【導(dǎo)讀】是指輸出電流恒定的開關(guān)電源。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)。[1]張占松，蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2021:7-12，[15]唐偉新.一種恒流型白光LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[D].成都：電子科技大學(xué)，2021.二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。與控制器基準(zhǔn)電流電壓值相比較，起到反饋傳遞作用。信息在調(diào)整電路電流電壓的輸出的，輸出電流盡可能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。整體電路是將頻率為50Hz、220V的市電交流電壓經(jīng)過主電路輸入整流。[4]MartyBrown（英）著.徐德鴻，沈旭，楊成林，周鄧燕譯.開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南[M].

　　

【正文】 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。根據(jù)單端正激式變換器公式 [6]得 : ? ?22 m a x1 4 2 2 0 4 221V D i nNU U VN? ? ? ? ? 流過它方向電流 Ir一般看作與 IO大致相同的，即 Ir=Io=10A.. 可選擇低損耗二極管 MBR1545 作為續(xù)流二極管它參數(shù)為， Uds=45V, IO=15A,trr＜ . 24 恒流輸出電路設(shè)計(jì) 恒流輸出原理 任何電源要實(shí)現(xiàn)恒流功能，均需對(duì)電源的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)取樣，與電流設(shè)置值即參考值進(jìn)行比較，經(jīng)負(fù)反饋放大調(diào)節(jié)（ P、 PI、 PID）。線性串聯(lián)穩(wěn)壓是調(diào)節(jié)調(diào)整管的壓降，而開關(guān)電源是調(diào)節(jié)變換器的脈寬（或占空比），維持輸出電流的恒定。 圖 是恒流控制反饋系統(tǒng)圖。圖中 Iref是電流設(shè)置基準(zhǔn)； CR 是電流 PI調(diào)節(jié)； Kfi是電流取樣反饋系數(shù)； RS、 Ro 是電流取樣電阻和負(fù)載電阻。該系統(tǒng)采用是電流模式控制，可以檢測(cè)變換器輸出電流，適當(dāng)?shù)剡x取反饋系數(shù) Kfi, 通過 P（比例）、 PI（比例積分）、 PID（比例積分微分器）實(shí)現(xiàn)恒流控制。在反饋系數(shù)不變情況下，也可以通過改變電壓或電流實(shí)現(xiàn)恒流值控制。 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。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(duì)輸出電流 IO變化進(jìn)行補(bǔ)償校正。就可以實(shí)現(xiàn)恒流輸出的。 圖 恒流電源原理圖 CR PWM DC/DC變換器 整流濾 波 Iref Kref If 25 恒流輸出計(jì)算 恒流輸出電路是采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒流源電路構(gòu)成如 39 圖所示。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。 圖 恒流輸出電路 工作原理：固定式集成穩(wěn)壓器工作在正常狀態(tài)，在輸出 2 和公共端 3 之間接一電位器 RW，從而形成一固定恒流源。調(diào)節(jié) RW， 可以改變電流的大小，其輸出電流為 OUTOqWUIIR???????? 式中 Iq 為 MC7815 的靜電流，小于 10mA。當(dāng) RW 較小即輸出電流較大時(shí)，可以忽略 Iq。 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 身壓差來維持通過負(fù)載的電流不變的。 設(shè) RW=1~15? 時(shí)，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。 緩沖吸收電路設(shè)計(jì) 在開關(guān)電源中，由于變壓器的漏感、布線的引線電感存在、開關(guān)管在關(guān)斷瞬 26 間會(huì)產(chǎn)生很高的電壓尖峰脈沖。整流快速恢復(fù)二極管由于存在存儲(chǔ)效應(yīng)，反向恢復(fù)過程中也會(huì)出現(xiàn)很高的反向恢復(fù)地碾壓尖峰脈沖。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。為此必須在功率器件兩端設(shè)計(jì)尖峰電壓緩沖吸收電路。緩沖電路圖如 39 圖 （紅色框內(nèi)是緩沖電路） 從緩沖電路中均有電容器元件，電容器的端電壓不能突變，當(dāng) MOSFET 功率開關(guān)管關(guān)斷是形成尖峰電壓脈沖能量轉(zhuǎn)移到電容器中儲(chǔ)存，然后電容器的儲(chǔ)能通過電阻消耗或返回電源，起到緩沖吸收電壓尖端作用。而輸出二極管兩端產(chǎn)生的反向浪涌電壓同時(shí)也受到限制，這樣因此反向浪涌電流就會(huì)隨之而減少，以及減少損耗和可能出現(xiàn)振蕩。 控制電路設(shè)計(jì) 開關(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)?？刂苹芈范鄶?shù)采用脈沖寬度調(diào)制器（ PWM）。而下面采用是 μPC1094C控制電路圖如 310a 所示，下面是它結(jié)構(gòu)圖與及引腳功能表 。 27 圖 μPC1094C芯片圖 表 μPC1094 引腳功能 引腳號(hào) 功 能 引腳號(hào) 功 能 1 死區(qū)時(shí)間控制 8 電源電壓 2 反饋 9 輸出晶體管集電極 3 過流閉鎖控制 10 輸出級(jí)輸出 4 懸空 11 輸出晶體管發(fā)射極 5 定時(shí)電容器 12 懸空 6 定時(shí)電阻器 13 通 /斷控制時(shí)間 7 接地 14 基準(zhǔn)電壓 下圖 是控制 IC 芯片與外部電路連接視圖，組成所需要設(shè)計(jì)功能或參數(shù)。 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。當(dāng) ? ? ? ?1 7 1 51 0 , 4 7 0R k C p F? ? ?時(shí)振蕩頻率? ?200oscfk??。 啟動(dòng)電路 啟動(dòng)電路由接在引腳 8 上 R14接上外部電源為芯片工作提供 Vcc=15V電源，而接在引腳 9 上是通過 R10接在外部電路提供集電極電壓。 28 限流電路 過流保護(hù)電路由 R1 R19 、 C16組成。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。當(dāng)出現(xiàn)過流時(shí)，引腳 3 上的電壓超過 200mV 的正負(fù)閥值，輸出級(jí)被鎖定為低電平，下個(gè)脈沖周期來之前，過流閉鎖器復(fù)位，對(duì)下個(gè)周期的過電流進(jìn)行檢測(cè)，限制脈沖寬度。 圖 μPC1094C芯片外接電路圖 過電壓保護(hù)電路 過電壓保護(hù)電路由光電耦合器 PC R16組成的 。當(dāng)輸出電壓超過 15V 時(shí)，光電耦合器 PC1動(dòng)作，經(jīng)過引腳 2 接入反饋電壓電路，使輸出級(jí)鎖定為低電平。 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。為了防止變壓器的磁飽和， 當(dāng)電源電壓剛啟動(dòng)時(shí)，與 R14并聯(lián)的電容器 C14上電壓不能突變，引腳 1 上電壓為 UREF,占空比為最大的。 29 輸出電壓控制電路 輸出電壓可通過調(diào)節(jié) R R R7組成分壓電路確定的： ? ?5671 1 5O R E FRRU U VR???? ? ? ????? （ ） PCB 板布線 在畫 PCB 布線時(shí)， 應(yīng)先確定元器件的位置，然后布置地線、電源線、再安排高速 信號(hào)線，最后考慮低速信號(hào)線 [8]。（ PCB 原理圖見附錄） 元器件的位置應(yīng)按電源電壓、數(shù)字及模擬電路、速度快慢、電流大小等進(jìn)行分組，以免相互干擾。格局元器件的位置可以確定 PCB 連接器各個(gè)引腳的安排。所有連接器應(yīng)安排在 PCB 的一側(cè)，盡量避免從兩側(cè)引出電纜，減少共模輻射。 電源 在考慮安全條件下，電源線應(yīng)盡可能近地線，減小差模輻射的環(huán)面積，也有助于減小電路的交擾。 時(shí)鐘線、信號(hào)線和地線位置 信號(hào)線與地線距離較近，形成的環(huán)面積較小；這樣才合理的。 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)。這樣對(duì)共阻抗耦合、輻射和交擾的減小都是有利的。 應(yīng)避免 PCB 導(dǎo)線的不連續(xù)性 1）、跡線寬度不要突變； 2）、導(dǎo)線不要突然拐角 。 30 結(jié)束語(yǔ) 本畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)題目是節(jié)能型開關(guān)電源，主要是針對(duì) LED 照明應(yīng)用的電源。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)，這一過程，都做出最大努力。 首先在恒流開關(guān)電源設(shè)計(jì)這部分，從電源技術(shù) 要求到開關(guān)電源設(shè)計(jì)步驟，在到變壓器設(shè)計(jì)，然后到濾波器的設(shè)計(jì) …… 最后到恒流輸出設(shè)計(jì)。這些細(xì)小環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)都是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈龀隹煽啃詫?shí)驗(yàn)理論數(shù)據(jù)。從市電輸出 220V 到變壓器降到16V左右輸出，從功率開關(guān)管脈寬調(diào)節(jié)占空比到輸出功率 150W、輸出恒流 10A設(shè)計(jì)，都做精密計(jì)算與檢測(cè)的。 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)。在仿真測(cè)量中，主要是對(duì)輸入市電值與波形圖測(cè)試、功率開關(guān)管觸發(fā)脈沖波形測(cè)試、變壓器經(jīng)過整流后二次直流電壓測(cè)試、輸出恒流電流測(cè)試以及輸出功率等參數(shù)測(cè)試。在這此仿真測(cè)試中，測(cè)量技術(shù)參數(shù)（見 仿真測(cè)試部分）均符合本畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)技術(shù)要求，也達(dá)到要求理想的效果，進(jìn)一步證實(shí)該方案可行性與理論分析正確性。 同時(shí)由于本人的水平有限，對(duì)其中的某些關(guān)鍵問題并未能進(jìn)行深入的分析研究，文中的不足之處，敬請(qǐng)各位老師和讀者指正。 31 參考文獻(xiàn) [1] 張占松，蔡宣三 . 開關(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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