【正文】 mP BS mHLINN 28 S：磁芯有效截面積 2mm mB ：最大 磁通密度 3000 高斯 06 77112 ???? ????? ??? mPBS LINN （ 匝 ） 一次線圈的匝數(shù) 1N 為： 14121 ???? NNN （ 匝 ） 圖 32 磁芯示意 圖 圖 33 繞線管示意圖 表 31 磁芯尺寸（ mm） 有效截面積為 2mm A B Ф C F l 表 32 饒線管尺寸（ mm） A Ф B C 29 7. 變壓器的設(shè)計 一定要檢驗線圈能否容入所選的磁芯。 3. 輸入直流電壓 1V 的計算 1V = ～ 4． 一次電流的峰值 PI1 、圈數(shù)比 N 和一次電感 1L 的計算。低于 25KHZ 的頻率即為音頻域，回發(fā)出刺耳的撥號音。 圖 214 電壓檢測電路 25 第三章 開關(guān)電源電路設(shè)計 一 、開關(guān)電源設(shè)計步驟 圖 31 所示 是 RCC 的設(shè)計程序，現(xiàn)按程序說明如下。此例中采用 FD 二極管。 圖 213 輸出整流波形及其工作波形 24 輸出整流濾波電路是由整流二極管、電解電容和扼流圈組成。 圖 210 過電流保護(hù)電路實例 此例中的過流保護(hù)電路如 圖 211所示，當(dāng)開關(guān)晶體管 1VT 的 集電極電流增加時，若過流檢測 電阻 R 兩端電壓與 1VT 的 beV 之和 接近 2VT 的 beV 與 2VD 的正向壓降 FV 之和，則基極電流通過 2VT 分 流，從而減少 1VT 基極電 流，因此， 限制了 1VT 的集電極電流，到達(dá)保 護(hù)目的。 22 圖 210 是幾種過流保護(hù)實例。為此，基極電流全部流經(jīng) 1VT的基極。因此，必須有最小負(fù)載電流，若負(fù)載不能保證不開路時，可在輸出端接入假負(fù)載電阻 R。 1VT 的基極電流 Bi 一旦減小，集電極峰值電流 cpi 也減小，但同時 ont 變短。這種電路如 圖 27所示，不需要的基極電流分量流經(jīng) 2VT ， 對于輸入電壓與輸 出電流變動時，保持輸出電壓恒定。 1VT 的基極電流是這些電流的合成電流。對于 RCC 方式，開關(guān)晶體管的集電極電流峰值 cpi 是決定電源的輸出功率之值，它由開關(guān)晶體管基極電流 Bi 與晶體管的蓄積時間 tsg 決定。另外，這與變壓器設(shè)計以及輸出二極管和輸出電容的選用也有關(guān)系。 根據(jù)式，有： onp tVTPI ?? ???121 2? （ 2– 6） ? ?onontV tTVN ???12 （ 2– 7） ponon I tVTIV tVL11022211 2 ????? ??? ? （ 2– 8） 18 這些等式可改寫為： ???????? ????1221 12 VVNPI p ? （ 2– 9） 111 VLIt pon ?? （ 2– 10） 22112 PILT p? ??? ? （ 2– 11） 占空比 TtD on? ,它是 RCC 設(shè)計時決定電路特性的重要參數(shù)。從 ont 轉(zhuǎn)換到 oft 瞬間，初級側(cè)線圈的安匝相等原理仍成立，因此，若變 壓器初級側(cè)能量全部傳遞 給次級側(cè) ，則： pp ININ 2211 ??? （ 2– 1） 匝比 N 為： 12NNN? （ 2– 2） 17 電感 2L 與 1L 之比是與繞組匝數(shù)平方成正比例，即： 122122 LLNNN ?????????? （ 2– 3） 傳遞給次級側(cè)能量就變?yōu)檩敵龉β?。這期間 ,輸出二極管 1VD 中無電流 ,因此 ,變壓器初級側(cè)不產(chǎn)生相互作用。輸入電壓 1V 是輸入交流電壓經(jīng)整流的直流電壓。 RCC 的基本電路 如圖 21 所示 ,電壓和電流波形如 圖 22 所示。 4） 采用磁放大器的隔離方式。 3） 脈寬控制與磁放大器地混合控制方式。 2． 按 DC/DC 變換器地工作方式分 1） 隔離型有通 /通方式、通 /斷方式、中心抽頭方式、半橋方式和全橋 14 方式、諧振方式。要減小這種變化，卻極大地影響著反饋放大器地增益與頻率特性，一般為 ms 數(shù)量級。 開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出阻抗為： 13 ArrR LD??? 10 式中， Dr 為整流器的等效串聯(lián)電阻， Lx 為電抗器 L 的直流電阻。 14 開關(guān)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定度 12 開關(guān)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定度比串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源低，對于輸入電壓的變化，串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源的輸出電壓幾乎不變，而開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出電壓的變化比串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源達(dá) 310 倍左右。 13 開關(guān)電源的基本構(gòu)成 開關(guān) 電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。 （ 4） 交流適配器 便攜式電子設(shè)備的興起，使得交流適配器的市場越來越大。 （ 3） 控制技術(shù) 在有些開關(guān)電源產(chǎn)品中，以模擬方式控制輸出電壓，并以數(shù)字方式進(jìn)行開關(guān)，同時穩(wěn)定輸出電壓，而在于繼續(xù)擴(kuò)展應(yīng)用范圍，以實現(xiàn)節(jié)約電力、放寬輸入電壓范圍（適應(yīng)各國不同的市247。作為實現(xiàn)這 種軟開關(guān)方式的手段，有諧振開關(guān)電源技術(shù)和部分諧振型開關(guān)電源技術(shù)，而后者 10 很可能會成為今后開關(guān)電源采用的主流技術(shù)。 對于薄膜電容器，用戶需要的是阻抗低、承受紋波電流大而且體積小的品種，并且要求符合安全標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2） 平滑電容 對于鋁電解電容，采用聚吡咯或 有機(jī)半導(dǎo)體的固體電解質(zhì)技術(shù)，已經(jīng)有所進(jìn)步。 （ 4） 雙變換器方式 9 這是一種傳統(tǒng)的電路方式。成本低，但體積大而且笨重，僅適用于一些對體積和重量沒有嚴(yán)格要求的產(chǎn)品。這時，降低損耗的方法就是使通過基片磁芯的磁通和通過繞組的電流均勻。其中，也有 采用同步整流。 諧振、軟開關(guān)等方式 的開關(guān)電源已實用化了，其中，可變頻率的電流諧振開關(guān)電源已率先實用化。然而，采用 FET 時，由于管內(nèi)二極管的恢復(fù)特性與變壓器漏感等的影響，提高頻率是有限的，對于目前的技術(shù)，開關(guān)頻率為 300KHZ 左右 。 （ 2） 軟開關(guān)的應(yīng)用與同步整流 諧振或者軟開關(guān)等方式可有效降低伴隨著高頻化帶來地?fù)p耗。 12 開關(guān)電源的新技術(shù) 7 ⒈ 微型 化技術(shù) （ 1） 開關(guān)頻率與損耗 決定開關(guān)電源體積的主要因素是電抗器、變壓器等磁性器件和平滑電容器。 開關(guān)穩(wěn)壓電源的主要 問題是電路比較復(fù)雜，輸紋波電壓較高，瞬態(tài)響應(yīng)差等。而且在輸入電壓發(fā)生變化時，始終能保持穩(wěn)壓電路的高效率，因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源能適用于電網(wǎng)電壓波動比較大的地區(qū)。為了趕上和超過世界先進(jìn)技術(shù)水平，國內(nèi)很多單位正在研制和應(yīng)用，不斷地向高頻化、線路簡單化和控制電路集成化方向發(fā)展。另外，采用高頻鐵氧體磁芯與準(zhǔn)晶質(zhì)超急冷磁芯作為主變壓器的磁芯也需要研制。 有效利用磁性元件對于提高開關(guān)電源技術(shù)是極其重要的。這種工作方式稱為諧振開關(guān)方式，目前正在研制中。為提高開關(guān)頻率必須減小開關(guān)損耗，隨之需要采用高速開關(guān)元件。 電子裝置地小型輕量化關(guān)鍵是供電電源的小型輕量化，因此，需要盡可能地降低電源電路中的損耗。 開關(guān)電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達(dá) 70 ∽ 95％，穩(wěn)壓器體積小、重量輕 ，調(diào)整管功率損耗較小，散熱器也隨之減小。這種傳統(tǒng)的串聯(lián)穩(wěn)壓器，調(diào)整管總是工作于放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的。 調(diào)試部分包括電路的焊接和調(diào)試，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題的解決。 1 小型開關(guān)電源設(shè)計 2 ABSTRACT This paper mostly describes the whole design and debugging of the minitype switched voltage regulator power, which is posed of six parts. The second part wrote about the element and the third part wrote about the design step of minitipe switched power. The model includes import loop, output loop, feedback loop, control loop and the design of transformer. The latter includes hardware debugging and experiment results analyzing. After experimentation, I think out the relations among output voltage, import voltage, duty ratio and switched frequency and also the relations of import current, transformer coil ratio and the output current. In addition, I put forward relevant methods by myself for many problems which are met with during the course of the experimentation. Keywords: switched power 、 regulated power、 transformer 摘要 本設(shè)計主要描述小型開關(guān)電源的整個設(shè)計和調(diào)試過程 ，本文包括六個主要部分， 第一部分介紹開關(guān)電源的發(fā)展?fàn)顩r。 最后一部分主要是硬件部分的調(diào)試?，F(xiàn)在一般應(yīng)用的串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。由于調(diào)整管上損耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器。所以開關(guān)電源的應(yīng)用也受到一定限制。 目前市售的開關(guān)電源中采用雙極型晶體管時，開關(guān)頻率高達(dá) 100KHZ；采用 MOSFET 時，開關(guān)頻率達(dá) 500KHZ。然而，對于 MHZ 以上地開關(guān)工作頻率可利用諧振電路，加在開關(guān)兩端地電壓或通過開關(guān)地電流為正弦波，這樣，減少開關(guān)損耗地同時可抑制浪涌電壓。利用諧振現(xiàn)象使開關(guān)損耗接近于零，消除電壓或電流浪涌，零電壓或零電流開關(guān)諧振變換 器也研制成功。開關(guān)電源的高頻化也需要采用非晶磁芯的吸收電路。 6 目前，世界各國正在大力研制新型開關(guān)電源，因這是節(jié)約能源的重大舉措。 ② 穩(wěn)壓范圍寬 當(dāng)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入的交流電壓在 150 ～ 250 V范圍內(nèi)變化時，都能達(dá)到很好的穩(wěn)壓效果，輸出電壓的變化在 2％以下。當(dāng)穩(wěn)壓電路、高壓電路、負(fù)載等出現(xiàn)故障或短路使，能自動切斷電源，其保護(hù)功能靈敏、可靠。高效率等的需