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二 〇 〇 七 年 六 月
本科毕业设计说明书
题 目：变换器辅助电源的设计与调试 学生姓名：曹豫 学 院：信息工程学院 系 别：自动化系 专 业：自动化 班 级：自动化03-3 指导教师：刘广忱 讲师
摘要
本文对一种基于UC3842的低成本、高性能的开关电源进行了研究。它适用于小功率控制系统。
首先，本文对开关电源的产生和发展状况、基本构成和原理进行了综述。
然后，本文对开关电源的核心部分——DC/DC功率变换器的各种电路类型进行讨论以及对PWM型开关电源的性能进行分析。并且详细分析了反激式电路的工作方式。
最后，本文提出了采用UC3842控制芯片的PWM型开关电源方案，全面介绍了电源电路的设计，并对各部分电路的结构、性能及使用进行了介绍。设计了以UC3842为核心的高性能开关电源，并对其进行调试。
关键词：反激电路；开关电源；控制器
Abstract
This Paper describes the design of a switching power based on the UC3842 with low cost and high performance. It can be utilized in the small power control system appropriately.
The appearance and the development of switching power supply and its principle are introduced firstly.
The core of switching power supply is a DC/DC converter which is involved in varieties of circuits. These circuits are discussed and the performance of PWM switching power is analyzed. The work methods of the Flyback Converter are also analyzed.
Finally, since the UC3842 have been chosen as the control chip of the PWM switching power supply, the structure and performance of the main components are also introduced. The design of a high performance switching power supply with UC3842 as the key component is elaborated at last.
Keywords : flyback converter ; switch mode power supply ; controller
目录
摘要 ................................................................... I Abstract .............................................................. II 目录 . (1)
引言 (1)
第一章绪论 (2)
1.1 开关电源的简介 (2)
1.1.1 开关电源的发展历史 (2)
1.1.2 开关电源的发展方向 (3)
1.2 本文的设计目标和主要工作 (4)
1.2.1 本文的设计目标 (4)
1.2.2 本文的主要工作 (4)
第二章 PWM开关电源的基本原理 (6)
2.1 Buck电路拓扑 (6)
2.2 Boost电路拓扑 (8)
2.3 反激式电路拓扑 (9)
2.4开关电源的基本拓扑 (9)
2.5本章小结 (11)
第三章电源各部分电路的设计 (12)
3.1开关电源的设计步骤[2] (12)
3.2 电源拓扑的选择 (13)
3.2.1 如何选择拓扑 (13)
3.2.2 电源拓扑的确定 (14)
3.3 变压器设计 (15)
3.3.1 黑箱估算 (15)
3.3.2磁性元件的总体设计流程[2] (16)
3.3.3 变压器参数的计算 (16)
3.3.4 变压器参数 (20)
3.4 输出整流/滤波电路的设计 (20)
3.5 功率开关及驱动电路的设计 (23)
3.5.1 功率开关的选择 (23)
3.5.2 MOSFET功率开关工作原理及特点 (23)
3.5.3 MOSFET的驱动电路 (24)
3.6 控制电路的设计 (25)
3.6.1 控制器芯片的选择 (25)
3.6.2 UC3842控制芯片及其内部原理[1] (25)
3.6.3 UC3842的外围电路 (27)
3.7 电压反馈电路的设计 (29)
3.7.1 电压反馈的原理 (29)
3.7.2 电压反馈电路的设计 (29)
3.8 输入整流/滤波电路的设计 (30)
3.8.1 整流级的设计 (30)
3.8.2扼流圈的设计 (31)
3.8.3 输入滤波电容的计算 (31)
3.9 电路的确定 (32)
3.10 本章小结 (32)
第四章电源的制作与调试 (33)
4.1 PCB的绘制 (33)
4.1.1 印制板设计要求[4] (33)
4.1.2 PCB设计的一般原则 (34)
4.1.3 PCB及电路抗干扰措施 (35)
4.1.4 PCB设计 (36)
4.2 电源的焊接 (38)
4．3 本章小结 (40)
第五章总结 (41)
5.1 本文主要完成的工作 (41)
5.2 进一步的设想 (41)
参考文献 (42)
附录 (44)
附表1：元件清单 (44)
附图1：总电路图 (47)
附图2: 电路板照片 (48)
致谢 (49)
引言
电源作为各种电子设备必不可少的重要组成部分，其性能优劣直接影响到整个电子系统的性能指标。随着PWM技术的不断发展与完善，开关电源以其极高的性价比获得了广泛的应用。
作为能量转换环节的开关电源变换器根据电能转换形式的不同，可以分为交流/直流(AC/DC)变换器、直流/直流(DC/DC)变换器、直流/交流(DC/AC )变换器、交流/交流(AC/AC)变换器等。目前世界上电源产品中DC/DC部分己经成为最主要、最核心的部分。通信设备、电脑设备的供电大多数是直流电压供电。而照明虽然还是以交流电压供电为主，但是随着LED ( low emitting diode )技术(主要是白光合成技术)的发展以及应用领域的扩展，直流电压供电的产品额会逐渐扩大。
在现代社会，分布式电源系统(Distributed Power System, DPS)在通信设备电源和计算机服务器电源中获得越来越广泛得应用，如图引-1。
由图可以看到，DC/DC变换技术是开关电源技术的一个重点，也是开关电源技术发展的基础。DC/DC变换技术伴随着开关电源技术的发展而不断发展，对其进行研究有着及其重要的意义。
第一章绪论
电源是各种电子设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源，由于开关电源在体积、重量、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有显著减少，而且对整机多项指标有良好影响，因此它广泛应用于邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域，正朝高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染的方向发展。所以寻求高性能的开关电源是电力电子技术重要的研究内容。
1.1 开关电源的简介
1.1.1 开关电源的发展历史
1955年美国罗耶(GH.Roger )发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛(Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，1 9 6 4年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源.
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。市场上DC/DC开关电源中，用MOSFET制成的300-500kHz 电源，早已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启。闭锁发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1 MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为
采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。
国内，模块电源的技术最早出现在北京，北京迪赛是做模块电源最早的公司之一。后来陆续诞生了雷能、新雷能、华为电源(现为艾默生)。期间，由于电源市场的活跃，引进国外技术的，各大公司外出创业的，模块电源企业纷纷诞生，国外的power-one, vicor, artsyn, tyc。等外资企业也先后进入。所以电源业北京、深圳最火爆，上海却略显冷清.不过现在，台达，tyco在上海已经成立了研发基地。
1.1.2 开关电源的发展方向
开关电源技术的发展是一个系统工程。主要技术平台包括电路拓扑结构、标准 IC 及器件、传统及成熟设计技术、EMC 及国际安全标准、CAD/CAT 计算机仿真及制造平台、自动在线测试及功能测试,制作工艺等一系列技术的规范化、量产化。其中, 先进的制作工艺和质量控制技术平台是其中最重要的部分。一整套全面质量控制技术包括从自动排料、自动插件至总装制作工艺、表面装贴与插接件组合焊接工艺、在线测试、功能测试及老化性能测试等, 属于系统工程。
以下几个方面将是开关电源发展的方向：
1. 小型化、轻量化和高频化。
开关电源的体积、重量主要由储能元件(磁性元件和电容) 决定, 因此, 开关电源的小型化实质上就是尽可能减小储能元件的体积。在一定范围内, 开关频率的提高, 不仅能有效地减小电容、电感以及变压器的尺寸, 而且还可抑制干扰、改善电源系统的动态性能。因此, 高频化是开关电源的主要发展方向。
2. 高效率和高可靠。
开关电源使用的元器件大大少于连续工作电源, 因此提高了可靠性。电容、光电耦合器以及功率 MOS 等元器件的寿命决定开关电源的寿命。因此,要尽可能采用较少的元器件, 提高集成度。另外, 开关电源的工作效率高, 会使自身发热减少、散热容易, 从而达到高功率密度、高可靠性。
3. 低噪声和良好的动态相应。
开关电源的缺点之一是噪声大。单纯追求高频化, 噪声也会随之增大。采用部分谐振转换电路技术, 既可以提高频率, 又可以降低噪声。
4. 向集成化方向发展
开关电源向集成化方向发展将是未来的主要趋势，功率密度将越来越大，对工艺的要求也会越来越高.在半导体器件和磁性材料没有新的突破之前，重大的技术进展可能很难实现，技术创新的重点将集中在如何提高效率和减小重量.因此，工艺水平将会在电源制造中占的地位越来越高.另外，数字控制集成电路的应用也是将来开关电源发展的一个方向.这依耐于DSP运行速度和抗干扰技术的不断提高.至于先进的控制方法，目前己经有模糊控制、嵌入式MCU等智能控制方式移植到开关电源的控制，相信随着数字控制的普及，今后还会有一些新的控制理论运用到开关电源中来。
1.2 本文的设计目标和主要工作
1.2.1 本文的设计目标
本文为设计一个以IPM为主要元件构成的PWM变换器辅助电源，对此电源的设计目标如下：
（1）电源的输入为220V/50Hz交流电。
（2）采用脉冲宽度调制即PWM控制方式。
（3）开关频率设计为75KHz。
（4）要求8路输出：
+5V一路 1A（给DSP控制板供电）；
+15V三路 100mA（IPM上桥臂每路用）；
+15V一路 300mA（IPM下桥臂共用）；
+12V一路 500mA（散热风扇供电）；
±15V一路 500mA（采样电路供电）。
（5）输出效率要求80%。
（6）完成电路的设计、制作与调试。
1.2.2 本文的主要工作
第一章介绍了开关电源的发展历史及现状，分析了开关电源的发展方向，并对本文的主要任务和工作进行了部署。
第二章介绍开关电源的原理，分析正激和升压式变换器的工作过程了原理，并对开关电源的主要拓扑电路进行简要的了解。
第三章选择合适的拓扑，完成电源各部分电路的设计，对各部分电路的工作原理进行分析，选择电路中所用到的元器件，并对电路的工作过程进行简要的介绍。
第四章介绍电路的制作与调试。
第二章PWM开关电源的基本原理
开关电源的工作过程相当容易理解。在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态。在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积总是最小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）。功率器件上的伏-安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线形调节器相同。它们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。
下面介绍一些常用的开关电源电路拓扑。
2.1Buck电路拓扑
Buck电路拓扑的电路结构特点是功率管之后或变压器二次侧输出整流器之后紧跟LC滤波器。是一种简单正激式变换器电路，如图2-1。
电路的工作可以看作一个机械齿轮和单活塞发动机。电路的LC滤波器就是齿轮，
存储从驱动器输出的脉冲功率。LC 滤波器(扼流输入滤波器)的输入就是经过斩波以
后的电压。LC 滤波器平均了占空比调制的脉冲电压。LC 滤波器的作用可以用下式表示：
(2-1)
式中：D ——占空比。
通过控制电路改变占空比，即可保持输出电压恒定。Buck 变换器之所以被称作
降压式变换器，是因为它的输出电压必定低于输入电压。
我们可以把Buck 电路的工作过程分成两个阶段(见图2-2)。当开关导通时，输
入电压加到LC 滤波器的输入端，电感巨的电流以固定斜率线性上升。电感上的电流用下面公式描述:
(2-2) 在这个阶段，存储在电感上的能量为：
(2-3) 输入的能量就存储在电感铁心的磁通中。
当开关断开时，由于电感上的电流不能突变，电感电流就通过二极管D 续流，同
时电感中存储的一部分能量向负载释放。续流电流环包括：二极管、电感、负载。在这阶段流过电感上的电流用下式描述：
(2-4)
在这个阶段，电流波形是一条斜率为负的斜线，斜率为/out o V L -。当开关再次导
通时，二极管迅速关断，电流从输入电源可开关管流过。在开关导通瞬间，电感上的
电流m in I 就是开关管通过的初始电流。
直流输出的负载电流在最大值和最小值之问波动。在典型应用中，电感电流的最
大值为负载电流的150%最小值为负载电流的50%。
正激式变换器的优点是:输出电压的纹波峰峰值比升压式变换器低，同时可以输
出比较高的功率，正激式变换器可以提供数千瓦的功率。
在功率开关管和LC 滤波器之问可以放置一个用于提升或降低输入电压的变压
器。这些拓扑组成了一类变换器，称为变压器隔离正激式变换器。使用变压器的好处是:实现输入与输出间的电隔离，可以增加输出电压的组数，并且使输出电压不会受
()m in in out L on on o
V V i t I L -=+22m in 1()2
stored o pk E L I I =-()out off L off pk o
V t i I L =-out in V V D ≈
输入电压高低的限制。
2.2 Boost 电路拓扑
Boost 变换器电路如图2-2。
Boost 变换器与Buck 变换器有相同的组成部分，只是它们的位置被重新布置了
一下。新的布置使变换器的工作过程和Buck 变换器完全不同。在这种情况下，开关管导通时，电流环路仅包括电感、开关管和输入电压源。在这断时间中，二极管是反
向阻断的。电感电流波形也是以固定斜率线性上升，可以用下式描述：
(2-5)
在这个阶段，能量存储在电感铁心的磁通中，开关管关断时，由于电感中的电流
不能突变，于是二极管立即正向导通。这时，电感与开关相连端的电压被输出电压钳位，这个电压被称作反激电压，其幅值是输出电压加上二极管的正向导通压降。在开关管关断这段时间里，电感上的电流用下式表示：
(2-6) 如果在下个周期之前，铁心中的磁通完全为零，就称电路下作在电流断续模式。
如果铁心中的磁通没有完全降为零，还有一部分剩磁，就称电路下作在电流连续模式。由于升压式变换器工作在电流连续模式下存在固有的不稳定问题，所以升压式变换器通常下作在电流断续模式。
Boost 变换器工作在电流连续模式下，存储在电感中的能量为：
(2-7)
()in on L on V t i t L =()()out in off L off pk V V t i t I L
-=212stored pk E L I =
单位时间内，传输的能量（焦/秒或瓦）必须满足连续功率消耗的需求。这就意
味着在开关管导通期间，存储的能量要足够大，即电流峰值pk I 要满足式（2-8）的要
求。
(2-8) 式中 op f ——变换器的开关频率
2.3 反激式电路拓扑
图2-3所示为反激变换器，对于Boost 电路如果用一个变压器来代替电感，就成
为了反激式变换器。反激电压和电流从开关管上看，和Boost 变换器是一样的，但幅
值受到变压器匝数比的影啊。反激电压在二次侧仍为out diode V V +，从开关管上看过去，
还有一个变压器匝数比的关系。与正激式变换一样，这个变压器也可以实现输入与输出间的电隔离、多组输出，并且使输出电压不受输入电压的高低所限制。由于这个缘故，在所有的拓扑中，反激式电路输入电压动态范围最宽。
由于升压式变换器中峰值电流较高，因此只适合于功率不大于150W 的应用场合。在所有拓扑中，这类变换器所用的元器件最少，因而在中小功率的应用场合中流行。 2.4开关电源的基本拓扑
开关电源最基本的拓扑就是上面两节所介绍的Buck 和Boost 电路，其他均由此两
种演变而来。buck 变换器为降压变换器，也是最常用的变换器，工程上常用的拓扑 基本上是buck 族的，如正激，半桥，全桥，推挽等等。boost 变换器为buck 的对偶拓扑，是升压变换器，常用于小功率板载电源，大功率PFC 电路上，对于隔离的boost 变换器也有推挽，双电感，全桥等电路。buck －boost 是反激变换器的原型，属于升212
load out op pk P P f L I <=?
降压变换器。后面三种电路不是很常用，都是升降压变换器。从效率的角度来说，这些变换器的输入和输出等同时候，效率最高。也就是buck 最佳占空比为1，boost 为0，buck －boost 为0.5。
下面给出另外几种常用的PWM 开关电源的拓扑：
2.5本章小结
本章介绍了开关电源的工作原理，重点对Buck、Boost和反激式电路进行了分析，并给出了一些常用的开关电源拓扑，并对其进行简要说明。
第三章电源各部分电路的设计
开关电源可以采用模块化的设计思想。由于其
设计比较复杂因此要把它分解成多个基本功能模
块进行设计。开关电源设计者潜意识里都是根据功
能框图进行设计的。下面介绍这种设计步骤。
按照一定顺序和方式进行设计会使设计变得
更加容易，因为下一步骤所需的一些信息在该步骤
之前就设计好了。总之，PWM开关电源的设计总是
先进行总体考虑，然后对电源各部分分别进行设
计，接下来是设计控制和辅助功能，最后进行测试
和设计优化。所有的电源设计总是从明确设计指标
开始的。确定好电源的功能和必须条件后，就可以
按图3-1所示的设计流程进行设计。在设计初期，
首先要考虑的是选用哪种开关电源拓扑。
一旦选好拓扑后，设计线路的步骤也就定下来
了，进入下一步的设计。按照图3-1的设计流程，
设计起来就相当快。每一个功能框图都会有一个典
型的设计方法可选择。设计者可以根据自己的需求
选择合适的设计方法来满足自己要设计的电源需
要，然后根据设计公式和设计指标提供的参数，在
很短的时间里就可以把这些框图设计出来。
3.2 电源拓扑的选择
3.2.1 如何选择拓扑
开始设计开关电源时，主要考虑的是采用何种基本拓扑。开关电源设计中，拓扑的类型与电源各个组成部分的布置有关。这种布置与电源可以在何种环境下安全工作以及可以给负载提供的最大功率密切相关。这也是设计中性能价格折中的关键点。每种拓扑都有自己的优点，有的拓扑可能成本比较低，但输出的功率受到限制；而有的可以输出足够的功率，但成本比较高等。在一种应用场合下，有好几种拓扑可以工作，但只有一种是在要求的成本范围内性能最好的。表3-1总结了各种拓扑及其相应的优点。[2]
选择最合适的拓扑要考虑的主要因素有:
1 输入输出是否需要变压器隔离?
2 加在变压器一次侧或电感上的电压值有多大?
3 通过开关管的峰值电流多大?
4 加在开关管上的最高电压是多少?
首先，无变压器离的拓扑可以用在分布式电源系统中的板载变换器中。在分布式电源系统中通过直流电压总线向系统中各个模块供电，每个模块都有自己的板载电源。母线电压一般来说是安全的，也就是对使用该装置的操作人员来说不至于致命，
因此在输入直流电压高于40V 的情况下，开关电源都要求用变压器隔离。
其次，加在变压器一次侧上的电压大小决定了通过开关管的峰值电流。由于开关
电源的功率一定，一次电压越低，峰
值电流就越大，以满足输出功率的要
求。开关管承受的最大电压越大，开
关管就越有可能超过它的安全工作区
（SOA ）。在开关电源中，电压尖峰是
很常见的，所以经常出现电压尖峰超
过开关管击穿电压的情况。对于有变
压器隔离的拓扑，工业上根据不同的
应用范围使用某一相应的拓扑[2]，见图
3-2 。 3.2.2 电源拓扑的确定
通过表3-1和图3-2，可以对何种应用场合下选用哪种拓扑有一个比较清晰的认
识，从而可以选择合适的拓扑。
本设计要求参数如表3-2：
表3-2 设计技术指标
根据表（3-2），可以大致估算出输出功率：40out out out P U I W =≈∑
加在变压器一次侧的电压约为：()()~240)in dc in ac V =≈
250~350V ≈
在这种情况下需要选择有压器隔离的拓扑，综合上述因素以及参考表3-1和图
3-1，可以初步确定选择反激式电路拓扑。
反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源. “反
激”(FLY BA CK)的具体所指是当输入为高电平(开关管接通)时输出线路中串联的电
感为放电状态,相反当输入为高电平(开关管断开)时输出线路中的串联的电感为充电状态.
反激式电路拓扑（见图2-6），具有使用元件少，磁芯单向磁化，本身固有效率
比较高的特点，在功率低于150W 的场合非常受欢迎，变压器起电气隔离和储能电感的双重作用。但是反激式电路的电流峰值比正激式电路高很多，因此在相当低的输出电压下，也可能超出开关管的SOA ，这也是设计电路是需要注意的关键之一。
3.3 变压器设计
变压器的设计是一个优秀的开关电源设计的关键，合理的磁性元件电气和物理的
设计对每一个开关电源工作的可靠性有极大的影响。
3.3.1 黑箱估算
在最初设计阶段，首先要考虑开关电源的一些主要参数，这有助于设计者确定自
己所选的拓扑是否正确，也便于提前预定实验板所需的元器件。同时可以知道接下来的设计所需的一些非常重要的参数。关于如何对‘黑箱”进行估计，设计者只要知道设计指标中的一些外特性参数就可以了。接下来就把要设计的电源当成一个黑箱看待，在这个黑箱里，只定义输入和输出。
1：输出功率：
120.2150.13150.38.51150.52150.5out P =?+??+?+?+??+?
（3-1）
40W = 2：输入功率：
（3-2）
3：直流输入电压： 输入AC220V ，取输入电压范围为AC180V —AC240V ，则：
180 1.414255inDCMin V DC V V =?= （3-3）
240 1.414340inDCMax V DC V V =?= （3-4）
220 1.414310inDCav V DC V V =?= （3-5）
4：平均输入电流：
40
500.8
out in rec P W P η===
关于外形 现在LED日光灯电源,做灯的厂家普遍要求放在灯管内,如放T8灯管内.很少一部分外置.不知道为什么都要这样.其实内置电源又难做,性能也不好.但不知为什么还有这么多人这样要求.可能都是随风倒吧.外置电源应该说是更科学,更方便才对.但我也不得不随风倒,客户要什么,我就做什么.但做内置电源,有相当难度哦.因为外置的电源,形状基本没有要求,想做多大做多大,想做成什么形状也没关系.内置电源,只能做成两种,一种是用的最多的,就是说放在灯板下面,上面放灯板。 下面是电源,这样就要求电源做的很薄,不然装不进.而且这样只能把元件倒下,电源上的线路也只有加长.我认为这样不是个好办法.不过大家普遍喜欢这样搞.我就搞.还有就是用的少一些,放两端的,即放在灯管两头,这样好做些,成本也低些.我也有做过,基本就是这两种内置形状了。 关于此种电源的要求和电路结构的问题 我的看法是,因为电源要内置在灯里,而发热是LED光衰最大的杀手,所以发热一定要小,就是效率一定得高.当然得有高效率的电源.对于T8一米二长的那种灯,最好是不要用一支电源,而是用二支,两端各一只,将热量分散.从而不使热量集中在一个地方.电源的效率主要取决于电路的结构和所用的器件.先说电路结构,有些人还说要隔离电源,我想绝对是没必要的,因为这种东西本来就是置于灯体内部,人根本摸不到.没必要隔离,因为隔离电源的效率比不隔离效率要低,第二是,最好输出要高电压小电流,这样的电源才能把效率做高.现在普遍用到的是,BUCK电路,即降压式电路.最好是把输出电压做到一百伏以上,电流定在100MA 上那样,如驱动一百二十只,最好是三串,每串四十只,电压就是一百三十伏,电流60MA.这种电源用的很多,本人只是认为有一点不好,如果开关管失控通咱,LED会玩完.现在LED这么贵.我比较看好升压式电路,此种电路的好处,我反复的说过,一是效率较降压式的高些,二是电源坏了,LED灯不会坏.这样能确保万无一失,如果烧坏一个电源,只是损失几块钱,烧一个LED日光灯,就会赔掉上百元的成本.所以我一直首推还是升压式的电源.还有就是,升压式电路,很容易把PF值作高,降压式的就麻烦一些.我绝对升压式电路用于LED日光灯的好处还是有压倒性的强于降压式的.只是有一年缺点,就是在220V市电输入情况下,负载范围比较窄,一般只能适用于100至140个一串或两串LED,对于少于此数的,或是夹在中间的,却用起来不方便.不过现在做LED日光灯的,一般60CM长那种都是用100至140,一米二的那种,一般就是用二百到二百六那样,使用起来还是可以的.所以现在LED日光灯一般使用的是不隔离降压电路,还有不隔离升压电路,此种电路用于LED日光灯,应该可以算是本人首创。 关于高PFLED日光灯电源,大电流的LED日光灯电源的看法: 个人认为这些做法有很多时候实在是舍本逐末而已.现在先请问一下LED相对于传统灯具的优势在哪,第一,节能,第二长寿,然后是不怕开关,对吧.但是现在使用的高PF的方法,均是使用无源填谷PF电路,由原来的驱动方式,即48串,6并改为,24串12并,这样的话,在220V榭鱿?效率会降下五个百分点左右,于是LED日光灯电源,发热量更高了,灯珠也会受到一点影响。 还有一个问题,就是,24串12并的做法,会让LED日光灯灯珠的布线变的很难受,不好布线了.我看,最好的方式还是48串一串方式好,主要是效率高,发热小,而且布线容易,不复杂。 更有甚者,现在还有人提出什么24并,12串,这种方式只适合用于隔离电源,不隔离电源根本不适用.更有些不懂电源常识的人觉得自己非隔离电源做到恒流600MA输出就好牛比了,其实他都没有自己仔细的放在灯管里试过,象这种不热爆了才怪。所以说,现在搞什么低压大
一、设计题目 题目：±12V 对称稳压电源 二、设计任务 设计任务和技术指标： 设计一个直流稳压线性电源，输入220V ，50Hz 的正弦交流信号，输出±12V 对称稳压直流电。输出最大电流为1A ，输出纹波电压小于5mV,稳压系数小于错误！未找到引用源。，输出内阻小于0.1?.并加输出保护电路。 三、原理电路和程序设计 电路原理方框图 1．直流稳压电源的基本原理 下面将就直流稳压电源各部分的作用作简单陈述。 ① 电源变压器T 的作用是将电网220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui 。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。根据电路的需求，我们选择了±15V 10W 的变压器。 ② 整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。我们选用了桥式整流滤波电路。 ③ 三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。其中固定式稳压器有7800和7900系列。7800输出正电压，7900 输出负电
压，根据本设计要求，我们选用7812和7912。 2．稳压电流的性能指标及测试方法 稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出、电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。 ①测量稳压电源输出的稳压值及稳压范围 首先使调压器的输出为0V，通过示波器或万用表观测稳压电路的输出，然后调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压逐渐增加，当稳压电路输出的直流电压值不再随着调压器输出电压的增加而改变时，此时电路输出的直流电压值即为稳压电源的稳压值。使稳压器输出在稳压值上的输入电压范围为稳压电路的稳压范围。 ②测量稳压电源的稳压系数SU 稳压系数定义为：当负载保持不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。稳压系数反映电网电压波动时对稳压电路的影响，越小越好。调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压分别为220V+10%和220V-10% ，测量稳压电源的输出电压，根据公式计算稳压电源的稳压系数SU。 ③测量稳压电路的输出电阻Ro 输出电阻Ro 定义为：当稳压电路输入电压保持不变时，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比。输出电阻反映稳压电路受负载变化的影响，越小越好。可用输出换算法测量输出电阻Ro 。 ④测量稳压电源的纹波电压和纹波因数 纹波电压是指在额定负载条件下，稳压电源输出直流电压中所含的交流分量。在
反激变换器辅助电源基本设计关系 反激变换器是辅助电源通常采用的电路拓扑.它的优点在于可以工作在非常广阔的输入电压范围,电路简单,元件少,但效率一般在75%左右.一般工程师对反激变换器设计比较茫然。本文试图找到MIP162和TOPswitch 系列组成的辅助电源的较合理的设计方法。 1. 原理 反激变换器电路如图1所示。它是由功率开关S 、变压器T 、输出整流管D 2和输出滤波电容组成。D 1和D z 组成尖峰抑制电路。电路可以工作在电感安匝连续或/和断续.为讨论方便，首先研究电感安匝连续模式。 一、安匝连续 原理 ,初级电流波形如图2(a)所示。当晶体管S on i T L U i i i 1 min 1max 11)(= ?=?电源U i 向电感储能，由输出电容向负载供电。 晶体管S 使二极管D 2,次级电流变化量 图2 安匝连续(a)、和临界连续(b)和 断续(c)电流波形 of o T L U i i i 2 min 2max 22)(=?=? (2) 在稳态时,转换瞬间变压器应满足 i N i N i N i N 1122112max max min min ==和2因此 (3) ??i N i N 1122=式中N 1 、N 2分别为变压器初、次级匝数；L 1和L 2分别为初、次级电感量。设变压器没有漏感，应有 2222 2 11( L n L N N L == (4) 由式(1)和式(2)联解,考虑到式(3)和式(4)得到 i of on o U nT T U ?=或 i o U n D D U (5) ??= )1(式中ｎ=Ｎ1 /Ｎ2为变压器变比.Ｄ=T on /T 为占空度。电感电流(安匝)连续时,输出电压与输入电压的关系如式(5),输出电压与负载无关。
开关电源实验报告 一开关电源原理 如下图30W开关电源电路图所示，市电先经过由电容CX1和滤波电感LF1A组成的滤波电路后，再经过型号为KBP210的整流桥BD1和C1组成的整流电路，输出直流电。直流电又经过由UC3842和2N60等元器件组成的高频逆变电路后，变成高频的交流电，经高频变压器输出为低电压的高频交流电。高频交流经肖基特二极管SR1060后变为脉动的直流电，最后经滤波电容和滤波电感变为我们想要的直流电输出。
MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。（2）输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 （3）整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
1.2功率变换电路 （1）MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。（2）常见的原理图： （3）工作原理 R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。
1开关电源主电路设计 1.1主电路拓扑结构选择 由于本设计的要求为输入电压176-264 V 交流电，输出为24V 直流电,因此中间需要将输入侧的交流电转换为直流电，考虑采用两级电路。前级电路可以选用含电容滤波的单相不可控整流电路对电能进行转换，后级由隔离型全桥Buck 电路构成。总体要求是先将AC176-264V 整流滤波，然后再经过BUCK 电路稳压到24V 。考虑到变换器最大负输出功率为1000W ，因此需采用功率级较高的Buck 电路类型，且必须保证工作在CCM 工作状态下，因此综合考虑，本文采用全桥隔离型Buck 变换器。其主电路拓扑结构如下图所示： 图1-1 主电路拓扑结构 1.2开关电源电路稳态分析 下面将对全桥隔离型BUCK 变换器进行稳态分析，主要是推导前级输出电压g V 与后级输出电压V 之间的关系，为主电路参数的设计提供参考。将前级输出电压g V 代替前级电路，作为后级电路的输入，且后级BUCK 变换器工作在CCM 模式，BUCK 电路中的变压器可以用等效电路代替。 由于全桥隔离型BUCK 变换器中变压器二次侧存在两个引出端，使得后级BUCK 电路的工作频率等同于前级二倍的工作频率，如图1-1所示。在S T 2的工作时间内，总共可分为四种开关阶段，其具体分析过程如下： 1) 当S DT t <<0时，此时1Q 、4Q 和5D 导通，其等效电路图如图1-2所示。
i () t R v i ‘ 图1-2 在S DT t <<0时等效电路 g nv v =s （1-1） v nv v g -L = （1-2） R v i i /-C = （1-3） 2) 当S S T t DT <<时，此时1Q ~4Q 全部关断，6D 和5D 导通，其等效电路图如图1-3 所示。此时前级输出g V 为0，假设磁化电流为0，则流过6D 和5D 电流相等，均为L i 2 1 。。 i () t R i ‘ 图1-3 在S S T t DT <<时等效电路 0=s v （1-4） v v -L = （1-5） R v i i /-C = （1-6） 3) 当S S T D t T ）（ +1<<时，此时2Q 、3Q 和6D 导通，其等效电路图如图1-2所示。
目录 一、设计目的 (1) 二、设计任务及要求 (1) 三、设计步骤 (1) 四、总体设计思路 (2) 五、实验设备及元器件 (5) 六、测试要求 (5) 七、设计报告要求 (6) 八、注意事项 (6)
直流稳压电源的设计 一、设计目的 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计任务及要求 1．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出电压可调：U o=+3V～+9V ②最大输出电流：I omax=800mA ③输出电压变化量：ΔU o≤15mV ④稳压系数：S V≤0.003 2．设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。 4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。 三、设计步骤 1．电路图设计 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。 （2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 2．电路安装、调试 （1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。 （2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。 （3）重点测试稳压电路的稳压系数。 （4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。
辅助电源部分 辅助电源设计采用UC3842A 芯片，具体设计过程如下。 1、功能指标参数 交流输入电压范围：90~265in V V = 电网电压频率：40~60r f Hz = 最大输出功率：30out P W = 输出电压：015V V =± 效率：η=85% 开关频率：60s f kHz = 2、电路原理图 图1 反激变换器电路原理图 3、主电路参数设计 3.1 变压器设计 （1）根据AP 值选择磁芯 面积乘积AP 为绕组窗口面积（Aw ）和磁芯横截面积的乘积（Ae ）。同时，将AP 值与输入功率联系在一起，可以得到以下公式： 1.14311.1****in s p u t P AP f B K K K ???= ? ????cm 4 其中，P in 是额定输入功率； ΔB 为磁通密度变化量，一般为0.2T ；
K p 为磁芯窗口有效使用系数，一般取0.2~0.4； K u 为绕组填充系数，一般取0.4~0.5； K t 为均方电流系数，等于直流输入电流与最大原边电流的比值，一般取0.7~1.4； **p u t K K K K '=为铜有效利用系数，一般取0.1~0.2。 1.143 1.1434311.1*11.1*36=0.318cm ****60*10*0.2*0.32*0.4*0.71in s p u t P AP f B K K K ????== ? ? ?????? 经过计算，AP 约为0.318cm 4。为了保证足够的功率裕量，选择TDK 系列EI33/29/13磁芯，41.5854cm AP =，2118.5mm e A =，2133.79mm w A =。 （2）原副边匝数计算 输入平均电流：30=0.27()*(min)0.85*127 out av in P I A V η=≈ 其中：(min)in V 为最小直流输入电压，(min) 1.0127in V V =≈； 输入电流峰值大小： Ip2 输入电流波形示意图 max 2(1)*av pk I I k D =+ 其中：1 2p p I k I = ，根据经验，当P>40W 时，K=0.5~0.6；当P<40W 时，K=0.35~0.45。 本设计中，P<40W ，k 取0.4；为了保证工作于DCM 模式，占空比最大值取D max =0.4，所以有：max 22*0.270.96()(1)*(10.4)*0.4 av pk I I A k D ==≈++ 初级电感量： 3max 3(min)*127*0.40.882*10()*0.96*60*10 in p pk V D L H I f -==≈ 最小原边匝数： 8*(min)*()(min)*10**p pk in on p e e L I V T max N A B A B ==?? (min)in V ：最小直流输入电压（V ）；
设计了一个简易风力摆控制装置，由直流风机组，陀螺仪，直流减速电机以及激光笔等组成。以MSP430F14单片机为核心，用PW波控制控制电机转速，调节风力大小，并以四个风机上下与左右同面两两并在一起对碳素管及激光笔进行工作，使细杆及激光笔在 风机的作用下可进行自由摆动且进一步可控摆动在地上划线，具有很好的重复性，并且可 以设定摆动方向且画短线，已经能够在将风力摆拉起一定角度放开后可以在规定时间内达到平衡。 关键词：风力控制摆、陀螺仪、轴流风机、PWM B速、MSP43C单片机 风力摆控制系统（B题） 1方案设计与选择 1.1设计内容 要求一个下端悬挂有（2~4只）直流风机的细管上端固定在结构支架上，只由风机提供动力，构成一个风力摆，风力摆上安装一个向下的激光笔。通过单片机代码指令控制驱动风机使风力摆按照一定的规律运动，并使激光笔在地面画出要求的轨迹，风力摆结构图如图1所示。 图1风力摆结构图 1.2设计要求 1.2.1基本要求 （1）从静止开始，15s内控制风力摆做类似自由摆运动，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm的直线段，其线性度偏差不大于土 2.5cm，并且具有较好的重复性； ⑵从静止开始，15s内完成幅度可控的摆动，画出长度在30~60cm间可设置，长度偏差不大于土 2.5cm的直线段，并且具有较好的重复性； （3）可设定摆动方向，风力摆从静止开始，15s内按照设置的方向（角度）摆动，画
出不短于20cm的直线段; (4)将风力摆拉起一定角度(30~45 ° )放开，5s内使风力摆制动达到静止状态。 1.2.2发挥部分 (1) 以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面画圆，30s内 需重复3次；圆半径可在15~35cm范围内设置，激光笔画出的轨迹应落在指定半径 ± 2.5cm的圆环内； (2) 在发挥部分(1)后继续作圆周运动，在距离风力摆1~2m距离内用一台50~60W台扇在水平方向吹向风力摆，台扇吹5s后停止，风力摆能够在5s内恢复发挥部分(1)规定的圆周运动，激光笔画出符合要求的轨迹； (3) 其他。 2总体方案设计与选择 2.1单片机选择 方案一：采用STC89S51芯片，该款芯片具有高性能低功耗的特点，具有32位输入/ 输出，可以实现处理、存储等功能⑴，但是其灵活性不高，需实时保护软件现场，否则易丢失信息，存储能力较弱。 方案二：采用MSP430F14芯片，该款芯片具有高性能，低功耗的特点，其抗干扰能力比较强，存储空间较大，稳定性较强。 二者比较之下，选择方案二作为此次设计的核心控制部分。 2.2直流风机选择 方案一：采用12V 4.5A的轴流风机，风力很大，可以将自身轻松吹起，但是体积较大，质量较重。 方案二：采用12V 1.5A的小风机，体积小，质量轻。但是风力足够大，单电机产生 的风力可吹起4个相同电机
汽车电源设计的六项基本原则 大多数汽车电源架构需要遵循六项基本原则: 1.输入电压VIN范围:12V电池电压的瞬变范围决定了电源转换IC的输入电压范围。 典型的汽车电池电压范围为9V至16V,发动机关闭时,汽车电池的标称电压为12V;发动机工作时,电池电压在14.4V左右。但是,不同条件下,瞬态电压也可能达到±100V。ISO7637-1行业标准定义了汽车电池的电压波动范围。图1和图2所示波形即为ISO7637标准给出的部分波形,图中显示了高压汽车电源转换器需要满足的临界条件。 除了ISO7637-1,还有一些针对燃气发动机定义的电池工作范围和环境。大多数新的规范是由不同的OEM厂商提出的,不一定遵循行业标准。但是,任何新标准都要求系统具有过压和欠压保护。 2.散热考虑:散热需要根据DC-DC转换器的最低效率进行设计。 空气流通较差甚至没有空气流通的应用场合,如果环境温度较高(>30°C),外壳存在热源(>1W),设备会迅速发热(>85°C)。例如,大多数音频放大器需要安装在散热片上,并需要提供良好的空气流通条件以耗散热量。另外,PCB材料和一定的覆铜区域有助于提高热传导效率,从而达到最佳的散热条件。如果不使用散热片,封装上的裸焊盘的散热能力限制在2W 至3W(85°C)。随着环境温度升高,散热能力会明显降低。 将电池电压转换成低压(例如:3.3V)输出时,线性稳压器将损耗75%的输入功率,效率极低。为了提供1W的输出功率,将会有3W的功率作为热量消耗掉。受环境温度和管壳/结热阻的限制,将会明显降低1W最大输出功率。对于大多数高压DC-DC转换器,输出电流在150mA 至200mA范围时,LDO能够提供较高的性价比。
开关电源的设计 同组参与者：李方舟、周恒、张涛开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和 调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在 目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也 为脉宽调制（PWM）型。 开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电 压变化范围宽，节约能耗等优点。 开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开 通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压； 通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率 调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期 恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为 周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够 最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如 图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电 压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然 后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控 制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源， 如图1-1所示；
图1-1 一开关转换电路 1：滤波电路 输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器. 图1-2 2.电压保护电路 如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的
击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。 图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路 电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。
现代电源技术课程实践报告 院系：物理与电气工程学院 班级：电气自动化一班 姓名: 李向伟 学号: 111101007 指导老师:苗风东
一、设计要求 （1）输入电压：AC220±10%V （2）输出电压: 12V （3）输出功率:12W （4）开关频率: 80kHz 二、反激稳压电源的工作原理
图2-1 反激稳压电源的电路图 三、 反激电路主电路设计 (1)(1)Np Vdc Ton Vo Tr Nsm -=+ （3-1） 1. 反激变压器主电路工作原理 反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM 模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM
模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计. 1）工作过程： S 开通后，VD 处于断态，W1绕组的电流线性增长，电感储能增加； S 关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD 向输出端释放。 反激电路的工作模式： 反激电路的理想化波形 S u S i S i V D t o t o ff t t t t U i O O O O 反激电路原理图
整车电负荷设计规范 编制_______________ 校对_______________ 审核—批准 北汽福田汽车股份有限公司 汽车工程研究院 电子电器中心
、发动机、发电机基本状态 X X发动机匹配额定电流时发电机特性曲线（见下图一、根据具体的发动机匹配的发电机的特性曲线）： 图一（发电机特性曲线）
编号 BJ X X X系列车型整车电负荷设计规范一—J_e_-——— ------------- 共3 页第2页 二、发电机的功率确定 按以下两个方面确定发电机的功率： 1、发电机对应发动机怠速输出电流最低限度应超过永久及长期耗电器的耗电电流的1.1~1.3 倍。考虑倍乘因子后，即使短途行驶、发动机空转也可保证蓄电池充分充电； 2、发电机额定电流应大于永久及长期耗电器、短期耗电器耗电电流之和。 三、整车电气设备功率与发电机的功率平衡计算 1、按用电器耗电功率加权计算（参考Robert Bosch公司的倍数规则）
2、按爬长坡极限工况下用电器耗电功率计算（整车最大连续用电组合） 结论：（按用电器耗电功率加权计算，确认发电机的功率是否满足要求。）具体实例见下页:
实例 : 轴叙（xlOOOrpj } 4G64二加PDA :送泪谑桝 编号 共3页 第1页 发动机型号 4G64 发电机皮带轮外径 62 发动机曲轴皮带轮外径 149 发电机皮带轮传动速比 2.4 发动机怠速（rpm ） 750 ± 30 发电机对应怠速（rpm ） 1800 发动机最大扭矩点（rpm ） 2400~2800 发电机对应最大扭矩点（rpm ） 5760 发电机初始临界转速（rpm ） 1300 蓄电池容量（A.h ） 65 畜电池补充充电电流（A ） 6.5 蓄电池标称电荷量的10% 发电机输出电压（V ） 13.5 折合充电功率88W BJ6486系列轻型客车整车电负荷设计规范 、发动机、发电机基本状态 4G64发动机配额定电流120A 发电机特性:
西安文理学院机械与材料工程学院专业课程设计报告 专业班级测控技术与仪器一班 课程电子技术课程设计 题目直流稳压电源的设计 学号 学生姓名 指导教师 2017年3月
西安文理学院机械与材料工程学院 课程设计任务书 学生姓名 11 专业班级 15级测控技术与仪器1班学号2807150120 指导教师 22 职称讲师教研室测控 课程电子技术课程设计 题目 直流稳压电源的设计 任务与要求 使用Multisim仿真软件，设计一个采用220V，50Hz交流电网供电，固定输出的集 成稳压电源，其指标为U O =+12V； I O max=800mA。 设计要求： (1) 设计系统总体框架 (2) 设计电路 (3) 绘制电路图并仿真 (4) 撰写设计报告 开始日期 2017.3.10 完成日期 2017.3.24 2017年 2 月 24 日
直流稳压电源的设计 摘要 本设计是设计一个由220V，50Hz交流电源供电，输出为12V电压，限制电流800mA 的交流稳压电源。 首先使用电源变压器将220V的电网电压变成所需要的交流电压，经过由二极管组成的桥式整流电路，将正负交替的正弦交流电压变成单方向的脉动电压，再经过滤波电容使输出电压成为比较平滑的直流电压，在以三端固定式集成稳压器7812为核心构成的直流稳压电路，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。这类稳压器有输入，输出和公共端三个端口，输出电压固定不变，所以输出稳定性极好。本设计就是应用上述原理实现了直流稳压电源的设计。 关键词：直流稳压电源；三端稳压器；变压器；滤波电容；整流二极管。
目录 第一章任务与要求 (1) 第二章总体布局与各部分电路分析 (1) 2.1 系统模块 (1) 2.2 总体设计 (1) 2.3 直流电源的组成及各部分的筛选与作用 (2) 2.3.1 变压电路 (2) 2.3.2 整流电路 (2) 2.3.3滤波电路 (6) 2.3.4稳压电路 (7) 第三章制作和调试 (8) 第四章实验心得体会及致谢 (9) 第五章参考文献 (10)
开关电源实验报告 一、开关电源电路图及清单 1.1 60W-12V开关电源电路图 图1-1 开关电源电路原理1.2.60W-12V开关电源电清单
二、开关电源介绍 开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED 灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国
《自动化专业综合课程设计2》 课程设计报告 题目：开关电源设计与制作 院（系）：机电与自动化学院 专业班级：自动化0803 学生姓名：程杰 学号：20081184111 指导教师：雷丹 2011年11月14日至2011年12月2日 华中科技大学武昌分校制
目录 1．开关电源简介 (2) 1.1开关电源概述 (2) 1.2开关电源的分类 (3) 1.3开关电源特点 (4) 1.4开关电源的条件 (4) 1.5开关电源发展趋势 (4) 2．课程设计目的 (5) 3．课程设计题目描述和要求 (5) 4．课程设计报告内容 (5) 4.1开关电源基本结构 (5) 4.2系统总体电路框架 (6) 4.3变换电路的选择 (6) 4.4控制方案 (7) 4.5控制器的选择 (8) 4.5.1 C8051F020的内核 (8) 4.5.2片内存储器 (8) 4.5.312位模/数转换器 (9) 4.5.4 单片机初始化程序 (9) 4.6 输出采样电路 (10) 4.6.1 信号调节电路 (10) 4.6.2 信号的采样 (11) 4.6.3 ADC 的工作方式 (11) 4.6.4 ADC的程序 (12) 4.7 显示电路 (13) 4.7.1 显示方案 (13) 4.7.2 显示程序 (14) 5．总结 (16) 参考文献 (17)
1．开关电源简介 1.1开关电源概述 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC，即整流)，直流到交流(DC-AC，即逆变)，交流到交流(AC-AC，即变压)，直流到直流(DC-DC)。广义地说，利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（SwitchingPower Supply)。 将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如1： 图1 降压型DC-DC转换器主电路 其中，功率IGBT为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定；L和C为滤波元件。驱动VT导通时，负载电压Uo=Uin，负载电流Io按指数上升；控制VT关断时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流，负载电压Uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束，在驱动VT导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为：
仅供参考[整理] 安全管理文书 开关电源类产品设计的安全规范 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共14 页
开关电源类产品设计的安全规范 1.范围 1.1本规范规定了0公司户内使用、额定电压≤600V的开关电源类产品的设计安全要求，它包括参考标准资料、标志说明、一般要求和试验一般条件、电气技术参数规格、材料和结构、电气试验、机械试验、环境可靠性试验、包装、存放、出货和附录项内容。 1.2它主要以信息技术设备，包括电气事务设备及与之相关设备的安全标准为基础编写。 2.主要参考资料 2.1IEC60950-1999：信息技术设备的安全。 2.2IEC61000-4（所有系列）：电磁兼容--试验和测量技术。 2.3IEC61000-3-2-1998：电磁兼容第3部分：限值第2章低压电气及电子设备发出的谐波 电流限值（设备每相输入电流≤16A）。 2.4IEC61000-3-3-1998：电磁兼容第3部分：限值第3章标称电流≦16A的低压电气及电子设备的供电系统中电压波动和变化的限值。 2.5IEC60384-14-1993：电子设备用固定电容器第14部分：分规范拟制电源电磁干扰用固定电容器。 2.6CISPR22-1998：信息技术设备的无线电干扰特性的限值和测量方法。 2.7CISPR24-1997：信息技术设备的无线电抗干扰特性的限值和测量方法。 2.8IEC60695-10-2：1995：着火危险试验第10部分：减少着火对电子技术产品而引起的不正常发热效应的指南和试验方法第2部分： 第 2 页共 14 页
题目：直流稳定电源 院（系）：电子与信息工程学院 学生姓名：罗哲（电子092） 王冬（电子092） 张嘉嵘（通信091）时间：2011年5月
目录 一、设计任务与要求 (2) 二、设计方案 (3) 三、设计参数及其计算 (4) 四、ewb仿真 (5) 五、设计总结 (6)
一、设计任务与要求 任务：设计并制作交流变换为直流的稳定电源。 要求： 基本要求： （1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下： A·输出电压可调范围为+9V~+12V B·最大输出电流为1.5A C·电压调整率<= 0.2%（输入电压220V变化范围+15%~-20%下，空载到满载） D·负载调整率<= 1%(最低输入电压下，满载) F·效率>= 40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载） G·具有过流及短路保护功能 （2）稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下： A·输出电流：4~20mA 可调 B·负载调整率<=1% （输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时，输出电流为20mA 时的相对变化率） （3）DC-DC变换器在输入电压为+9V~+12V条件下： A·输出电压为+100V。输出电流为100mA B·电压调整率<= 1% (输入电压变化范围+9V~+12V) C·负载调整率<= 1%（输入电压+12V下，空载到满载） D·纹波电压（峰-峰值）<= 100mV （输入电压+9V下，满载） 发挥部分： （1）扩充功能 A·排除短路故障后，自动恢复为正常状态 B·过热保护 C·防止开、关机时产生的“过冲” （2）提高稳压电源的技术指标 A·提高电压调整率和负载调整率 B·扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值 （3）改善DC-DC变换器 A·提高效率（在100V、100mA下） B·提高输出电压 （4）用数字显示输出电压和输出电流
第五章辅助电源工作原理 第一节小机型辅助电源 一、辅助电源的作用 辅助电源的作用是给控制电路、驱动电路提供稳定的低压电源。保证控制电路、驱动电路稳定可靠的工作。要求能够输出24V、12V、5V的稳压直流电。 二、单端反激式开关电源工作原理 1、起始时开关K合上，电源给变压器供能，并以磁能的形式储存于变压器 中。N1的极性为上正下负，N2的为上负下正，二极管截止，次边无电流。 2、然后开关K断开，由于次边无电流输出，在N1自感作用下，下端电压电压超出电源， 电感内储蓄了较高的磁能，此时N1极性变为下正上负，由于互感的作用N2的极性变为上正下负，二极管导通，变压器的磁能由N2线圈释放出来，N1线圈的下端电压开始回落。 3、当磁能放出到一定程度，线圈N1下端电压于电源，电源再给变压器供能，此时N1极 性变回为上正下负，开关K又被合上，进入下一个周期。 4、电路电流电压周期性的变化（初级）使次级负载得到稳定的供电。 三、小机型辅助电源的工作原理 小机型的辅助电源采用单端反激式开关电源的形式，其原理电路如图：
工作原理： 1、启动： 电源通过N1、D1、R9，R16给开关管Q5的栅极供电，达到8.2V时被稳压管D9钳位（保护开关管）。此时，开关管导通，同时，因N3与N1同位，N3感生电流通过D3、R12给开关管供电，加速开关管的导通。 2、储能： 开关导通后，电源给变压器T供能，并把能量以磁能的形式储存于变压器中。 N1的极性为上正下负，N2极性为下正上负，二极管D13反向，N2无电流通过。 3、关断： 开关管导通后，电流经开关管Q5、R10到地，由于N1电感的作用，电流是由小到大上升的，则电阻R10上的电压同样是由小到大上升的，当电压值上升到一定程度时（约0.7V）,三极管Q6导通，将开关管Q5的栅极电位迅速被拉低。此时开关管截止。 4、放能： 开关管关断后，由于电感线圈N1的储能续流作用，N1下端电压会上升超出电源电压，极性变为下正上负，此时N2的感生电动势极性变为上正下负，二极管D13导通给负载供电，同时给C26充电，变压器的磁能由次极N2释放。 5、再次开通： 当变压器的能量放到一定程度时，N1下端电压回落到电源电压，由于电感的续流作用，N1下端电压会低于电源电压，即Cds（开关管漏-源电容）的端电压低于电源电压，致使电源再次通过给线圈N1给Cds充电，产生向下的电流。同时，由于互感作用，N3开始给Q5栅极供电，Q5再次导通，电源又给变压器充能，此时由C26放电供给负载能量。如此反复不断形成震荡，在开关管漏极形成了如图的电压波形。 6、稳压： 当输出电压超过24V时，电流通过D14、R20使得光电耦合器中的UA1发光，UB2导通，三极管Q6导通，将开关管Q5的栅极电位迅速被拉低，开关管提前截止。使得输出保持在24V，达到稳压的目的。
& 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 开关电源设计 初始条件： 输入交流电源：单相220V，频率50Hz。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）? 1、输出两路直流电压：12V，5V。 2、直流最大输出电流1A。 3、完成总电路设计和参数设计。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 ） 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 ） 引言 (1) 1设计意义及要求 (2) 设计意义 (2) 开关电源的组成部分 (2) 开关电源的工作过程 (2) 开关电源的工作方式 (3) 脉宽调制器的基本原理 (3) 2方案设计 (5) ） 设计要求 (5) 方案选择 (5) 整流滤波部分 (6) 降压斩波电路 (7) 脉宽调制电路 (8) MOSFET管的驱动电路 (9) 总电路图 (11) 3主电路参数设定 (12) { 变压器、二极管、MOSFET管选择 (12) 反馈回路的设计 (13) MOSFET的驱动设计 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)
附录一 (17) ]
引言 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，远程控制交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IGBT和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以学习设计开关电源有重要的意义。