【正文】 ，那么它輸出恒定電流變化范圍 ? ?1 ~ 1 5outO WUIAR?? 因此可以實(shí)現(xiàn) 10A 恒流輸出的。它把回路電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并與基準(zhǔn)電壓 Uref在放大器中進(jìn)行比較放大，然后將其送至調(diào)整管 VT 的基極，驅(qū)動(dòng)調(diào)整管 VT 對輸出電流 IO變化進(jìn)行補(bǔ)償校正。 整流二極管 VD1選擇 根據(jù)單端正激式變換器（ ）公式，在 VT1截止時(shí)承受最大壓降為 ? ?21 3 4 2 2 0 3 228V D i nNU U VN? ? ? ? 流過整流二極管的最大電流、有效值為（二次則占空比 D 為 ）分別為： max 10DOI I A?? () ? ?0 0 .4 2 1 0 6 .5DRmsI D I A? ? ? ? () 而選擇取整流二極管額定電流 IF時(shí)，應(yīng)按流過的電流有效值 IDRms 計(jì)算值選取的，并留有一定裕度，還要考慮散熱條件，通常選取 ? ?1. 5 1. 5 6. 5 9. 75F D R m sI I A? ? ? ? 可以選擇肖特基二極管 IN5825,最大承受電壓 UDS 40V,額定電流為 15A.,trr＜ 續(xù)流二極管 VD2選擇 續(xù)流二極管 VD2上的反向電壓 UVD2與輸出變壓器次級(jí)電壓的最大值是相同的。它的最高承受電壓為 900V，允許最大電流為 ，而功率損耗是 40W，是上面功率最小損耗的。輸出脈動(dòng)電壓fU?雖要根據(jù) I? 和輸出電容器的等效串聯(lián)電阻 SER 確定，但一般規(guī)定為輸出電壓的 %～ %范圍。 初級(jí)線圈的匝數(shù)則是 21 4 210 .1 9 3NN N? ? ? 18 確定 1219, 4NN??。下面開關(guān)電源設(shè)計(jì)步驟流程圖 輸入整流與濾波 變壓器 整流、續(xù)流與濾波 穩(wěn)壓恒流輸出 反饋網(wǎng)絡(luò) 保護(hù)電路 控制器 μ pc1094C 功率開關(guān)管 驅(qū)動(dòng) VCC 地線 16 圖 變壓器設(shè)計(jì) 圖 變壓器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，將電能從一個(gè)電路傳輸?shù)搅硪浑娐返碾姶叛b置，是電源設(shè)備中的關(guān)鍵部件之一。高頻變壓器是開關(guān)電源設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件之一，在電路回路中起到電器隔離、變壓、儲(chǔ)能、變流或者是變阻等作用的 。由此可知，在控制開關(guān) K關(guān)斷瞬間，當(dāng)變壓器次級(jí)線圈回路負(fù)載開路時(shí)，變壓器次級(jí)線圈回 路會(huì)產(chǎn)生非常高的反電動(dòng)勢。 我們再來分析控制開關(guān) K關(guān)斷期間的情況。因此，有些場合在不影響對正、負(fù)半波電壓的理解時(shí)，或占空比不確定時(shí)，我們也習(xí)慣地把正、負(fù)半波稱為正、負(fù)半周。一般單激式變壓器開關(guān)電源在 一個(gè)工作周期之內(nèi)，只有半個(gè)周期向負(fù)載提供功率（或電壓）輸出。 變壓器式開關(guān)電源 變壓器開關(guān)電源的最大優(yōu)點(diǎn)是，變壓器可以同時(shí)輸出多組不同數(shù)值的電壓，改變輸出電壓和輸出電流很容易，只需改變變壓器的匝數(shù)比和漆包線截面積的大小即可；另外，變壓器初、次級(jí)互相隔離，不需共用同一個(gè)地。圖 111b中Ui是開關(guān)電源的輸入電壓， Uo是開關(guān)電源輸出的電壓， Up是開關(guān)電源輸出的峰值電壓， Ua是開關(guān)電源輸出的平均電壓。 串聯(lián)式開關(guān)電源也有人稱它為斬波器，由于它工作原理簡單，工作效率很高，因此其在輸出功率控制方面應(yīng)用很廣。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面簡稱變壓器開關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種 ；根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來分，還可以分成更多種 下面我們先對串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式等三種最基本的開關(guān)電源工作原理進(jìn)行簡單介紹，其它種類的開關(guān)電源也將逐步進(jìn)行詳細(xì)分析。 按 TRC 控制原理，有三種方式： 6 1． 脈沖寬度調(diào)制（ PulseWithModulation,縮寫為 PWM） 開關(guān)周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。 逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分 輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。與傳統(tǒng)光源不同，白光 LED需要專用恒流電源驅(qū)動(dòng)才能使其高效持續(xù)地工作。 3．第 7周～第 10周：焊接出各主要功能模塊并進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題并對原理圖做進(jìn)一步的修改。而功率開關(guān)管是由控制器 PWM 控制它的導(dǎo)通時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖寬度從而也實(shí)現(xiàn)占空比大小調(diào)節(jié) 的。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源。 要求對恒流開關(guān)電源的輸入 整流與濾波電路，高頻變壓電路，整流續(xù)流與濾波電路，穩(wěn)壓恒流電路，保護(hù)電路，反饋電路，功率開關(guān)，控制電路幾個(gè)模塊進(jìn)行仔細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成畢業(yè)論文（ ）。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、 節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。 采用的主要部件是 高頻變壓器 ， 在電路 回路中起到電器隔離、變壓、儲(chǔ)能、變流或者是變阻等作用的。 6．第 16周：論文文本打印， 交老師審閱，進(jìn)一步修改完善。 設(shè)計(jì)初衷 ........................................................ 15 開關(guān)電源設(shè)計(jì)步驟 ................................................ 16 變壓器設(shè)計(jì) ....................................................... 17 輸出濾波器設(shè)計(jì) .................................................. 19 復(fù)位電路計(jì)算 ..................................................... 21 功率開關(guān)選擇 ..................................................... 22 輸出二極管選擇 .................................................. 23 恒流輸出電路設(shè)計(jì) ................................................ 24 緩沖吸收電路設(shè)計(jì) ................................................ 26 控制電路設(shè)計(jì) .................................................... 27 PCB 板布線 ...................................................... 30 ....................................................................................................................................30 致謝 ......................................................................................................................................31 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................32 4 1 開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)思路 開關(guān)電源的基本工作原理圖 開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件（如晶體管、場效應(yīng)管、可控硅閘 流管等），通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地 “ 接通 ” 和 “ 關(guān)斷 ” ，讓電子開關(guān)器件對輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn) DC/AC、 DC/DC 電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。 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。 2 幾種基本類型的開關(guān)電源 開關(guān)電源的分類 開關(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。這樣，控制開關(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 。 并聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理 并聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理比較簡單，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)式開關(guān)電源作為 DC/DC升壓電源應(yīng)用最廣。一般當(dāng)占空比 D小于或等于 時(shí)， i（ 0） = 0，由此可以求得流過儲(chǔ)能電感 L的最大電流 ILm為： 式中 Ton 為控制開關(guān) K 接通的時(shí)間。 變壓器開關(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。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關(guān)電源輸出電壓波形的特點(diǎn)。 如果用 1 來表示變壓器初級(jí)線圈電流產(chǎn)生的磁通量，用 2來表示變壓器次級(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)生的磁場方向總是相反，則在控制開關(guān) K接通期間，由流過變壓器初、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 。 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)生無限高的反電動(dòng)勢，反電動(dòng)勢又會(huì)產(chǎn)生無限大的電流，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)線圈中的電流來約束的。當(dāng)開關(guān)電源工作于正激時(shí)，開關(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)開關(guān)電源工作于反激時(shí)，開關(guān)變壓器的工作原理相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能電感。反饋電路可以是電壓反饋，也可以是電流反饋，它是通過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。 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。 輸出濾波器的設(shè)計(jì) 在開關(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 。 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。 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。 圖 是恒流控制反饋系統(tǒng)圖。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。這些過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。 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。 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分壓比來確定的。 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)。 由于有上面理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在此進(jìn)行仿真測量也有事