板制作程中元器件排线放置
三研究步骤方法措施：
步骤方法：
(1)解国外开关电源发展方研究动态
(2)熟悉开关电源工作原理设计流程
(3)结合设计电路图选择合理元器件
(4)利Altium Designer Summer制图软件画出电路图制作PCB板
(5)完成开关电源设计
措施：
图书馆查找相关书籍期刊杂志等通网寻找相关资料查代该技术研究成果新动态然通资料学研究进步熟悉理解设计需相关知识设计程中时指导老师探讨解问题时老师请教
四参考文献
[1] 侯振义直流开关电源技术应[M]北京电子工业出版社2006
[2] 李金伴李捷辉开关电源技术[M]北京化学工业出版社2006
[3] 周志敏周纪海纪爱华现代开关电源控制电路设计应[M]北京民邮电出报社20055
[4] 刘胜利现代高频开关电源技术[M]北京电子工业出版社2001
[5] 张占松开关电源原理设计[M]北京电子工业出版社20011
[6] 王水王保保贾静单片开关电源[M]北京民邮电出版社20084
[7] 王兆安黄俊电力电子技术[M]北京机械工业出版社20096
[8] 杨旭裴云庆王兆安开关电源技术[M]北京机械工业出版社20041
[9] 杨帮文实电源电路集锦[M]北京电子工业出版社19981
[10] 宋鑫欣功率单片开关电源理实验研究[D]北京北京工业学硕士文2004
[11] 周琛开关电源PCB排版基点[J] 电源技术应20058(9)17~18
[12] Moussaoui ZBatarseh ILee HKennedy C An overview of the control scheme for distributed power systems Southcon96[J]Conference Record2527 June 1996 66~67
[13] 王晓秋孙孝端提高开关功率素方法[J]现代电力1994(02）75~77
[14] Ferdinand CGeerlings SMPS Power Inductor Design and Transformer DesignPart2[J]PowerconversionInternationalJanuaryFebruary198088~89
[15] 许化民陈乾宏严仰光路输出DCDC变换器联均流[J]电力电子技术2000（03）47~50
[16] 李建婷丁志亮熊蕊开关电源EMI 抑制策略[J]通信电源技术200623~36
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