【正文】 穩(wěn)定輸出電壓值的目的。開關(guān)電源的負(fù)載變換瞬態(tài)響應(yīng)主要由輸出端 LC 濾波器的特性決定，所以可以通過提高開關(guān)頻率、降低輸出濾波器LC 的方法來改善瞬態(tài)響應(yīng)特性。由于開關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，從而使重量只有同容量線性電 源的 1/5,體積也大大縮小了。合理設(shè)計(jì)開關(guān)電源電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬，并保證開關(guān)電源的高效率。由于開關(guān)電源的工作頻率高，一般在 20kHz 以上，因此濾波元件的數(shù)值可以大大減小，從而減小功耗；特別是，由于功率開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低， 周圍元件不致因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞，因此采用開關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。它和電源的誤差放大、反饋調(diào)節(jié)電路的增益以及占空比調(diào)節(jié)范圍有關(guān)。 （ 3） 效率 η：電源輸出功率 Po 與輸入功率 Pi 的比值。這個(gè)電壓值越小，表示電源的輸出性能越好。它主要和反饋調(diào)節(jié)回路的增益及頻響特性有關(guān)。 開關(guān)電源的分類 現(xiàn)在，電子 技術(shù)和應(yīng)用迅速的發(fā)展，對(duì)電子儀器和設(shè)備的要求是：在性能上，更加安全可靠；在功能上，不斷地增加；在使用上，自動(dòng)化程度要越來越高；在體積上，要日趨小型化。 常見的開關(guān)穩(wěn)壓電源分類方法有已下幾種： 1．按激勵(lì)方式劃分 （ 1）它激式 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 它激式開關(guān)電源必須 有一個(gè)振蕩器，用以產(chǎn)生開關(guān)脈沖來控制開關(guān)管，使開關(guān)電源工作，輸出直流電壓。 開關(guān)管兼作振蕩器中的振蕩管，電路形式如圖 13（ d）所示 2．按調(diào)制方式劃分 （ 1）脈沖調(diào)制型 振蕩頻率保持不變， 通過改變脈沖寬度來改變和調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，有時(shí)通過取樣電路，耦合電路等構(gòu)成反饋閉環(huán)回路，來穩(wěn)定輸出電壓的幅度。 （ 2）諧振型 開關(guān)晶體管與 LC 諧振回路將直流變成標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，電路形式類似于自激式。 （ 2）并聯(lián)型 儲(chǔ)能電感并聯(lián)在輸入與輸出電壓之間，電路形式如圖 13（ b）所示。 7．按輸入與輸出電壓大小劃分 （ 1）升壓式 輸出電壓比輸入電壓高，實(shí)際 就是并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。電路還從輸出電壓取樣，經(jīng)過比較、放大，控制脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，用以控制調(diào)整開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間的長(zhǎng)短和開關(guān)的工作頻率，最后達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，電路的過壓保護(hù)電路也是依據(jù)這一部分所提供的取樣信號(hào)來進(jìn)行工作的，斬波型電路形式如圖 13（ e）所示。 （ 2）集成電路式 整個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源電路或電路的一部分是由集成電路組成的，這種集成電路通常為厚膜電路。 10．按電路的輸出取樣樣式分類 （ 1）直接輸出取樣開關(guān)電源 直接輸出取樣開關(guān)電源在光電耦合器尚未應(yīng)用時(shí)，主要在串聯(lián)開關(guān)電洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 源上使用；在光電耦合器應(yīng)用后，開始在變壓器耦合并聯(lián)開關(guān)電源上使用。盡管電路的激勵(lì)方法、輸出直流電壓的調(diào)節(jié)手段、儲(chǔ)能電感的連接方式、開關(guān)管的器件種類以及串并聯(lián)結(jié)構(gòu)各不相同，但是它們最后總可以歸結(jié)為串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源這兩大類。但是，當(dāng)頻率提高以后，對(duì)整個(gè)電路中的元器件又有了新的要求，高頻電容、開關(guān)管、開關(guān)變壓器、儲(chǔ)能電感等都會(huì)出現(xiàn)新的問題，近一步研制適應(yīng)高頻率工作的有關(guān)電路元器件，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第二困難。但是，在一些精密電子儀器中，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，卻使它不能得到使用。但是，它離人們的要求、應(yīng)用的價(jià)值還差 得很遠(yuǎn)，體積、重量、效率、抗干擾能洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 力、電磁兼容性以及使用的安全性都不能說是十分完美。開關(guān)電源使用的磁芯、電解電容及整流二極管燈都很笨重，也是耗能的主要根源。 (4) 軟件問題。 (5) 生產(chǎn)工藝問題。這就是開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)。往往設(shè)計(jì)的開關(guān)電源在試驗(yàn)室中式成功的，一到生產(chǎn)線上進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)各種問題。 (2) 開關(guān)器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí) (通態(tài) )阻抗很小，接近于短路，管壓降接近于零，電流由外電路決定；阻斷時(shí)阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，管子兩端電壓由外電路決定。在主電路和控制電路之間，需要 一定的中間電路對(duì)控制電路的信號(hào)進(jìn)行放大，這就是開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 開關(guān)晶體管 電力場(chǎng)效應(yīng)管 MOSFET MOSFET 分 P 溝道耗盡型、 P 溝道增強(qiáng)型、 N 溝道耗盡型和 N 溝道增強(qiáng)型 4 種類型。MOSFET 在大功率開關(guān)電源中用作開關(guān)，比雙極型功率晶體管具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 MOSFET 具有負(fù)的電流溫度系數(shù)，可以避免熱不穩(wěn)定性和二次擊穿，適合在大功率和大電流條件下應(yīng)用。 MOSFET 的主要缺點(diǎn)是導(dǎo)通電阻（ RDS( ON)）較大，而且具有正溫度系數(shù)，用在大電流開關(guān)狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)通損耗較大，開啟門限電壓 VGS(th)較高（一般為 2~4V），要求驅(qū)動(dòng)變壓器繞組的匝數(shù)比采用雙極型晶體管多 1 倍以上。 R 的阻值一般為60~200Ω。當(dāng)MOSFET 的柵極驅(qū)動(dòng)電壓突然降到門限電壓時(shí)， MOSFET 由導(dǎo)通突變?yōu)榻刂梗龢O管 BC557 加速了 ID 的跌落，為 MOSFET 起到加速作用。 ② 輸入阻抗高，柵極驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。 ⑤ 開關(guān)速度快，關(guān)斷時(shí)間短。 二極管 二極管在電子電路中用得較多，功能各異。以下介紹幾種二極管的特點(diǎn)及檢測(cè)方法。在開關(guān)電源的過壓保護(hù)、反饋控制系統(tǒng)中常用到硅二極管，如 1N414 1N4448。 (4) 反向恢復(fù)時(shí)間 trr：小于 10ns。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 1．穩(wěn)壓二極管的分類 穩(wěn)壓二極管分低壓和高壓兩種。它的穩(wěn)壓性能好，體積小，價(jià)格便宜。 3．穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)如下： ① 穩(wěn)定電壓 VZ。溫度越高，穩(wěn)壓誤差越大。 ② 平均整流電流 Id：這時(shí)選用二極管的又一個(gè)主要指標(biāo)。 2．檢測(cè)方法及選用原則 ① 檢測(cè)方法：利用萬用表的電阻檔或數(shù)字萬用表的二極管檢測(cè)檔，能夠檢查二極管的單向?qū)щ娦?，并測(cè)出正向?qū)▔航?；用兆歐表能測(cè)出反向擊穿電壓。 光電耦合器 光電耦合器（ Optical Coupler， OC）也叫光電隔離 器（ Optical Isolationg，OI），簡(jiǎn)稱光耦。光電耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向信號(hào)傳輸，輸入端和輸出端完全實(shí)現(xiàn)了隔離，不受其他任何電氣干擾和電磁干擾，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。 實(shí)際上，光電耦合器有晶體管、達(dá)林頓、可控硅、磁效應(yīng)管等多種輸出形式。 1． 光耦合器的性能特點(diǎn)及其抗干擾作用 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào)，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。光電耦合器的隔離電阻很大、隔離電容很?。s幾個(gè) pF），所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。在開關(guān)電源 中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。 2． 光耦合器的技術(shù)參數(shù) 主要有發(fā)光二極管正向壓降 FV 、正向電流 FI 、電流傳輸比 CTR、輸入級(jí)與輸出級(jí)之間的絕緣電阻、集電極 發(fā)射極反向擊穿電壓 (BR)CEOV 、集電極發(fā)射極飽和壓降 CE(sat)V 。其公式為： OF( / )1 0 0 %CTR I I? （ 21） 采用一只光敏三極管的光耦合器， CTR 的范圍大多為 20%～ 300%（如4N35），而 PC817 則為 80%～ 160%，達(dá)林頓型光耦合器（如 4N30）可達(dá)100%～ 5000%。線性光耦合器的 FCTR I? 特性曲線具有 良 好的 線 性度 ， 特別 是 在傳 輸 小信 號(hào) 時(shí) ，其 交 流電 流 傳輸 比( /CTR IC IF? ? ? ?)很接近于直流電流傳輸比 CTR 值。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(hào) (高、低電平 )，可以用于單片機(jī)的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數(shù)。光耦合器的電流傳輸比 (CTR)的允許范圍是 50%～ 200%。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從 Vref（ ）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 RKA 圖 26 TL431 的外觀和管腳 自動(dòng)恢復(fù)開關(guān) 自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)（ Resettable Swithing， RS）又叫自動(dòng)恢復(fù)保險(xiǎn)絲，它是一種過流保護(hù)器件。當(dāng)電路電流超過最大設(shè)計(jì)值或發(fā)生短路故障時(shí)，電流增加，導(dǎo)電鏈產(chǎn)生的熱量時(shí)聚合物從晶狀體狀態(tài)變?yōu)榉蔷铙w狀態(tài)，立即將電路電流切斷，對(duì)電路起到保護(hù)作用。通常，將自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)串接在低壓直流輸出端，此時(shí)交流輸入端的保險(xiǎn)管可省去。 （ 2）過流后自動(dòng)恢復(fù)能力的檢查 在直流穩(wěn)壓電源輸出端，將自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)與電流表串聯(lián)，要求穩(wěn)壓電源的輸出電流必須大于自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)的電流容量 IH。觀察電流表，如果一段時(shí)間后電流表上的電流讀數(shù)升到一 定值，這段時(shí)間就是自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)的自動(dòng)恢復(fù)時(shí)間。 (3) ? ：耗散系數(shù)，指 熱敏電阻的溫度每變化 1℃所消耗功率的相對(duì)變化量（ mW/℃ ）。如果電路輸入電壓超高，熱敏電阻就會(huì)發(fā)熱，其電阻值降低，對(duì)輸入電流分流。但是，由于電阻功耗上升，電源效率下降。這就是熱敏電阻對(duì)軟啟動(dòng)的作用。由于行頻的差別較大，轉(zhuǎn)換顯示模式的同時(shí)，行輸出級(jí)的供電電壓必須改變。如果不改變開關(guān)電源的輸出電壓，不僅僅 是行幅增大，還要損壞顯示管，但此時(shí)降低的只是行輸出級(jí)的供電，而其他各組供電必須保持不變。 圖 31 總電路結(jié)構(gòu)圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 電路模塊設(shè)計(jì) 啟動(dòng)與濾波電路 圖 32 啟動(dòng)與濾波電路 如圖 32 所示，市電輸入首先經(jīng) C901 和 L901 組成的共模濾波器，對(duì)開關(guān)電源和市電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向隔離，以避免開關(guān)脈沖通過電網(wǎng)輻射干擾電腦主機(jī)和其他電器。為了避免連續(xù)使用溫升過高，在顯示器中常用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 NTC 作為濾波電容充電的限流電阻。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 DC/AC 變換電路 圖 33 DC/AC 變換電路 如圖 33 所示，開關(guān)電源的初級(jí)部分由 Q92 和 T901 構(gòu)成自激振蕩型DC/AC 變換電路，電阻 R90 R902 作為 Q92 的啟動(dòng)偏置電路。 電源的行供電 45V 電壓輸出后，經(jīng) R95 R96 RP 91 分壓得到 ～ 的取樣電壓，送到 TL431 的控制極。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 反饋與保護(hù)電路 圖 34 反饋與保護(hù)電路 如圖 34 所示， Q91的另一作用是開關(guān)管 Q92 過流限制。 R903 和 C909 構(gòu)成 Q91的延遲導(dǎo)通電路，如果 Q92 電流只瞬間增大， R906 上壓降對(duì) C909 充電，因電流峰值過后， C909尚未充滿電，所以 Q91 不會(huì)導(dǎo)通。行逆程期間，其極性為①端正，②端負(fù)。如果輸出級(jí)故障使行電流增大，則開關(guān)電源輸出電壓達(dá)不到額定值，以實(shí)現(xiàn)過電流狀態(tài)的降電壓保護(hù)，避免過電流危害行輸出級(jí)和開關(guān)電源。 Q95 截止，使取樣電路分壓電阻R960、 RP92 斷開，取樣電路由 R957 與 R96 RP 91 之比設(shè)定。 5V 的供電。 開關(guān)電源設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)計(jì)算 該電路的充電時(shí)間常數(shù) τ=R901C913= 410 910? = 510? uc=Us(1 1е?? ) （ 31） 式中 uc=， Us=8V，帶入方程可解得 t= （ 32） 因而可以得到該信號(hào)的頻率 ?=。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，自始至終都得到了導(dǎo)師辛伊波老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)心。在此，我對(duì)尊敬的導(dǎo)師吳蓉老師表示衷心的感謝。 (3) System getting information is not only the mathematical information, more important is to text symbols, images, graphics, sounds, etc, all kinds of information. 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 Intelligent control is in the process of development, there still exist many problems of further researches: (1) Explore a new intelligent control theory。 (5) Of the intelligent control system. 2. Nonlinear Control (Nonlinear Control) Nonlinear control is the theory of plex control of an important basic problem, but also a difficult subject, the development of linear system with almost parallel. The development of the no