【正文】 緣材料。綜合考慮各方面的問(wèn)題，設(shè)計(jì)高頻變壓器，該變壓器的具體指標(biāo)如下：(1)電路形式：半橋；(2)工作頻率f：40kHz；(3)變換器最高輸入電壓Uinmax：DC340V；(4)變壓器最低輸入電壓Uinmin：DC270V；(5)輸出電壓：DC25V，電流100mA，全波整流,輸出電壓：DC35V，電流1A，全波整流；(6)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通壓降+線路壓降?U1：忽略不計(jì)；(7)整流二極管導(dǎo)通壓降+線路壓降?U2：；(8)變壓器允許溫升：50 oC；(9)選用磁芯材料及規(guī)格：EI型鐵氧體磁芯；該電路的參數(shù)設(shè)計(jì)如下：(1)根據(jù)磁芯材料和輸入功率，選擇E133磁芯。結(jié)構(gòu)常數(shù)YC=3161．412x105cm2，散熱表面積Ae=40．8cm2，有效截面積St=，平均匝長(zhǎng)lm=8．3， mm。(2)E133磁芯的中心柱面積Ae=18cm(3)單向最佳磁感應(yīng)強(qiáng)度擺幅Bopt=Φ/Ae=；(4)由于開(kāi)關(guān)管結(jié)構(gòu)為半橋式，導(dǎo)通期間磁感應(yīng)強(qiáng)度增量?B=2Bopt，則?B=.(5)輸入電壓幅值忽略輸入線路壓降和開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通壓降，則Up2=310V(6)次級(jí)繞組電壓幅值Up2=25+=Up3=35+=(7)次級(jí)電流有效值：Ip2=1AIp3=0．1A 第四章 控制電路設(shè)計(jì)控制電路部分主要以控制輸出電壓為目的，同時(shí)控制輸出電流。以下是對(duì)控制電路進(jìn)行的具體設(shè)計(jì)?？刂齐娐芬獙?shí)現(xiàn)以下功能：(1)通過(guò)控制，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，要求保證兩個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度要高等，使正、反向平均磁通相等，不產(chǎn)生偏磁；起動(dòng)時(shí)，一定要限制脈寬，即必須要軟起動(dòng)，使脈寬在啟動(dòng)最初若干個(gè)周期中慢慢上升；防止直通：(2)輸入與輸出要隔離；(3)輸出電壓穩(wěn)定；圖41 控制電路結(jié)構(gòu)框圖控制電路結(jié)構(gòu)框圖如圖41所示，PWM控制部分實(shí)現(xiàn)占空比大范圍可調(diào),即輸出電壓大范圍可調(diào)，為了防止晶體管直通，占空比要小于45％。因此選擇TL494做為控制電路的主要元件。TL494是一種性能優(yōu)良的電壓驅(qū)動(dòng)型脈寬調(diào)制器件，可作為單端式、推挽式、全橋式、半橋式開(kāi)關(guān)電源控制器，被廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源中，是開(kāi)關(guān)電源的核心控制器件。TL494的集成電路內(nèi)集成有一個(gè)振蕩器OSC、兩個(gè)比較器(死去時(shí)間控制比較器和PWM比較器)、一個(gè)觸發(fā)器FF、兩個(gè)與門和兩個(gè)或非門、一個(gè)或門、一個(gè)+5V基準(zhǔn)電源，兩個(gè)NPN輸出功率放大用開(kāi)關(guān)晶體管[16]。圖42 TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖42是TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，以下按引腳的順序介紹各腳的功能及有關(guān)參數(shù)。1腳：誤差放大器的同相輸入端，耐壓值41V。2腳：誤差放大器的反向輸入端，耐壓值41V。3腳：反饋端，用于誤差放大器輸出信號(hào)的反饋補(bǔ)償。4腳：死區(qū)時(shí)間控制端，通過(guò)給該端施加0～，可使占空比在49%～0之間變化，從而控制輸出端的輸出。5腳：振蕩器的定時(shí)電容端。6腳：振蕩器的定時(shí)電阻端。7腳：接地端。8腳：為第一路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的集電極(耐壓值41V、最大電流250mA)。9腳：為第一路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的發(fā)射極(耐壓值41V、最大電流250mA)。10腳：為第二路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的發(fā)射極(耐壓值41V、最大電流250mA)。11腳：為第二路脈寬調(diào)制方波輸出晶體管的集電極(耐壓值41V、最大電流250mA)。12腳：電源輸入端，極限電壓41V，低于7V電路不啟動(dòng)。13腳：輸出方式控制端，當(dāng)13腳與14腳相連時(shí)為推挽方式輸出，當(dāng)13腳與地相連時(shí)兩管為并聯(lián)方式輸出。并聯(lián)輸出時(shí)，兩管的發(fā)射極與發(fā)射極可相連，集電極和集電極可相連，并聯(lián)后輸出電流可達(dá)400mA。14腳：基準(zhǔn)5V電壓輸出，用于為各電路提供基準(zhǔn)電壓值，最大電流10mA。15腳：比較放大器的反向輸入端，耐壓值41V。16腳：比較放大器的同向輸入端，耐壓值41V。基準(zhǔn)電壓VREF由集成控制器TL494內(nèi)部的穩(wěn)壓電源提供，其值為5V，鋸齒波振蕩器0SC產(chǎn)生的鋸齒波頻率，由集成控制器芯片TL494外接的電阻、電容來(lái)設(shè)定，其關(guān)系是f=。誤差放大器的輸出電壓Vl加到PWM比較器的同相輸入端和鋸齒波電壓進(jìn)行比較。當(dāng)鋸齒波電壓高于電壓Vl時(shí)，PWM比較器輸出一方波電壓V2．電壓V2通過(guò)或門輸出方波電壓V3，方波電壓V3通過(guò)或非門輸出方波電壓V4和V5，去驅(qū)動(dòng)IGBT導(dǎo)通。當(dāng)輸出電壓Vo的絕對(duì)值減小時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通占空比k也就增大。當(dāng)輸出電壓V。的絕對(duì)值升高，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通占空比減小，從而實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制的目的。圖43為TL494各級(jí)電壓波形。圖43 TL494各級(jí)波形圖控制電路中多處要用到基準(zhǔn)電壓，利用14腳的標(biāo)準(zhǔn)電壓5V，分壓到所需控制角 基準(zhǔn)典電壓由于在電源上電瞬間主回路和控制回路中各處電位不確定，需一定的時(shí)間之后才能穩(wěn)定下來(lái)，所以在上電瞬間晶體管不能有導(dǎo)通信號(hào)，對(duì)應(yīng)此要求，在控制電路設(shè)計(jì)上電延時(shí)軟啟動(dòng)電路。此設(shè)計(jì)是應(yīng)用TL494的4腳死區(qū)控制實(shí)現(xiàn)的。，TL494輸出的方波占空比為零，而電阻電容充電過(guò)程的中間段接近線性，在上電瞬間R2上的電壓約為5V，之后隨著電容的充電R2上的電壓逐漸降低，直至設(shè)定的死區(qū)控制電壓為止。由于死區(qū)控制電壓一般較低，軟起動(dòng)過(guò)程的時(shí)間主要由R2和C決定。調(diào)整R2?？梢栽O(shè)定TL494輸出的占空比。圖45 時(shí)間控制電路反饋信號(hào)由分壓電阻和電流采樣電阻得到。選用精密大功率小阻值電阻。本電源設(shè)定如下：1腳為誤差放大器的同相輸入端。由+35V輸出電壓0P2經(jīng)電位器R4及分壓電阻R5取樣送入1腳。2腳為誤差放大器的反相輸入端。從14腳輸出的5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)兩個(gè)5．1K?電阻Rl、R2得到2．5V的電壓，與1腳電壓進(jìn)行比較。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，1腳取樣電壓成比例升高，誤差放大器輸出高電平，通過(guò)IC內(nèi)部比較器控制輸出脈寬減小，以使35V電壓下降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。3腳為誤差放大器輸出的引出端。外接電容Cl、C2，電阻R3組成的頻率校正網(wǎng)路，以防止放大器發(fā)生自激。圖46 反饋電路 TL494的比較放大器的反向輸入端，在該電源中作為過(guò)流保護(hù)取樣輸入。OPl從+35v輸出電壓中，取樣負(fù)電壓，送入15腳。同時(shí)14腳5V電壓經(jīng)民、R7分壓，也送入15腳。正常負(fù)載時(shí)負(fù)電壓輸出較小，兩反向電壓相加，結(jié)果有1V電壓加在反向輸入端，誤差放大輸出低電平，對(duì)脈寬控制無(wú)作用。如果產(chǎn)生過(guò)載或者短路，負(fù)整流電壓升高，使加在15腳的電壓變成負(fù)值，則誤差放大器輸出高電平，使脈寬受控變小。由于比較放大器同相輸入端是接地的，一旦15腳電壓為負(fù)，電路產(chǎn)即動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)輸出脈沖由減小脈寬到并閉的保護(hù)過(guò)程。由于腳和15腳的保護(hù)功能，該電源可以開(kāi)路。電源程序可以實(shí)現(xiàn)短路自動(dòng)保護(hù)，排除短路路后又自動(dòng)恢復(fù)。 第五章 LED布陣及系統(tǒng)調(diào)試布局首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元件的位置時(shí)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。對(duì)于電位器等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在Ep锘,J板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。盡可能用寬線。尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。焊盤(pán)焊盤(pán)中,DTL要比器件引線直徑稍大一些。焊盤(pán)太大易形成虛焊。PCB及電路抗干擾措施印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，電源線設(shè)計(jì)根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。系統(tǒng)組合、調(diào)試過(guò)程要驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果。在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種為題，有些是設(shè)計(jì)不全面造成的，但大部分問(wèn)題是人為和偶然因素造成的。為了盡量減少非設(shè)計(jì)性原因造成的元器件損失和時(shí)間的浪費(fèi)，系統(tǒng)試驗(yàn)應(yīng)有序的逐步進(jìn)行，現(xiàn)將調(diào)試過(guò)程分模塊，分別是控制電路調(diào)試、自激他激調(diào)試、系統(tǒng)開(kāi)環(huán)閉環(huán)調(diào)試。在核對(duì)電路板焊接正確的基礎(chǔ)上，檢查各電源對(duì)地之間的絕緣電阻。首先斷開(kāi)控制電路和主電路之間的聯(lián)系，檢查TL494工作狀況乜引。一切正常后，從穩(wěn)壓電源輸出+20V電壓給控制電路芯片TL494，用示波器觀察8腳和ll腳輸出脈沖，調(diào)整6腳振蕩電阻，使振蕩頻率為40kHz。，如不合適，則調(diào)整4腳分壓電阻。斷開(kāi)主電路的副級(jí)輸出25V，用直流穩(wěn)壓電源器提供+25V電壓給TL494,觀察主電路輸出。全部電路連接好，主電路上電，觀察輸出電壓。輸出一路為35V直流，另一路輸出25V提供給TL494電源。紋波為20mY，符合本論文要求。LED陣列發(fā)光正常。 致 謝論文完成的前提是曹玲玲老師給我提供了舒適的工作、學(xué)習(xí)環(huán)境，并給予我悉心的關(guān)懷與指導(dǎo)。在些表示衷心地感謝。曹玲玲老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格，使我深受啟發(fā)；開(kāi)發(fā)的同時(shí)，和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。半年時(shí)間內(nèi)，我除基本學(xué)會(huì)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)外更重要的是學(xué)到了兢兢業(yè)業(yè)，奮發(fā)向上的精神，這種精神是我今后人生前進(jìn)道路上的一種力量。所以我再次感謝老師和我的同學(xué)們。參考文獻(xiàn)[1] 崔元日,(28)[2] ,能源工程,2004。1~2[3] ，福建建設(shè)科技, 2007,(3),59~60[4] 王聲學(xué),吳廣寧,蔣偉,邊珊珊,李生林。LED原理及其照明應(yīng)用，燈與照 2006,(30):32~35 [5] 劉有源，,武漢理工大 學(xué)學(xué)報(bào),2003,23[6] ,現(xiàn)代顯示,2008 , (1) : 39 ~42[7] 王兆安,北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2000[8] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華等．LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社 2006 ,1[9] —白光LED 2003，46 48[10] 李金伴,李捷輝,，北京化學(xué)工業(yè)出版社 2006[11] ，電源技術(shù)應(yīng)用,2005,9(8)；43 ~48[12] ，中國(guó)照明電 器，2005 , (11): 14 ~15[13] ，電子元器件應(yīng)用，：2005[14] 王占慶,，中國(guó)照明電器， 2006[15] 張占松, 北京電子工業(yè)出版社 2004 [16] 北京科技技術(shù)出版社 2001[17] [18 ,電氣技術(shù), 2006,5[19] 于軍,翟玉文,吉林化工學(xué)院 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