【正文】 感謝曾經給予我?guī)椭母魑煌瑢W，他們對我的鼓勵是我完成論文的精神力量。其次我要感謝大學三年來所有的授課老師，正是由于他們的培養(yǎng)教育，我才能對會計有了全新的認識和系統(tǒng)的了解，才能讓我順利完成該文，這些老師執(zhí)著敬業(yè)、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及為人師表的典范將會在工作中不斷鼓勵我前行。洛陽理工學院畢業(yè)設計論文謝 辭首先要感謝我的論文指導老師劉國良老師，劉老師在論文的選題、收集材料、修改等方面給予了我很大的幫助，在老師的悉心指導下，本篇論文得以順利完成。對開關電源這一設計過程有了充分的認識，進行了很好的鍛煉。另外對電子技術有了新的更高的認識，尤其是對它的實際運用有了較全面的認識。但是，對于開關電源的元器件計算及選型沒有深入涉及。先后設計出該開關電源的濾波、整流、反饋等電路及外圍電路，并用Protel軟件進行了電路圖的繪制。然后，再將它們連接成為一個系統(tǒng)。開關電源的設計需要對電子技術有較熟練的掌握。圖46 開關電源原理37 結　論設計此類高性價比的開關電源，不僅要掌握各種TOP Switch系列產品的工作原理和應用電路，還必須了解有關通用及特種半導體器件、模擬與數(shù)字電路、電磁兼容、熱力學等多方面的知識。光耦起著傳送誤差信號和電氣隔離的作用，反饋繞組電壓經D7整流和C1濾波后對光耦的三極管提供偏壓。之所以選擇這一路作為反饋回路，主要是它輸出的電壓低、電流大，反饋后穩(wěn)壓效果更好。4. 反饋部分反饋回路采用“光耦PC817＋TL431”。在MOSFET導通時，初級極性上正下負，D6反接截止；在MOSFET截止瞬間，初級極性則變?yōu)樯县撓抡?，此時尖峰電壓就被D5吸收掉。在功率MOSFET關斷瞬間，高頻變壓器初級漏感會產生尖峰電壓，同時還會產生感應電壓（即反向電動勢），與直流輸入電壓一起疊加至TOP226Y內部開關管的漏極上。3. 變壓器部分總共有7路電壓信號的變換和輸出。即輸出電壓經RR7分壓后與TL431的基準電壓比較，得到的誤差電壓通過影響Q1的導通程度來改變輸出電壓，最終使其穩(wěn)定。在D11一路，R8限流、濾波，經ZD1穩(wěn)壓和CE15濾波后輸出。首先二極管D8～D12對次級線圈電流整流，當電流為正時，電流通過DDD12并輸至濾波電路部分，在DD11處截止），當電流為負時剛好相反，原因是DD11兩路輸出負電壓。之后電流由單相整流橋整流，由正弦交流變?yōu)橹绷鳌Ｕ９ぷ鲿rRV1阻值很大，可以認為是斷路對電路無影響；當遇雷擊時，阻值瞬間變小，造成短路，保護后面電路。CN1接220V交流電，CN2為DVD面板開關。該電源共使用4片集成電路：TOP226Y單片開關電源（IC1）；線性光耦合器PC817A（IC2）；可調式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431（ICIC4）。 7. 文件保存及打印輸出　 最后的步驟是文件保存及打印輸出。 5. 調整線路　 將初步繪制好的電路圖作進一步的調整和修改，使得原理圖更加美觀。 3. 旋轉零件　 用戶根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫里取出放置到圖紙上，并對放置零件的序號、零件封裝進行定義和設定等工作。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復雜程度而定的，設置合適的圖紙大小是設計好原理圖的第一步。在國內PROTEL軟件較易買到，有關PROTEL軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎。3. 在次級繞組產生的電壓或電流尖峰用串聯(lián)電容吸收，使輸出的電壓電流效果更好。2. 由于交流電壓經整流濾波后得到直流高壓，加在TOPSwitch的漏極上。正常工作時，壓敏電阻的阻值極大，相當于斷路，不起作用。1. 為保證開關電源的正常工作，在輸入端串聯(lián)一熔斷絲，防止整個電路被燒毀。先?。?00Ω，則由式（13），可得＝52Ω。根據(jù)TL431的特性知，、和之間存在以下關系： （12）式中 ——TL431參考端電壓，；——TL431輸出電壓先?。?0K，則由式（12）算得＝50K。從TL431的技術參數(shù)可知，～37V，陰極工作電流在1～100mA內變化，一般選20mA即可，不但可穩(wěn)定工作，又能提供一部分死負載。圖45 TOP Switch占空比與控制電流的關系為使PWM線性調節(jié)，控制腳電流應在2～6mA之間，而是受光耦二極管電流控制的，由于PC817A是線性光耦，二極管正向電流在3mA左右時，三極管的集射電流在4mA左右，而且集射電壓在很寬的范圍內線性變化。電路利用輸出電壓與TL431構成的誤差比較器，通過光耦PC817A線性關系的電流變化控制TOP Switch的,從而改變PWM寬度，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。本設計采用可調式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431加線形光耦PC817A構成反饋回路，可使電壓調整率達到177。它能主動抑制開關噪聲的產生。，它是近年來問世的一種超小型的非晶合金磁性材料，又叫磁珠電感。對輸出濾波電容，ESR（等效串聯(lián)阻抗）和紋波電流是它的兩個重要參數(shù)。選取的原則是根據(jù)最大反向峰值電壓。輸出整流二極管的開關損耗占系統(tǒng)損耗的1/6多，是影響開關電源效率的主要因素，它包括正向導通損耗和反向恢復損耗。本設計中VD1 采用反向擊穿電壓為200V 的TVS (瞬態(tài)電壓抑制器) P6KE200 , VD2 采用反向耐壓為600V 的超快恢復二極管BYV26C。圖44中VD1 和VD2 構成的箝位電路可防止高壓對TOP226Y的損壞, VD1 與VD2 的選擇由反射電壓V OR 決定。 箝位保護電路設計當TOP226Y的功率MOSFET 管由導通變?yōu)榻刂箷r, 在高頻變壓器T 的初級繞組上會產生尖峰電壓和反射電壓, 其中尖峰電壓是由于高頻變壓器存在漏感而形成, 它與直流高壓和反射電壓疊加后很容易損壞MOSFET 管。6. 計算氣隙長度 （410）式中 ——氣隙長度(mm) ——常數(shù)，4π107H/m。4. 計算原邊繞組最大峰值電流 （46） 是主功率開關管的開通時間，（f=100k）.5. 計算初、次級繞組匝數(shù)初級繞組匝數(shù)為： （47） 為變壓器磁通變化量，一般取10003000G。2. 計算最大占空比 （44）式中 ——次級反射到初級的反射電壓，取135V； ——MOSFET的漏－源極通態(tài)電壓，取10V。根據(jù)計算的AP選取余量大些的磁芯既可。因此，它既是變壓器又是儲能電感，具體設計如下：1. 選磁芯反激變換器的功率比較小，一般選用鐵氧體材料的磁芯，其功率容量(Ap)計算公式如下公式： （43）式中 ——變壓器磁芯的有效截面積（cm2）； ——變壓器磁芯的窗口面積（cm2）； ——變壓器的標稱輸出功率（w）； ——變壓器的效率，； ——變壓器的工作頻率； ——線圈導線的電流密度，通常取23（A/mm2）。 變壓器設計單端反激式變換器與半橋和全橋變換器的根本區(qū)別在于：高頻變壓器磁芯只工作在磁滯回線的第一象限。交流電壓輸入范圍為187V～253V，即=187V,=253V。本設計中,選用四個IN4007整流二極管構成整流橋。整流電路選擇不可控的整流橋，整流二極管的反向耐壓應大于400V，其承受的沖擊電流應大于額定整流電流的7～10倍。圖44 TOP226Y單片電源電路圖 輸入整流濾波電路設計輸入整流濾波電路包括交流濾波、整流部分和整流濾波電容。由于TOP Switch芯片集成度高，設計工作主要是外圍電路的設計。輸入為220V AC（177。TL431的電路圖形符號和基本接線如圖43所示。圖42 TL431的電氣符號及等效電路 圖43 TL431的電路圖形符號及基本接線圖42中，A為陽極，使用時需接地；K為陰極，需經限流電阻接正電源；UREF是輸出電壓UO的設定端，外接電阻分壓器；NC為空腳。其最大輸入電壓為37V，最大工作電流為150mA，～30V。 由于TL431具有體積小、基準電壓精密可調，輸出電流大等優(yōu)點，所以用TL431可以制作多種穩(wěn)壓器。其性能優(yōu)良，價格低廉，可廣泛用于單片精密開關電源或精密線性穩(wěn)壓電源中?？梢云鸬胶芎玫姆答佔饔?。紅外LED)和光敏器(硅光電探測敏感器件)的芯片封裝在同一外殼內，并用透明樹脂灌封充填作光傳遞介質，通常將光發(fā)射器的管腳作輸入端，光敏器的引腳作為輸出端，當輸入端加電信號時，光發(fā)射器發(fā)出的光信號通過透明樹脂光導介質投射到光敏器后，轉換成電信號輸出，實現(xiàn)了以光為媒介的電→光→電信號轉換傳輸，并在電氣上是完全隔離的。 線性管耦合器PC817PC817是常用的線性光耦，在各種要求比較精密的功能電路中常常被當做耦合器使用，具有上下級電路完全隔離的作用，相互不產生影響。其功率又由TOPS—witch系列的0~100W 提高到O～150W。3. 輸出直流電壓：8V（兩路），5V（兩路），8V，24V各一路；4. 輸出額定電流：2A；額定輸出功率：30W；5. 負載調整率SI：4%～+4%；電源效率H：高于84%；6. 空載功率損耗：（230V時）；輸出紋波電壓：低于120mV。過流、過熱等電路工作異常保護。 技術指標和性能要求本文要求用TOP226Y設計的小功率開關電源應具備小功率通用開關電源波紋小、電壓低、效率高、體積小和重量輕等優(yōu)點。 第4章 基于TOP226Y的DVD開關電源的設計 設計流程圖開始選用何種拓補方案黑箱計算變壓器設計輸出濾波器和整流器功率開關和驅動電路設計控制器設計輸出反饋設計啟動電路設計保護電路設計高層功能設計熱分析和設計實驗電路和結構設計測試與設計結果區(qū)別優(yōu)化設計EMI/RMI測試生產準備在設計中，由于采用了TOPSwitch智能芯片，本身集成了保護電路、管段電路、自動重啟電路等。當TOP開關起動操作時，在控制端環(huán)路振蕩電路的控制下，漏極端有電流流入芯片，提供開環(huán)輸入。圖32 TOPSwitchII內部工作原理框圖10. 高壓電流源在起動或滯后調節(jié)模式下，高壓電流源經過電子開關S1給內部電路提供偏置，并且對Ct進行充電。9. 關斷/自起動電路一旦調節(jié)失控，關斷/自動重起動電路立即使芯片在5％占空比下工作，同時切斷從外部流入C端的電流，Uc再次進入滯后調節(jié)模式。此時進入滯后調節(jié)模式，～。此外，芯片還具有初始輸入電流限制功能。MOSFET管的漏源擊穿電壓U(bo)ds≥700V。6. 門驅動級和輸出級門驅動級（F）用于驅動功率開關管(MOSFET)，使之按一定速率導通，從而將共模電磁干擾減至最小。第一、改變控制端電流Ic的大小，即可調節(jié)占空比D，實現(xiàn)脈寬調制。輸出誤差電流Ir，在RE上形成誤差電壓UR。4. 放大器誤差放大器的增益由控制端的動態(tài)阻抗Zc來設定。3. 振蕩器內部振蕩電容是在設定的上、下閾值UH、UL之間周期性地線性充放電，以產生脈寬調制器所需要的鋸齒波（SAW），與此同時還產生最大占空比信號(Dmax)和時鐘信號(CLOCK)。剛起動電路時由DC極之間的高壓電流源提供控制端電流Ic，以便給控制電路供電并對Ct充電。. TOPSwitchII的工作原理如圖32是TOPSwitchII的內部結構框圖，TOP包括10部分，下面簡要敘述一下：1. 控制電壓源控制電壓Uc能向并聯(lián)調整器和門驅動極提供偏置電壓，而控制端電流Ic則能調節(jié)占空比。漏極D與片內功率開關管的漏極連通，漏源擊穿電壓U(BR)DS700V。%曾至67%，比例系數(shù)即為脈寬調制增益。控制端有4個作用：。DIP－8封裝及SMD－8封裝各有8個引腳，但均可簡化成3個。它有三種封裝形式。9. 其工作溫度范圍為070oC,芯片最高結溫Tjm=135oC。 7. 它屬于漏極開路輸出并且利用電流來線性調節(jié)占空比的AC/DC電源變換器，即電流控制型開關電源。6. 電源效率高。5. 外圍電路簡單，成本低廉。反饋電路有四種基本類型，能構成各種普通型或精密性開關電源。為完成多種控制、偏置及保護功能，其控制端和漏極端均屬多功能因粗話段，實現(xiàn)了一腳多用。15％；在寬電壓范圍輸入時，適配85V～265V交流電，但POM值要比前者降低40％。 2. 輸入交流電壓和頻率的范圍極寬。TOPSwitch－Ⅱ與第一代產品相比，它不僅在性能上進一步改進，而且輸出功率得到顯著提高，現(xiàn)已成為國際上開發(fā)中、小功率開關電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路，其主要性能特點如下：1. 將脈寬調制（PWM）控制系統(tǒng)的全部功能集成到三端芯片中。其第一代產品以1994年推出的TOP100／200系列為代表，第二代產品則是1997年問世的TOPSwitch－Ⅱ。圖210 PWM開關電源控制原理及波形圖第3章 TOPSwitchII系列開關電源工作原理 TOPSwitchII系列單片開關電源的性能特點單片開關電源具有單片集成化、最簡外圍電路、最佳性能指標、能構成無工頻變壓器開關電源等顯著優(yōu)點。當UI與T不變時，直流平均電壓U0將與脈沖寬度T1成正比。其基本工作原理就是在輸入電壓、內部參數(shù)以及外接負載發(fā)生變化的情況下，根據(jù)反饋的結果，調節(jié)開關器件的脈沖寬度（輸出電壓的高或低而使占空比相應小或大）使輸出電壓穩(wěn)定。在目前開發(fā)和使用的開關電源電路中，絕大多數(shù)為脈寬調制（PWM）型,全稱脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation ，PWM）技術，本設計亦采用調寬式控制方法。其中，前兩者的區(qū)別在于：前者通過改變占空比來實現(xiàn)穩(wěn)壓，開關器件導通的周期并不變。那么變壓器次級輸出的工作電壓如何穩(wěn)壓呢，一般是在開