【正文】 壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。 整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。 輔助電源 實(shí)現(xiàn)電源的軟件（遠(yuǎn)程）啟動(dòng)，為保護(hù)電路和控制電路（ PWM 等芯片）工作供電。改變接通時(shí)間 onT 和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為 “時(shí)間比率控制 ”（ TimeRationControl,縮寫為 TRC）。 2 幾種基本類型的開(kāi)關(guān)電源 開(kāi)關(guān)電源的分類 開(kāi)關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。 根據(jù)開(kāi)關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開(kāi)關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源、并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源、變壓器式開(kāi)關(guān)電源等三大類。這樣，控制開(kāi)關(guān) K 不停地 “ 接通 ” 和 “ 關(guān)斷 ” ，在負(fù)載兩端就可以得到一個(gè)脈沖調(diào)制的輸出電壓 uo 。所以，串聯(lián) 式開(kāi)關(guān)電源屬于降壓型開(kāi)關(guān)電源。 并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的工作原理 并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的工作原理比較簡(jiǎn)單，工作效率很高，因此應(yīng)用很廣泛，特別是在一些小電子產(chǎn)品中，并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源作為 DC/DC升壓電源應(yīng)用最廣。圖 111a 中 Ui是開(kāi)關(guān)電源的工作電壓， L 是儲(chǔ)能電感， K 是控制開(kāi)關(guān)， R是負(fù)載。一般當(dāng)占空比 D小于或等于 時(shí)， i（ 0） = 0，由此可以求得流過(guò)儲(chǔ)能電感 L的最大電流 ILm為： 式中 Ton 為控制開(kāi)關(guān) K 接通的時(shí)間。因此，并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源經(jīng)常用于高壓脈沖發(fā)生電路。 變壓器開(kāi)關(guān)電源采用變壓器把輸入輸出進(jìn)行電器隔離的最大好處是，提高設(shè)備的絕緣 強(qiáng)度，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可以減輕 EMI 干擾，并且還容易進(jìn)行功率匹配。 所謂單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源，是指開(kāi)關(guān)電源在一個(gè)工作周期之內(nèi)，變壓器的初級(jí)線圈只被直流電壓激勵(lì)一次。輸出電壓正半波的面 積與負(fù)半波的面積完全相等，這是單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓波形的特點(diǎn)。但為了與占空比不等于 ，我們有時(shí)特別把占空比不等于 時(shí)的電壓波形稱為正、負(fù)半波。 如果用 1 來(lái)表示變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通量，用 2來(lái)表示變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通量，由于變壓器初、次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是相反，則在控制開(kāi)關(guān) K接通期間，由流過(guò)變壓器初、次級(jí)線圈電流在變壓器鐵心中產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)的總磁通量 為： 其中變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 1還可以分成兩個(gè)部分，一部分用來(lái)抵消變壓器次級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通 2，記為 10，另一部分是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通，記為 Δ 1 。 由此可知，在控制開(kāi)關(guān) K接通期間，正激式開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)輸出電壓的幅值只與輸入電壓和變壓器的次 /初級(jí)變壓比有關(guān)。 如果變壓器鐵心中的磁通 產(chǎn)生突變，變壓器的初、次級(jí)線圈就會(huì)產(chǎn)生無(wú)限高的反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)又會(huì)產(chǎn)生無(wú)限大的電流，而電流在線圈中產(chǎn)生的磁力線又會(huì)抵制磁通的變化，因此，變壓器鐵心中的磁通變化，最終還是要受到變壓器初、次級(jí)線圈中的電流來(lái)約束的。 圖 116a單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓 uo 等于： 由（ 167）式可以看出，當(dāng) t = 0 時(shí)，即： K關(guān)斷瞬間，輸出電壓有最大值： 14 （ 168）式中的 Up就是反擊式輸出電壓的峰值，或輸出電壓最大值。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于正激時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理基本相同；當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于反激時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器的工作原理相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能電感。輸入整流濾波電路其作用是把電網(wǎng)存在雜波過(guò)濾，也是通過(guò)整流得到輸出所需要的直流電壓。反饋電路可以是電壓反饋，也可以是電流反饋，它是通過(guò)輸出端取樣的電流電壓值與控制器基準(zhǔn)電流電壓值相比較，起到反饋傳遞作用。開(kāi)關(guān)電源功能模塊如下所示： 輸入 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)總是先進(jìn)行總體考慮，然后對(duì)電源各部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，接下來(lái)就是設(shè)計(jì)總體和輔助功能，最后進(jìn)行測(cè)試和設(shè)計(jì)優(yōu)化的。 最低的次級(jí)電壓 U2min 為 ? ?m a x m a x2 m i n m a xO L fonU U U TU t? ? ?? （ ） 設(shè) m a x 0 .2 , 0 .5LfU V U V??(設(shè)定肖特基二極管 )，則 ? ?2 m in 1 5 .5 0 .2 0 .5 5 3 8 .62 .1UV? ? ??? 初、次線圈計(jì)算 輸入直流電壓 U1 的最小值使用按輸出電路計(jì)算求得的 U1min 值。根據(jù)線圈計(jì)算公式則， 2 m in m a x2 3 8 .6 2 .1 3 .70 .2 1 1 1onmUtN BS? ?? ? ??? （ ） 因而次級(jí) N2 = 4，式中 Bm為磁心的磁通密度（ T）； S 為磁心的有效截面積（ mm2）。 輸出濾波器的設(shè)計(jì) 在開(kāi)關(guān)電源中帶磁心的電感器，一般采用電感線圈 Lf 與輸出濾波電容器Cf 構(gòu)成的 “L”型濾波器如右圖 。 輸出濾波電容的確定 19 輸出電容器的選定取決于輸出脈動(dòng)電壓控制在多少毫伏。 濾波器電阻設(shè)計(jì) 要想不是輸出扼流圈的電流中斷而直接使用時(shí)，可以假設(shè)電阻值為 dR ? ?2 2 1 5 152Od LUR I? ?? ? ? ?? 則假設(shè)電阻 dR 電耗為 rdW ? ? ? ?2 215 1515ord dUWWR? ? ? 復(fù)位電 路計(jì)算 復(fù)位電路如圖 所示。 根據(jù)單端正激式變換器計(jì)開(kāi)關(guān)管 VT 1承受最大電壓公式得 : 圖 ? ?11 m a x3 211 1 2 2 0 1 . 1 2 5 9 728V T i nNV V VN?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?????? () 流過(guò) MOSFET 開(kāi)關(guān)管最大電流為 ? ?21 41 0 1 . 9 021d s O NI I AN? ? ? ? ? 22 功率 MOSFET 表 [2] 型號(hào) 最大承受電壓VDS（ V） 最大電流ID（ A） 最大功率損耗PD（ W） 封裝型號(hào) 導(dǎo)通最大電阻值 RDS（ ON） ??? 典型值Typ 最大值 Max 正向降 VGS（ V） 正向電流ID（ A） 2SK34532 700 10 80 TO3P(N)IS 10 5 2SK2603 800 3 100 TO220AB 10 2SK2883 800 3 75 TO220FL/SM 10 2SK2605 800 5 45 TO220(NIS) 10 2SK2884 800 5 100 TO220FL/SM 10 2SK2604 800 5 125 TO3P(N) 10 2SK2746 800 7 150 TO3P(N) 10 2SK2606 800 8 85 TO3P(N)IS 10 2SK2607 800 9 150 TO3P(N) 10 2SK3301 900 1 20 PWMOLD 10 2SK2845 900 1 40 DP 10 2SK2733 900 1 60 TO220AB 10 2SK2718 900 40 TO220(NIS) 10 2SK2608 900 3 100 TO220AB 10 根據(jù)下面功率 MOSFET 表 ，可以選擇 東芝 2SK2718 型號(hào)。 選擇二極管時(shí)要注意選擇反向恢復(fù)時(shí)間 trr 快的二極管。 選用正向壓 降 VDF小的整流二極管； 選用反向恢復(fù)時(shí)間 trr整流二極管； 選用正向恢復(fù)電壓 VFRm整流二極管； 選用反向漏電流 IR小整流二極管。 圖 是恒流控制反饋系統(tǒng)圖。 圖 恒流控制反饋系統(tǒng)圖 圖 是恒流電源常用電路，其中采樣電阻 RS串聯(lián)在功率回路里，作為回路電流的采樣元件。MC7815 為三端固定 式集成穩(wěn)壓器， RL為 LED 二極管負(fù)載電阻， RW 為可調(diào)電阻器。 當(dāng)電路中電壓或者是負(fù)載發(fā)生變化時(shí)， MC7815 用改變自 身壓差來(lái)維持通過(guò)負(fù)載的電流不變的。這些過(guò)電壓尖峰脈沖的出現(xiàn)不但危及功率器件的工作安全性，而且形成很強(qiáng)的電磁干擾 噪聲。 控制電路設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓穩(wěn)流電源的主回路工作狀態(tài)，由 控制回路來(lái)完成，控制回路在主回路中隊(duì)電壓或者電流取樣，作為控制回路的輸入，其輸出控制主回路達(dá)到預(yù)定工作狀態(tài)。 振蕩器 振蕩器的振蕩頻率 fosc有接在引腳 6 上的定時(shí)電阻器 R17與接在引腳 5 上的定 時(shí) 電 容 器 C15 決定的。它們是接到引腳 3 上的，在正常情況下，引腳 3 上電壓低于 200mV。 最大占空比的設(shè)定和軟啟動(dòng) 最大占空比是由電阻器 R1 R15分壓比來(lái)確定的。格局元器件的位置可以確定 PCB 連接器各個(gè)引腳的安排。 按 邏輯速度分割 當(dāng)需要在電路板上布置快速、中速和低速邏輯電路時(shí)，高速的器件應(yīng)按放在緊靠邊緣連接器范圍內(nèi)，而低速邏輯和存儲(chǔ)器，應(yīng)放在遠(yuǎn)離連接器范圍內(nèi)。從方案初步構(gòu)想，再到搜索與查閱大量相關(guān)資料，再到最后提出方案可行性，到理論設(shè)計(jì)，這一過(guò)程，都做出最大努力。 由于有上面理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在此進(jìn)行仿真測(cè)量也有事實(shí)依據(jù)。 31 參考文獻(xiàn) [1] 張占松，蔡宣三 . 開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì) [M] . 北京：電子工業(yè)出版社， 2021: 712， 1830 [2] 曲學(xué)基，王增福，曲敬凱 . 穩(wěn)定電源電路設(shè)計(jì)手冊(cè) [M] . 北京：電子工業(yè)出版社， 2021： 36， 5558,223 [3] 李金伴，李捷輝，李捷明 . 開(kāi)關(guān)電源技術(shù) [M] .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021： 47 [4] Marty Brown（英） 著 . 徐德鴻，沈旭，楊成林，周鄧燕 譯 . 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南 [M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 36， 1923 [5] 沙占友 . 新型單片開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù) [M] . 北京：電子工業(yè)出版社，2021： 103105 [6] 李定宣 . 開(kāi)關(guān)穩(wěn)定電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M] . 北京：中國(guó)電力出版社， 2021： 8088 [7] 童詩(shī)白，華成英 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M] . 北京：高等教育出版社， 2021：501517 [8] 楊克俊 . 電磁兼容原理與設(shè)計(jì)技術(shù) [M] . 北京：人民郵電出版社， 2021：137147 [9] 王兆安，黃俊 . 電力電子技術(shù) [M] . 北京，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 4366 [10] 伊勇，李林凌 . 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