【正文】 。同時他給整個項目規(guī)劃和設計提出了許多中肯和有見地的指導意見， 使我克服困難，最終成功的完成了畢業(yè)設計；指導老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平，使我受益非淺，我得到不少的提高，我相信這將對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導。 同時由于本人的水平有限，對其中的某些關鍵問題并未能進行深入的分析研究，文中的不足之處，敬請各位老師和讀者指正。在仿真測量中，主要是對輸入市電值與波形圖測試、功率開關管觸發(fā)脈沖波形測試、變壓器經過整流后二次直流電壓測試、輸出恒流電流測試以及輸出功率等參數(shù)測試。從市電輸出 220V 到變壓器降到16V左右輸出，從功率開關管脈寬調節(jié)占空比到輸出功率 150W、輸出恒流 10A設計，都做精密計算與檢測的。 首先在恒流開關電源設計這部分，從電源技術 要求到開關電源設計步驟，在到變壓器設計，然后到濾波器的設計 …… 最后到恒流輸出設計。 30 結束語 本畢業(yè)（論文）設計題目是節(jié)能型開關電源，主要是針對 LED 照明應用的電源。這樣對共阻抗耦合、輻射和交擾的減小都是有利的。 時鐘線、信號線和地線位置 信號線與地線距離較近，形成的環(huán)面積較?。贿@樣才合理的。所有連接器應安排在 PCB 的一側，盡量避免從兩側引出電纜，減少共模輻射。（ PCB 原理圖見附錄） 元器件的位置應按電源電壓、數(shù)字及模擬電路、速度快慢、電流大小等進行分組，以免相互干擾。為了防止變壓器的磁飽和， 當電源電壓剛啟動時，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。當輸出電壓超過 15V 時，光電耦合器 PC1動作，經過引腳 2 接入反饋電壓電路，使輸出級鎖定為低電平。當出現(xiàn)過流時，引腳 3 上的電壓超過 200mV 的正負閥值，輸出級被鎖定為低電平，下個脈沖周期來之前，過流閉鎖器復位，對下個周期的過電流進行檢測，限制脈沖寬度。 28 限流電路 過流保護電路由 R1 R19 、 C16組成。當 ? ? ? ?1 7 1 51 0 , 4 7 0R k C p F? ? ?時振蕩頻率? ?200oscfk??。 27 圖 μPC1094C芯片圖 表 μPC1094 引腳功能 引腳號 功 能 引腳號 功 能 1 死區(qū)時間控制 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 輸出級輸出 4 懸空 11 輸出晶體管發(fā)射極 5 定時電容器 12 懸空 6 定時電阻器 13 通 /斷控制時間 7 接地 14 基準電壓 下圖 是控制 IC 芯片與外部電路連接視圖，組成所需要設計功能或參數(shù)?？刂苹芈范鄶?shù)采用脈沖寬度調制器（ PWM）。而輸出二極管兩端產生的反向浪涌電壓同時也受到限制，這樣因此反向浪涌電流就會隨之而減少，以及減少損耗和可能出現(xiàn)振蕩。為此必須在功率器件兩端設計尖峰電壓緩沖吸收電路。整流快速恢復二極管由于存在存儲效應，反向恢復過程中也會出現(xiàn)很高的反向恢復地碾壓尖峰脈沖。 設 RW=1~15? 時，那么它輸出恒定電流變化范圍 ? ?1 ~ 1 5outO WUIAR?? 因此可以實現(xiàn) 10A 恒流輸出的。當 RW 較小即輸出電流較大時，可以忽略 Iq。 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。 圖 恒流電源原理圖 CR PWM DC/DC變換器 整流濾 波 Iref Kref If 25 恒流輸出計算 恒流輸出電路是采用集成穩(wěn)壓器構成的開關恒流源電路構成如 39 圖所示。它把回路電流轉換成電壓信號，并與基準電壓 Uref在放大器中進行比較放大，然后將其送至調整管 VT 的基極，驅動調整管 VT 對輸出電流 IO變化進行補償校正。在反饋系數(shù)不變情況下，也可以通過改變電壓或電流實現(xiàn)恒流值控制。圖中 Iref是電流設置基準； CR 是電流 PI調節(jié)； Kfi是電流取樣反饋系數(shù)； RS、 Ro 是電流取樣電阻和負載電阻。線性串聯(lián)穩(wěn)壓是調節(jié)調整管的壓降，而開關電源是調節(jié)變換器的脈寬（或占空比），維持輸出電流的恒定。 整流二極管 VD1選擇 根據單端正激式變換器（ ）公式，在 VT1截止時承受最大壓降為 ? ?21 3 4 2 2 0 3 228V D i nNU U VN? ? ? ? 流過整流二極管的最大電流、有效值為（二次則占空比 D 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，應按流過的電流有效值 IDRms 計算值選取的，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與輸出變壓器次級電壓的最大值是相同的。所以輸出整流二極管選擇一般原則有四點。這是因為主開關元件閉合時反向流入二極管的電流會影響初級線圈開關特性并致使損耗增大。輸出為低壓大電流時應采用肖特基二極管，其他則采用低損耗或調整二極管。它的最高承受電壓為 900V，允許最大電流為 ，而功率損耗是 40W，是上面功率最小損耗的。 21 功率開關管選擇 右圖 為 MOSFET 型功率開關管，它主要具有驅動功率小，器件功率容量大；第二個顯著特點是開關速度快，工作頻率高，另外他的熱穩(wěn)定性優(yōu)于 GTR 等優(yōu)點，也是目前開關變換器廣泛應用的開關器件。開關功率管 VT 1 接通時，變壓器 T1 的磁通增加，磁能被儲存到 T1，當 VT1截止時，即放出這種受激磁的磁能下圖復位線圈到 T1 20 上， 圖 復位電路 以在 VT1截止時通過 VD1把磁能反饋到輸入。所以可以選擇 20V， 8200? H，則 SER 為 31m? ,容許脈動電流為 . 流向電容器的紋波電流為 ? ?2 0 .5 82 3 2 3LCf m s IIA???? 說明該電容器合適。輸出脈動電壓fU?雖要根據 I? 和輸出電容器的等效串聯(lián)電阻 SER 確定，但一般規(guī)定為輸出電壓的 %～ %范圍。則有 ? ?0 .2 1 0 0 .2 2OI I A? ? ? ? ? ? 電感 L 值為： ? ? ? ? ? ?2 m i n m a xm a x 3 8 . 6 1 5 . 5 0 . 5 2 . 1 1 1 . 8 62f onU U U oL t HI ??? ??? ? ? ? ?? 由此可見，需要 ， 10A 的扼流圈。電感線圈對高頻成分呈現(xiàn)很高的感抗，而電容對高頻成分呈現(xiàn)很小容抗，已達到在電路中抑制紋波和平滑直流的作用。根據（ ）公式 ? ? ? ?m a x m a xm a x 2 m i n1 5 . 5 0 . 5 0 . 2 5 2 . 1 03 8 . 6o L fonU U U Tt U? ? ? ? ? ?? ? ? 則有 m a xm a x 2 .1 0 0 .4 25ontD T? ? ? Dmax修正結果為 ,仍然在 ～ 范圍內，可以繼續(xù)使用以下計算。 初級線圈的匝數(shù)則是 21 4 210 .1 9 3NN N? ? ? 18 確定 1219, 4NN??。當磁心溫度有 100℃ ，工作頻率 200KHz 時，約減少 而成為 ? 。根據中國輸配電情況 U1=200～ 253V,則變壓比 N 為 2 m in1 m in3 8 .6 0 .1 9 3200UN U? ? ? 根據輸出容量磁心尺寸關系表 34 [2] 選取 EI30。 圖 變壓器 開始 選用拓撲 圖 變壓器設計 輸出濾波與整流設計 功率開關和驅動設計 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 實驗設計和結構設計 測試電路實際工作與設計結果的區(qū)別 優(yōu)化設計 EMI/RFI 測試 17 輸出變壓器次級電壓 U2計算 ? ?2 O L fonU U U TU t? ? ?? （ ） UL是輸出扼流圈在內次級線圈的電壓降， Uf是輸出二極管的正向電壓。下面開關電源設計步驟流程圖 輸入整流與濾波 變壓器 整流、續(xù)流與濾波 穩(wěn)壓恒流輸出 反饋網絡 保護電路 控制器 μ pc1094C 功率開關管 驅動 VCC 地線 16 圖 變壓器設計 圖 變壓器是一種應用電磁感應原理，將電能從一個電路傳輸?shù)搅硪浑娐返碾姶叛b置，是電源設備中的關鍵部件之一。整體電路是將 15 頻率為 50Hz、 220V的市電交流電壓經過主電路輸入整流與濾 波、變壓器、整流、續(xù)流與濾波、穩(wěn)壓電路恒流流電路轉換成穩(wěn)定的直流電壓，輸出恒定的直流電流?？刂破魇峭ㄟ^反饋電路的信息在調整電路電流電壓的輸出的，輸出電流盡可能達到一個穩(wěn)定值。穩(wěn)壓恒流輸出電路目的是為負載提供一個恒流電流。高頻變壓器是開關電源設計關鍵部件之一，在電路回路中起到電器隔離、變壓、儲能、變流或者是變阻等作用的 。由于其設計比較復雜，因此要把它分解成多個基本模塊設計，功能模塊圖見圖 原理圖 開關電源是由輸入整流與濾波電路、高頻變壓電路、整流續(xù)流與濾波電路、穩(wěn)壓恒流電路、保護電路、反饋電路、控制電路以及功率開關組成的。 3. 恒流開關電源的設計 設計初衷 結合以前學習的電力電子器件，功率電子技術以及數(shù)模電的相關知識，所以就針對 恒流開關電源展開了一系列的討論與設計。 從（ 163）和（ 167）式可以看出，開關變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理是不一樣的。由此可知，在控制開關 K關斷瞬間，當變壓器次級線圈回路負載開路時，變壓器次級線圈回 路會產生非常高的反電動勢。所以（ 165）式可以寫為： （ 166）式中，括弧中的第一項表示變壓器次級線圈回路中的電流，第二項表示變壓器初級線圈回路中勵磁電流被折算到變壓器次級線圈回路的電流。 因此，在控制開關 K關斷的 Toff 期間，變壓器鐵心中的磁通 主要由變壓器次級線圈回路中的電流來決定， 即： 式中負號表示反電動勢 e2的極性與（ 162）式中的符號相反，即： K 接通與關斷時變壓器次級線圈產生的感應電動勢的極性正好相反。由于變壓器初級線圈回路中的電流產生突變，而變壓器鐵心中的磁通量 不能突變，因此，必須要 求流過變壓器次級線圈回路的電流也跟著突變，以抵消變壓器初級 13 線圈電流突變的影響，要么，在變壓器初級線圈回路中將出現(xiàn)非常高的反電動勢電壓，把控制開關或變壓器擊穿。 我們再來分析控制開關 K關斷期間的情況。 根據電磁感應定律可以對變壓器初級線圈 N1繞組回路列出方程： 同樣，可以對變壓器次級線圈 N2繞組回路列出方程： 根據（ 161）和（ 162）可以求得： 圈 N1 繞組的輸入電壓； n為變壓比，即：開關變壓器次級線圈輸出電壓與初級線圈輸入電壓之比， n 也可以看成是開關變壓器次級線圈 N2 繞組與初級線圈 N1 繞組的匝數(shù)比，即： n = N2/N1。顯然 10 =－ 2， Δ 1 = 。因此，在初、次級電流的共同作用下，在變壓器的鐵心中會產生一個由流過變壓器初、次級線圈電流產 12 生的合成磁場，這個磁場的大小可用磁力線通量（簡稱磁通量），即磁力線的數(shù)目來