【正文】 在此，祝劉老師 ，以及所有關(guān)心我的人和 我所關(guān)心的人身體健康，工作順利，心情愉快，幸福平安 ！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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 ， 2020. [2] 童詩白，華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (第三版 )[M]. 北京： 高等教育出版社， 2020. [3] 蔡惟錚，王立新 .基礎(chǔ)電子技術(shù) .北京：高等教育出版社， 2020. [4] 劉勝利 .現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實(shí)用技術(shù) [M]．北京： 電子工業(yè)出版社 ，2020. [5] 薛永義，王淑英，何希才 .新型電源電路應(yīng)用實(shí)例 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [6] 沙占友 ， 王彥朋 .單片開關(guān)電源最新應(yīng)用技術(shù) [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [7] 劉賢興，李眾 .新型智能開關(guān)電源技術(shù) [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [8] 楊興州 .新穎開關(guān)穩(wěn)壓電源 [M].北京： 國防工業(yè)出版社， 2020. [9] 鄭國川 ,李洪英 .實(shí)用開關(guān)電源技術(shù) [M].福州： 福建科學(xué)技術(shù)出版社，2020. [10] 楊旭，裴文慶，王兆安 . 開關(guān)電源技術(shù) [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [11] 楊興洲 ， 新穎開關(guān)穩(wěn)壓電源 [M].北京： 國防工業(yè)出版社， 2020. [12] 薛永義，王淑英，何希才 .新型電源電路應(yīng)用實(shí)例。你們始終如一的支持和關(guān)愛是我人生道路不斷前進(jìn)的強(qiáng)大動(dòng)力，教我學(xué)會(huì)堅(jiān)強(qiáng)、勇敢，使我在磨礪中得到成長。 感謝我的父母，我的家人。盡管不舍，卻更珍惜，因?yàn)槲业纳杏心敲炊嗫蓯鄣娜酥档酶屑ぁ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 謝 辭 當(dāng)我以學(xué)子的身份踏入 大學(xué)校門的那天起，便已注定我將在這里度過人生中最美麗的青春年華。對(duì)開關(guān)電源這一設(shè)計(jì)過程有了充分的認(rèn)識(shí)，進(jìn)行了很好的鍛煉。另外對(duì)電子技術(shù)有了新的更高的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)它的實(shí)際運(yùn)用有了較全面的認(rèn)識(shí)。 但是，對(duì)于開關(guān)電源的元器件計(jì)算及選型沒有深入涉及。先后 設(shè)計(jì) 出該開關(guān)電源的濾波、整流、反饋等電路 及外圍電路，并 用 Protel 軟件 進(jìn)行了電路圖的繪制。然后，再將它們連接成為一個(gè)系統(tǒng)。 開關(guān)電源的設(shè)計(jì)需要對(duì)電子技術(shù)有較熟練的掌握。 設(shè)計(jì)的體會(huì)與問題總結(jié) 設(shè)計(jì) 此類 高性價(jià)比的開關(guān)電源，不僅要掌握各種 TOP Switch 系列產(chǎn)品的工作原理和應(yīng)用電路，還必須了解有關(guān)通用及特種半導(dǎo)體器件、模擬與數(shù)字電路、電磁兼 容、熱力學(xué)等多方面的知識(shí)。在濾波電路中，還采用很多專用的濾波元件，如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán)，它們能夠改善電路的濾波特性。 3）濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的 作用。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降，可用旁路電容減少返回電流的幅值。在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循 “一點(diǎn)接地 ”的原則，如果形成多點(diǎn)接地，會(huì)出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路，當(dāng)磁力線穿過該環(huán)路時(shí)將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲。 2）所謂接地，就是在兩點(diǎn)間建立傳導(dǎo)通路，以便將電子設(shè)備或元器件連接到某些叫作 “地 ”的參考點(diǎn)上。其原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能量的反射、吸收和引導(dǎo)作用。 1）采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾，即用電導(dǎo)率良好的材料對(duì)電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對(duì)磁場進(jìn)行 屏蔽。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是用切斷電磁騷擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道。因而，抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面人手，采取適當(dāng)措施。 表 41 開關(guān)電源外部干擾 在表 1 中的幾種干擾中，能夠通過電源進(jìn)行傳輸并造成設(shè)備的破壞或影響其工作的主要是電快速瞬變脈沖群和浪涌沖擊波，而靜電放電等干擾只要電源設(shè)備本身不產(chǎn)生停振、輸出電壓跌落等現(xiàn)象，就不會(huì)造成因電源引起的對(duì)用電設(shè)備的影響。干擾類型可以從持續(xù)期很短的尖峰干擾到完全失電之間進(jìn)行變化。 d） 電容、電感器和導(dǎo)線開關(guān)電源由于工作在較高頻率，會(huì)使低頻元件特性發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。 c） 整流二極管二次側(cè)整流二極管用作高頻整流時(shí)，由于反向恢復(fù)時(shí)間的因素，往往正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時(shí)不能立即消除（因載流子的存在，還有電流流過）。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要元器件為 a） 開關(guān)管開關(guān)管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容，當(dāng)開關(guān)管流過 大的脈沖電流（大體上是矩形波）時(shí)，該波形含有許多高頻成份；同時(shí)，關(guān)電源使用的器件參數(shù)如開關(guān)功率管的存儲(chǔ)時(shí)間，輸出級(jí)的大電流，開關(guān)整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間，會(huì)造成回路瞬間短路，產(chǎn)生很大短路電流，另外，開關(guān)管的負(fù)載是高頻變壓器或儲(chǔ)能電感，在開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間，變壓器初級(jí)出現(xiàn)很大的涌流，造成尖峰噪聲。這是因?yàn)楣ゎl交流正弦波通過整流后不再是單一頻率的電流，而變成一直流分量和一系列頻率不同的諧波分量，諧波（特別是高次諧波）會(huì)沿著輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，使前端電流發(fā)生畸變，一方面使接在其前端電源線上的電流波形發(fā)生畸變，另一方面通過電源線產(chǎn)生射頻干擾。 1 開關(guān)電源內(nèi)部干擾 開關(guān)電源產(chǎn)生的 EMI 主要是由基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾。 圖 34 輸入直流電壓 E 與漏源電壓 VDS 波形 圖 35 漏源電壓與去磁電流 is 波形 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 基于 TOP225Y 開關(guān)電源的的原理圖繪制 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第 4 章 總結(jié) 開關(guān)電源干擾的產(chǎn)生及其抑制 開關(guān)電源干擾產(chǎn)生的機(jī)理 開關(guān)電源的干擾一般分為兩大類：一是開關(guān)電源內(nèi)部元器件形成的干擾；二是由于外界因素影響而使開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾。 采用 TOP225Y 研制的一款雙路輸出單端反激式開關(guān)電源，將開關(guān)電源外部電路劃分為輸入整流濾波、變壓器、輸出整流濾波、反饋等部分構(gòu)成，并對(duì)各部分電路功能進(jìn)行了分析和工程設(shè)計(jì)， 針對(duì)樣機(jī)實(shí)測波形，提出了改 進(jìn)電路設(shè)計(jì)和性能的方法。 結(jié)果分析 根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，使用 TOP225Y 芯片制成了 20V/ 1A ， 15V/ 1A 雙路開關(guān)電源，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)測試。反饋電路參數(shù)計(jì)算如下： 確定電阻 R2 和 R3 值， 2R fI + fV =（ KAI fI ） 3R 其中： fV 為光耦二極管的正向壓降，典型值為 ； fI 為二極管正向電流 fI =3ma；為TL431 陰極工作電流，取 KAI =20ma，計(jì)算可得： 2R =400? ， 3R =141? ；實(shí)取 2R =400 ? ， 3R =135? 。因此 , 應(yīng)選擇 CRT 范圍接近 100 ％的光藕。電壓反饋信號(hào)經(jīng)分壓網(wǎng)絡(luò) (R4 、 R5) 引入 TL431 的 Ref 端，轉(zhuǎn)化為電流反饋信號(hào)，經(jīng)光藕隔離后輸入到 TOP225Y 控制端。 反饋電路的設(shè)計(jì) 反饋回路的形式依據(jù)輸出電壓精度決定，本方案使用 “光藕 +TL 431 ” 可以把輸出電壓精度控制在 177。當(dāng)電容兩端電壓小于 時(shí)， ESR 只與電容體積有關(guān)，在保證控制環(huán)路帶寬足夠的前提下，應(yīng)選擇耐壓 值高和容值低的濾波電容，文中電容選 C2=C4=25V ／ 22 μ F 、 C3=C5=20V/20 μ F 。 輸 出 整流電路 的設(shè)計(jì) 輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構(gòu)成。 Vor 薦值為 135V,VR 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 的箝位電壓 Vclo 可由經(jīng)驗(yàn)公式 Vclo= 得出。反饋繞組匝數(shù) 11 ???? OFBsP VVNN匝，取整；其中，F(xiàn)BV 為反饋電壓，取 10V； OV 為反饋回路對(duì)應(yīng)的輸出電壓，取 15V；初級(jí)繞組匝數(shù)MJPPs BSILN 610?? = 匝，實(shí)取 100?sN 匝，其中 JS 為磁心截面積，取 2cm ， mB 磁心最大磁通 密度，取 60。 5 變壓器初，次級(jí)匝數(shù)，變壓器匝數(shù)可以從選擇次級(jí)繞組匝數(shù)開始：當(dāng)輸入 20V 時(shí)， ? ? ????sN 匝，取整 。 sOACp fP DVL 2 m axm in?? ，其中： Po 為系統(tǒng)輸出總功率； sf為 TOP225Y 的開關(guān)頻率， sf =100kHz。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 高頻變壓器的設(shè)計(jì) 1. 為滿足 TOP225Y 芯片 100kHz 的工作頻率，選用錳鋅鐵氧體材料，磁心的形狀 ( 如 E1 、 EE 等 ) 應(yīng)盡可能的選擇圓形磁芯以減小漏感。假設(shè)整流橋?qū)〞r(shí)間為 T=3ms 則電容耐壓值52m inm in 212)2( CtfPVV CLOAC ? ???????? ??? 其中： η 為系統(tǒng)效率，可選擇 80 ％； fL 為交流電網(wǎng)頻率； Po 為系統(tǒng)輸出總功率。整流電路選擇 4 個(gè) IN4007 二極管組成整流橋，濾波穩(wěn)壓電容 C1 可按照輸出功率 1uF ／ 1W 選擇。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 開關(guān)電源的電路設(shè)計(jì) TOP225Y 芯片原理圖 圖 33 TOP225Y 芯片原理圖 輸入整流濾波電路 整流濾波電路包括輸入交 流 EMI 濾波、整流、電容穩(wěn)壓三部分。 圖 32 TL431 的基本接線 和 電路符號(hào) 在本設(shè)計(jì)中就是利用 TL431 和光耦構(gòu)成反饋電路，其工作原理就是當(dāng)輸出電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)分壓電阻得到的取樣電壓就與 TL431 中的 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在陰極上形成誤差電壓，使 LED 的工作電流發(fā)生變化，再通過光電耦合器 PC817 把電壓反饋到 TOP224Y 的控制端 C 端 。反之， Uo下降會(huì)導(dǎo)致 UREF 下降，從而 UREFUref，使比較器再次翻轉(zhuǎn)，輸出變成低電平， VT截止 、 Uo 上升。 TL431 的電路圖形符號(hào)和基本接線如圖 32 所示 ： R3 是限流電阻。 TL431 大多采用 DIP8 或 TO92 封裝形式，引腳排列分別如圖 35 所示。最大輸入電壓為 37V，最大工作電流為 150mA，內(nèi)基準(zhǔn)電壓為 ，輸出電壓范圍為 ～ 36V。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 TL431 TL431 是由美國 德州儀器和摩托羅拉公司生產(chǎn)的 ～ 36V 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)， 驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（ LED） 發(fā)出光線，照射在受光器上，受光器接受光線后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流 ， 再經(jīng)過進(jìn)一步放大后 從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“ 電 光 電 ” 的轉(zhuǎn)換 。光耦一般由三部分組成：光的發(fā)射、光 的接收及信號(hào)放大。 光耦以光為媒介傳輸電信號(hào)。 普通光耦只能傳輸數(shù)字信號(hào)（開關(guān)信號(hào)） 。 (5)外圍電路簡單，電磁干擾小，成本低廉。 (4)只有三個(gè)引出端，能以最簡單的方式構(gòu)成無工頻變壓器的單端反激式開關(guān)電源。在固定電壓輸入時(shí)， 可選 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 110V/115V ／ 230V 交流電，允許變化 177。 (2)采用漏極開路輸出，利用控制極反饋電流 IC 線性調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn) AC