【文章內(nèi)容簡介】 34 脈寬調(diào)制電路解析 35 福州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 4 輸出電壓檢測電路解析 35 輸出電路解 析 35 過壓保護電路解析 36 整機電路工作過程解析 36 第五章 整機電路測試與結(jié)果分析總結(jié) 37 整機電路測試 37 輸出負載不變，輸入電壓變化時 37 輸入電壓不變，輸出負載變化時 41 測試結(jié)果分析 43 測試總結(jié) 44 結(jié)論 45 謝辭 46 參考文獻 47 附錄 1 POS 機的開關電源原理圖（ ， 34W） 48 附錄 2 性能測試表 49 開關電源應用 —— POS 機的電源設計 5 第 一 章 緒論 目前空間技術(shù)、計算機、通信、雷達、電視機及家用電器中的電源已經(jīng)漸漸地被開關電源取代?，F(xiàn)在一般應用的串 聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源，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，這種穩(wěn)壓器的缺點是承受過載和短路的能力差，效率低，一般只有 35％ ～ 60％。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。 開關電源的調(diào)整管工作在開關狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達 70％～ 95％，穩(wěn)壓器體積小，重量輕，調(diào)整管功率損耗小，散熱器也隨之減小。此外，開關頻率工作在幾十千赫，濾波電感、電容可用較小數(shù)值的元件。允許的環(huán)境溫度也可以大大提高。但是，由于調(diào)整元件的控制電路比 較復雜，輸出的紋波電壓較高，瞬態(tài)響應較差。所以開關電源的應用也受到一定限制 ]1[ 。 開關電源的發(fā)展及方向 開關電源的發(fā)展經(jīng)歷了從線性電源、相控電源到開關電源的發(fā)展歷程，由于開關電源具有功率轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)壓范圍寬、功率密度比大、重量輕等優(yōu)點，從而取代了相控電源，成為通信電源的主體，并向著高頻小型化、高效率、高可靠 性 的方向發(fā)展。計算機控制、計算機通信和計算機網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和完善提供了外部條件，使其發(fā)展逐步實現(xiàn)少人值守，直至無人值守 ]2[ 。 線性 穩(wěn)壓 電源 每一種電子產(chǎn)品，除非它本身自帶有電池供電，否則都需要將外部 220V（或 110V）交流市電轉(zhuǎn)換成某一特定大小的直流電來為其供電 ， 即 AC/DC 變 換器。 一直以 來在 AC/DC變 換器中線性 穩(wěn)壓 電源被廣泛使用，其中的一個 主要 原因是由于它的電路 結(jié)構(gòu)簡單，用到的器 件少，價格便宜。電路通常由變壓器、 全波整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路 組成 ，如圖 11 所示 。 在線性穩(wěn)壓電源中，電壓調(diào)整部分的晶體管等電子器件是工作于放大狀態(tài)，其作用相當于一個阻值大小受誤差電壓控 制的可變電阻。所以，負載電流是持續(xù)不斷地流過電壓調(diào)整管的，其上的功率損耗使得線性穩(wěn)壓電源只有 35％～ 60％的轉(zhuǎn)換效率。 因此線性穩(wěn)壓電源需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器 。另外，由于線性穩(wěn)壓電源中變壓器是工頻變壓器，其工作頻率低，所以體積大，重量大，而且由于頻率低，線路中所使用到的濾波電容和電感體積也很大 所以， 線性穩(wěn)壓電源的主要 問題就是：功耗大、效率低、體積大、重量大 ，所以在便捷式電子產(chǎn)品，如筆記本電腦，儀器儀表中不適合使用線性穩(wěn)壓電源 ]3[ 。 福州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 6 圖 11 線性穩(wěn)壓電路原理圖 開關 電源 開關電源 原理框圖如圖 12所示，由基本輸入電路、變換電路、控制電路 、保護回路和輸出 電路等構(gòu)成。 它與線性穩(wěn)壓電源的主要區(qū)別在于電壓調(diào)整管控制電路部分。在開關電源 中，電壓調(diào)整管部分的電子器件是工 作于開關狀態(tài) ， 它的導通和 關斷時間受檢測電路檢測到的誤差電壓控制。這一部分是開關穩(wěn)壓電路的 核心，一般由脈沖產(chǎn)生電路、脈沖寬度（或頻率） 調(diào)制電路、電子開關電路及脈沖整流濾波電路等幾部分組成。 檢測電路通過對輸出直流電壓的取樣并與基準電壓進行比較放大，可以得到一個反映輸出電壓變化的誤 差控制電壓送到控制電路。控制電路根據(jù)誤差電壓大小調(diào)整輸出脈沖的寬度（或頻率）來控制電 壓調(diào)整管的導通與關斷時間，最終使輸出電壓達到穩(wěn)定， 這就是開關電源 電路穩(wěn)定輸出電壓的基本原理。 由于其電壓調(diào)整管工作于開關狀態(tài)，功耗小，而且變壓器工作頻率高，體積小，電路發(fā)熱低，使用到的散熱片也小，使得開關電源效率高，可達 70％～ 95％，而且體積小、重量輕，特別適合便攜式電子產(chǎn)品使用。 圖 12 開關電源的基本構(gòu)成 線性穩(wěn)壓電源與開關 電源比較 經(jīng)過上面簡單的介紹 ，我們可以得出線性穩(wěn)壓電源與開關 電源的各種性能比較 如下表12 所示。 開關電源應用 —— POS 機的電源設計 7 表 12 線性穩(wěn)壓電源與開關 電源的比較 類 型 線性穩(wěn)壓電源 開關 電源 效率 低（ 35％～ 60％） 高（ 70％～ 95％） 尺寸 大 小 重量 重 輕 電路 結(jié)構(gòu) 簡單 復雜 穩(wěn)定度 高（ ％～ ％） 普通（ ％～ 3％） 紋波（ pp） 小（ ～ 10mV） 大（ 10～ 200mV） 暫態(tài)反應速度 快（ 50μ s～ 1ms） 普通（ 500μ s～ 10ms） 輸入電壓范圍 輸入電壓范圍大時，效率降低，無直流輸入自由度 輸入電壓范圍很寬，亦可直流輸入， 100V/200V共用亦可 成本 低 普通 EMI 干擾 無 有 開關 電源的分類 開關 電源有多種分類。按電源啟動方式可分為自激式開關電源和他激式開關電源；按 儲能電感（脈沖變壓器）與負載連接方式可分為串聯(lián)型開關電源和并聯(lián)型開關電源；按控制開關管的導通方式可分為調(diào)寬型開關電源和調(diào)頻型開關電源。 近幾年來在開關電源的設計上不斷改進和完善，出現(xiàn)了幾種類型開關電源的組合，如自激并聯(lián)調(diào)頻 式 開關電源 、自激串聯(lián)調(diào)頻式開關電源 、自激并聯(lián)調(diào)寬式開關電源、自激串聯(lián)調(diào)寬式開關電源、他激串聯(lián)調(diào)寬式 開關電源及他激調(diào)頻式開關電源等。同時 ，還出現(xiàn)了主、副多個開關電源、 PWM（從取樣誤差放大到脈寬調(diào)制器電路）諧振式開關電源、多環(huán)路控制自激式開關電源及多開關管的橋式變換器開關電源等。 開關 電源的優(yōu)越性 開關 電源的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在： （ 1） 功耗小。 由于開關管功率損耗小，因而不需要采用大散熱器。功耗小使得電子設備內(nèi)溫升也低，周圍元件不會因長期工作在高溫環(huán)境下而損壞，這有利于提高整個電子設備的可靠性和穩(wěn)定性。 （ 2） 穩(wěn)壓范圍寬。 當開關 電源輸入的交流電壓在 150～ 250V 范圍內(nèi)變化時，都能達到很好的穩(wěn)壓效果，輸出電壓的偏差在 2%以下。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 電源能適用于電網(wǎng)電壓波動比較大的地區(qū)。 （ 3） 體積小、重量輕。 開關 電 源可將電網(wǎng)輸入的交流電壓直接整流，再通過高頻變壓器