VCC 7GND 5REF_5V 8VFB 2Comp 1Isense 3Output 6Rt/Ct 4UC2845D UC2845芯片资料介绍及维修方法和设计汇总
第一节:UC2845D 芯片介绍
①管脚介绍
Unitrode 公司的UC2845D(D 是贴片)是一种高性能固定频率电流型控制器,包含误差放大器、PWM 比较器、PWM 锁存器、振荡器、部基
准电源和欠压锁定等单元,其结构图
1脚: 是误差放大器的输出端 增益和频率特性。
2脚: 是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准 电压进行比较,产生误差(控制)电压,误差(控制)电压变大,第6 脚输出脉冲变窄,占空比降低,抑制输出电压的增加,从而使输 出电压稳定,而控制脉冲宽度,脉宽越宽,电源输出电压越高, Vref 比较器高低门限为:3.6V/3.4V 。
3脚: 电流检测输入端。在外围电路中,在功率开关管(如Mos 管)的源 极串接一个小阻值的取样电阻,将脉冲变压器的电流转换成电 压,此电压送入3脚,控制脉宽。此外,当电源电压异常时,功率开 关管的电流增大,当取样电阻上的电压超过1V 时,缩小脉冲宽度 使电源处于间歇工作状态,UC2845就停止输出,有效地保护了功 率开关管。
4脚: 定时端,部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定， 当上电后，5VDC 通过Rt 电阻给
Ct 充电,使④脚电压近
似线性上升,当电压上升到2.8V 时,在振荡器部,将定时电容
器CT 上的电压突然放掉,当电压下降到1.4V 时,电压又开始上
UC2845的管脚图
升,这样就形成一个锯齿波电压。
5脚: 为公共地端。
6脚: 为推挽输出端,输出的频率是振荡频率的1/2,部为图腾柱式, 上升、下降时间仅为50ns,驱动能力为±1A。
7脚: Vcc是电源。VCC比较器上下门限分别为:8.4V/7.6V,UC2845最小工作电压为8.2V,此时耗电在1mA以下。输入电压可以通过一
个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后,输入电压可在
7.6V～36V之间波动,(部有一个36V的齐纳二极管作为稳压管,
从VCC连接至地,它的作用是保护集成电路免受系统启动或运
行期间所产生的过高电压的破坏),低于7.6V就停止工作。工作
时耗电约为15mA,此电流可通过反馈电阻提供。当Vcc欠压,
UC2845D8参考电压输出端8脚将无+5V输出,从而导致RC振荡停
止工作。
8脚: 为5V基准电压输出端,有50mA的负载能力。
②主要特性
用于20-50W的小功率开关电源,管脚少,电路简单。
1. 单输出级,可以驱动MOS、晶体管。
2. 自动前馈补偿。
3. 锁存脉宽调制,用于逐周期限流。
4. 具有精密的电压基准源(±l％),电压调整率可达0.01%。
5. 基准电压为4.9～5.1V,电流模式工作频率可达500kHz。
6. 低启动电压和工作电流,启动电流<1mA,工作电流15mA。
7. 电流图腾柱输出,1A。
8.有欠电压锁定保护和过电流保护功能。
③芯片原理部框图如图4-5。
图4-5:UC2845电源控制芯片原理框图
第二节开关电源常见故障的维修
一.检查UC2845D8芯片好坏的方法
1.可在UC2845D8的⑤脚和⑦脚之间加12V直流电压,⑦脚接电源正,
⑤脚接电源负
2.UC2845D8的⑧脚有5V电压输出。
④有间歇式的0-2.5V锯齿电压波形。
⑥有较宽的脉冲输出。
②有2.5V电压。
二.常见的故障:上电后,311V电压正常,电路无输出电压,启不动,但
不烧保险丝。
检查UC2845D8的第⑦脚供电情况
1.第⑦脚没有电压或启动门限电压<8.4VDC
首先:检查启动电阻(R203)是否变为无穷大或电阻漏焊和有断线而不通,稳压二极管(D236)是否击穿和方向焊反。
其次:用万用表测4N90的D(漏极)与主绕组一端通否?
最后:用万用测负载是否有短路现象。
2.第⑦脚电压跳变,第8脚5VDC电压没有
a.一般为第⑥脚对地有短路,或自馈电压没建立起来,检查是否
短路和自馈电路
b.用万用表测第⑥脚与地通否,测启动绕组与二极管,电容,电
阻通断情况
3.第7脚与第8脚同时跳变,一般为次级短路
4.第7脚电压正常第8脚5V正常,第⑥脚电压跳变,电源不工作
一般是开关MOS管断路或第⑥脚到栅极(G)之间断路。
2.保险丝熔断,且玻璃管严重发黑。
数字万用表用二极管档(指针式用RX100档)对负载部分的主要元件进行在路测量,如整流滤波中的整流二极管击穿,说明电路存在严重短路,一般为交流滤波回路短路、整流二极管短路、直流滤波电容短路和开关管短路。
检修方法:启动电路自馈电路吸收回路过流保护回路过压保护回路负载电路
a.启动电路
检查启动电阻(R203)是否变为无穷大或电阻漏焊和有断线而不通,稳压二极管(D236)是否击穿和方向焊反。
b.自馈电路
用万用表测自馈电绕组与二极管,电容,电阻通断情况,整流二极管(D213)是否击穿和方向焊反否,电容(C224)短路否, 电容
(C225)短路及有无爆裂痕迹和方向焊反否。
c. 六个吸收回路{(主绕组,功率器件)=[2];输出负载饶组=[4]}
R2，C18，D5用于吸收开关管关断时，变压器漏感产生的过电压
1.两个吸收回路(主绕组和付饶组)
a.查第一个吸收回路:整流二极管(D201)是否击穿和方向焊反否,
电容(C202)短路和有无爆裂痕迹,放电电
阻(R201)烧毁或阻值变成无穷大。
b.查第二个吸收回路:MOS管是否烧坏,造成漏极D和S源极短路,
电容(C221)有无爆裂痕迹,放电电阻(R234)
烧毁或阻值变成无穷大。
2.四个吸收回路:(输出负载饶组,电阻和电容吸收次级整流管的
尖峰电压)
a.查第一个吸收回路:电容(C207)短路和有无爆裂痕迹,阻尼电
阻(RX201)烧毁或阻值变成无穷大(24V1)。
b.查第二个吸收回路:电容(C208)短路和有无爆裂痕迹,阻尼电
阻(RX202)烧毁或阻值变成无穷大(24V2)。
c.查第三个吸收回路:电容(C209)短路和有无爆裂痕迹,阻尼电
阻(RX203)烧毁或阻值变成无穷大(12V)。
d.查第四个吸收回路:电容(C210)短路和有无爆裂痕迹,阻尼电
阻(RX204)烧毁或阻值变成无穷大(15V)。
f.过压保护回路
1.稳压二极管(D212)是否击穿和方向焊反,R238阻值是否正常
2.当输出电压+12V加大,R249与R251,R252组成的误差放大器电
路,经电阻分压后得到的取样电压加大与精密2.5V电压进行比较,其差值必然增大,U205光偶的电流I f增大,当U0=I f *R243与
UC2845D8的①脚进行比较,产生误差控制电压,当误差电压>3.6v 时,UC2845D8的输出关断
g. 负载电路
二、维修分析工作原理
开关电源维修注意事项
①在焊接电源初级元件时,一定要在拔掉电源线的情况下操作,否则将烧坏电源。
②维修无输出的电源,通电后再断电,由于电源不振荡,300V滤波电容两端的电压放电会极其缓慢,此时,如果要用万用表的电阻档,测量电源电路时,应先对300V滤波电容两端的电压进行放电（可用消磁电阻或烙铁的电源插头进行放电）,然后才能测量,不能直接将电容两端短路进行放电
③测量电源电路的电压,要选好参考电位,因为开关变压器初级之前的地为热地,而开关变压器之后的地为冷地,二者电位不等。
第三章单端反激式变换器原理分析
l 单端反激式变换器的特点
单端反激式变换器又称电感储能式变换器，工作原理如图所示, 当开关管Q1被PWM脉冲激励而导通时,直流输入电压施加到高频变压器T的初级绕组上,此时NP相当于一个纯电感,流过NP
Tof
Ip Is 单端反激式变换器工作原理1的电流线性上升,电源能量以磁能形式存储在电感中,次级整流二极管D1截止,输出电容C 给负载供电。(电能转换为磁能)
当开关管Q1截止时,由于电感电流不能突变,初级绕组两
端电压极性反向, 次级绕组上的电压极性颠倒使D1导通, 初级储存的能量传送到次极,提供负载电流,同时给输出电容充电。(磁能换为电能)
单端反激式变换器通常采用加气隙来增大可工作的磁场强度H ，减少剩余磁感应强度;当反激式变换器处于连续工作模式时,气隙可有效防止磁芯饱和，因而可增大电源的输出功率，减少变压器磁芯损耗,进一步提高开关频率。
一、调制
1.定义: 利用某一种电压或波形的改变,去控制另一种电压或波形发生某种形式的改变。
2.调制方式:利用电压的改变,去控制另一种波形的改变,最后达到能控制输出电压的改变,同时能控制输出电压稳定的一种技术措施。
3.脉冲宽度调制方式(PWM:(Pulse Width Modulation):
①是输入电压的变化,使输出脉冲宽度发生变化的一种方式。 ②开关管工作周期T 是固定不变的。
③输出电压的改变和稳定,就是控制开关管调整饱和导通的时
间来实现的。
④脉宽式开关电源都是降压式的变换器,但采用变压器隔离的
开关电源,可以改变初级与次级绕组匝数比,来决定输出电
压是升压还是降压。
⑤占空比的比值就是电压比的比值,占空比的变化围:0∽1。
2.交流共模滤波电感的结构和工作原理
①定义:是在一个磁心上的两个匝数相等的绕组中再电流方向上的不
同,就能起到共模滤波电感的作用。
②模式:1.差模输入:就是在共模滤波器的两个输入端口,所输入电压
是有差别的一种输入模式。
在某一瞬间,两个输入端的电压一个为+,一个为
-,两个绕组产生的磁通是大小相等方向相反,磁
芯中就没有变化的磁通,也没电感量,也没感抗,
对50HZ的交流电压没有阻力,只有绕组的直流电
阻存在,直流电阻值为0.1-0.5Ω实际有0.1-0.2W
能量损失,可忽略。
2.共模输入:就是在共模滤波器的两个输入端口,所输入电压
是没有差别的一种输入模式。
假设共模高频干扰电压输入为+或-,两个绕组产生的是
同一方向变化的磁通,磁芯中就有变化的磁通,就有感抗,
电感对共模高频干扰会有较大的衰减。
三、电路原理分析
1.交流输入部分
①自恢复保险丝(是一种过流保护器件)
A.原理:在常态下它的阻值非常低(0.2Ω)，工作电流流过开关时功耗
很小,损耗能量小,当电路电流超过设计值或发生短路故障
时,它的阻迅速增加至数千欧,使电路进入开路状态,立即将
电路电流切断,对电路起到保护作用,自动恢复开关只能
进行低电压过流保护,而不能接在220VAC上,否则将开关烧
毁。
②RT201是压敏电阻
③NTC201是热敏电阻,在开关电源中起过温保护和软启动的作用。
④低通滤波器
定义:低频能通过而高频干扰信号通不过的滤波器,就是能滤掉高频电压,又可叫高频滤波器。
b.组成:一般由电容器和电感组成
c.作用: 1.防止电网上的高频干扰信号、抑制浪涌电压、尖蜂电
压进入开关电源中。
2.阻止、限制开关电源所产生的噪声,高频电磁干扰信号
串入电网上。
d.电感
e.电容
作用:1.电容器的基本作用既是充电和放电。
2.储能:以电压形式存储能量:Ec=1/2V2C,具有隔直流通
交流的作用,它两端的电压不能突变,电容的容
抗是与频率成反比,频率越高,它呈现的容抗越
小,容抗:。
3.滤波作用:整流电路将交流变成脉动的直流,在整流电
路之后接入一个较大容量的电解电容,在滤
波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效
值的1.42倍。利用其充放电特性,使整流后的
脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电
压。在实际中,为了防止电路各部分供电电压
因负载变化而变化,所以在电源的输出端及
负载的电源输入端接电解电容,由于大容量
的电解电容一般具有一定的电感,对高频及
NCP1203 PWM Current?Mode Controller for Universal Off?Line Supplies Featuring Standby and Short Circuit Protection Housed in SOIC?8 or PDIP?8 package, the NCP1203 represents a major leap toward ultra?compact Switchmode Power Supplies and represents an excellent candidate to replace the UC384X devices. Due to its proprietary SMARTMOS t Very High V oltage Technology, the circuit allows the implementation of complete off?line AC?DC adapters, battery charger and a high?power SMPS with few external components. With an internal structure operating at a fixed 40 kHz, 60 kHz or 100 kHz switching frequency, the controller features a high?voltage startup FET which ensures a clean and loss?less startup sequence. Its current?mode control naturally provides good audio?susceptibility and inherent pulse?by?pulse control. When the current setpoint falls below a given value, e.g. the output power demand diminishes, the IC automatically enters the so?called skip cycle mode and provides improved efficiency at light loads while offering excellent performance in standby conditions. Because this occurs at a user adjustable low peak current, no acoustic noise takes place. The NCP1203 also includes an efficient protective circuitry which, in presence of an output over load condition, disables the output pulses while the device enters a safe burst mode, trying to restart. Once the default has gone, the device auto?recovers. Finally, a temperature shutdown with hysteresis helps building safe and robust power supplies. Features ?Pb?Free Packages are Available ?High?V oltage Startup Current Source ?Auto?Recovery Internal Output Short?Circuit Protection ?Extremely Low No?Load Standby Power ?Current?Mode with Adjustable Skip?Cycle Capability ?Internal Leading Edge Blanking ?250 mA Peak Current Capability ?Internally Fixed Frequency at 40 kHz, 60 kHz and 100 kHz ?Direct Optocoupler Connection ?Undervoltage Lockout at 7.8 V Typical ?SPICE Models Available for TRANsient and AC Analysis ?Pin to Pin Compatible with NCP1200 Applications ?AC?DC Adapters for Notebooks, etc. ?Offline Battery Chargers ?Auxiliary Power Supplies (USB, Appliances, TVs, etc.) SOIC?8 D1, D2 SUFFIX CASE 751 1 MARKING DIAGRAMS PIN CONNECTIONS PDIP?8 N SUFFIX CASE 626 8 xx= Specific Device Code A= Assembly Location WL, L= Wafer Lot Y, YY= Year W, WW= Work Week Adj HV FB CS GND NC V CC Drv (Top View) xxxxxxxxx AWL YYWW 1 8 See detailed ordering and shipping information in the package dimensions section on page 12 of this data sheet. ORDERING INFORMATION https://www.doczj.com/doc/887367062.html, 查询1203P60供应商
第四节《变压器》教学设计一、教学思路 “变压器”的教学围绕“变压器为什么能改变电压”变压器是怎样改变电压、电流等问题为线索来展开教学过程，采用定性分析和定量相结合，理论推导和实验验证相结合的方法，先使学生理解互感现象，再通过学生探究活动，验证电压与匝数的关系，邂逅通过法拉第电磁感应定推导出电压与线圈匝数之间存在的关系。 教材分析：教材是落实课程标准、实现教学目标的重要载体，新教材的特点之一是“具有基础性、丰富性和开放性。”即学习内容是基础而丰富的，呈现形式是丰富而开放的。本节教材配有小实验，思考与讨论，简明扼要的文字说明，贴近生活的图片生动而形象，开阔眼界的科学漫步。教材对变压器原理的表述比较浅，在处理时要将这部分内容情境化，将静态知识动态化，利于学生理解透彻。? 学生分析：学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电以及涡旋电流有了基本的掌握，在《交流电?》前两节的学习，对交流电的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这一节内容的必备知识。但对变压器原线圈两端的电压与原线圈产生的电动势大小关系这一知识点比较欠缺，在教学中需作出补充提示。? 二、教学目标 1、知识与技能： １）知道变压器的基本构造 ２）理解变压器的工作原理 ３）探究并应用变压器的各种规律 2、?过程与方法： １）能熟练应用控制变量法解决多变量问题 ２）进一步掌握科学探究的一般思路 3、?情感态度与价值观： １）通过实验探究，体会科学探索的过程，激发探究物理规律的兴趣 ２）通过真实操作和记录，获得团队合作精神的体验和实事求是的科学态度 三、教学重难点 教学重点：变压器工作原理及工作规律． 教学难点：（l）理解副线圈两端的电压为交变电压． （2）推导变压器原副线圈电流与匝数关系． （3）掌握公式中各物理量所表示对象的含义． 重难点的突破措施： （l）通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律． （2）通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系． （3）通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义． 四、教学媒体 变压器模型、学生电源、闭合铁芯、小灯泡、导线、多媒体等 五、教学过程 （一）知识回顾： 1、什么是互感现象？
PWM信号发生器的设计程序 module pwmgen(clk,rst,ce,addr,write,wrdata,read,bytesel,rddata,pwm); input clk,rst,ce; input [1:0]addr; input write,read; input[31:0]wrdata; output[31:0]rddata; input[31:0]bytesel; output pwm; reg[31:0]clk_div_reg,duty_cycle_reg; reg control_reg; reg clk_div_reg_sel,duty_cycle_reg_sel,control_reg_sel; reg[31:0]pwm_cnt,rddata; reg pwm; wire pwm_ena; always@(addr) begin clk_div_reg_sel<=0;duty_cycle_reg_sel<=0;control_reg_sel<=0; case(addr) 2'b00:clk_div_reg_sel<=1; 2'b01:duty_cycle_reg_sel<=1; 2'b10:control_reg_sel<=1; default: begin clk_div_reg_sel<=0; duty_cycle_reg_sel<=0; control_reg_sel<=0; end endcase end always@(posedge clk or negedge rst) begin if(rst==1'b0) clk_div_reg=0; else begin if(write & ce & clk_div_reg_sel) begin if(bytesel[0]) clk_div_reg[7:0]=wrdata[7:0]; if(bytesel[1]) clk_div_reg[15:8]=wrdata[15:8];
1 引言 当今社会，时代在进步，人们的生活水平不断提高，越来越离不开电力电子产品电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，当然任何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，程控交换机、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。 1.1 什么是开关电源 电子电源是对公用电网或某种电能进行变换和控制，并向各种用电负载提供优质电能的供电设备。它可分为线性电源和开关电源两种。应用大功率半导体器件，在一个电路中运行于“开关状态”，按一定规律控制开关，对电能进行处理变换而构成的电源，被称为“开关电源”。在实际应用中同时具备三个条件的电源可称之为开关电源，这三个条件就是:开关(电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态)、高频(电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频)和直流(电源输出是 直流而不是交流)。广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一形态的主电路都叫做开关变换电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环 节的则称开关电源。 1.2 开关电源基本工作原理 开关电源以半导体开关器件的启闭为基本原理，即通过控制开关晶体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）或者脉冲频率调制方式（PFM）控制IC和外部电路构成。 开关电源有PWM调制、FWM调制和混合调制，这里选用PWM调制。PWM型开关电源的换能电路是将输入的直流电压转换成脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压输出。 图1-1 PWM型开关电源原理框图
1.PWM信号概述 脉冲宽度调制(PWM)信号广泛使用在电力变流技术中,以其作为控制信号可完成DC-DC变换(开关电源)、DC-AC变换(逆变电源)、AC-AC变换(斩控调压)与AC-DC变换(功率因数校正)。 产生PWM信号的方法有多种,现分别论述如下: 1)普通电子元件构成PWM发生器电路 基本原理就是由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波,经比较器产生PWM信号。三角波或锯齿波与可调直流电压比较,产生可调占空比PWM信号;与正弦基波比较,产生占空比按正弦规律变化的SPWM信号。 此方法优点就是成本低、各环节波形与电压值可观测、易于扩展应用电路等。缺点就是电路集成度低,不利于产品化。 2)单片机自动生成PWM信号 基本原理就是由单片机内部集成PWM发生器模块在程序控制下产生PWM 信号。 优点就是电路简单、便于程序控制。缺点就是不利于学生观测PWM产生过程,闭环控制复杂与使用时受单片机性能制约。 3)可编程逻辑器件编程产生PWM信号 基本原理就是以复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列器件(FPGA)为硬件基础,设计专用程序产生PWM信号。 优点就是电路简单、PWM频率与占空比定量准确。缺点就是闭环控制复杂,产生SPWM信号难度大。 4)专用芯片产生PWM信号 就是生产厂家设计、生产的特定功能芯片。 优点就是使用方便、安全,便于应用到产品设计中。缺点就是不利于学生观测PWM产生过程与灵活调节各项参数。 2.电子元件构成PWM发生器电路
图1电子元件构成PWM发生器电路 3.集成芯片SG3525构成PWM发生器电路 一、PWM信号发生电路说明 实验电路中,驱动开关管的PWM信号由专用PWM控制集成芯片SG3525产生(美国Silicon General公司生产),PWM信号发生器电路如图2所示。 图2 PWM信号发生器电路图 SG3525采用恒频脉宽调制控制方案,内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器与保护电路等。调节Ur的大小,在OUTA、OUTB
前言 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation.PWM）控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术和模拟信号数字传输通信领域最广泛应用的控制方式，因此研究基于PWM技术的脉冲宽度及周期可调的信号发生器具有十分重要的现实意义。 本文主要讨论了脉冲占空比可调信号的产生方法，采用三种不同的方案使用VHDL语言编程实现了信号的产生。其中方案一的原理是分频，即用计数器计算时钟脉冲的上升沿个数，再通过输出电平反复翻转得到计数个数（脉冲宽度）可控的PWM 信号；方案二的原理是锯齿波比较法，首先编程产生阶梯状的锯齿波，再通过锯齿波与输入占空比值（数值可控的直线）比较产生脉冲宽度随输入占空比数值变化的PWM 信号；方案三是用有限状态机产生有用信号，首先定义两个状态，再通过计数器值与输入占空比值比较控制状态的切换，产生PWM信号。本文详细介绍方案二和方案三两种方法。 通过使用QuartusII9.0软件采用VHDL语言编程并用功能仿真证实了上文提到的三种PWM信号产生方案都是可行的，都能产生切实可用的PWM信号，三种方案中均可以通过修改输入端口占空比来控制产生信号的脉宽，且可以通过在程序中修改计数器的计数上限和分频模块的分频比改变信号的周期及频率，实现了多参数可调，使整体设计具有灵活的现场可更改性和较好的可移植性。且实现功能的程序简单易懂，设计过程中思路阐述清晰，流程介绍明了，且程序易于修改，可读性好。
第一章设计要求 1.1 研究课题 PWM信号发生器的研制 1.2设计要求 用CPLD可编程模块产生下列信号（特殊芯片：EPM570T100C5） (1)采用VHDL编写相关程序，PWM信号的工作频率为500Hz(1000Hz)； (2)时钟信号通过分频器后，由输入开关量控制占空比可调。
1 引言 当今社会，时代在进步，人们的生活水平不断提高，越来越离不开电力电子产品电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，当然任何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，程控交换机、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。 1.1 什么是开关电源 电子电源是对公用电网或某种电能进行变换和控制，并向各种用电负载提供优质电能的供电设备。它可分为线性电源和开关电源两种。应用大功率半导体器件，在一个电路中运行于“开关状态”，按一定规律控制开关，对电能进行处理变换而构成的电源，被称为“开关电源”。在实际应用中同时具备三个条件的电源可称之为开关电源，这三个条件就是:开关(电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态)、高频(电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频)和直流(电源输出是 直流而不是交流)。广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一形态的主电路都叫做开关变换电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环 节的则称开关电源。 1.2 开关电源基本工作原理 开关电源以半导体开关器件的启闭为基本原理，即通过控制开关晶体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）或者脉冲频率调制方式（PFM）控制IC和外部电路构成。 开关电源有PWM调制、FWM调制和混合调制，这里选用PWM调制。PWM型开关电源的换能电路是将输入的直流电压转换成脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压输出。
电子技术综合训练 设计报告 题目：PWM信号发生器的设计 姓名： 学号： 班级： 同组成员： 指导教师： 日期： 摘要 本次课程设是基于TTL系列芯片的简易PWM信号发生器,PWM信号发生器应用所学的数字电路和模拟电路的知识进行设计。在设计过程中，所有电路仿真均基于Multisim10仿真软件。本课程设计介绍了PWM信号发生器的设计方案及其基本原理，并着重介绍了PWM信号发生器各单元电路的设计思路，原理及仿真，整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。设计共有三大组成部分：一是原理电路的设计，本部分详细讲解了电路的理论实现，是关键部分；二是性能测试，这部分用于
测试设计是否符合任务要求。三是是对本次课程设计的总结。 关键字： 目录 1 设计任务和要求…………………………………………………………? 1.1设计任务……………………………………………………………? 1.2设计要求…………………………………………………………….? 2 系统设计…………………………………………………………………? 2.1系统要求…………………………………………………………….? 2.2方案设计……………………………………………………………? 2.3系统工作原理……………………………………………………….? 3 单元电路设计……………………………………………………………? 3.1 单元电路A(单元电路的名称) ……………………………………? 3.1.1电路结构及工作原理……………………………………………? 3.1.2电路仿真…………………………………………………………?
3.1.3元器件的选择及参数确定……………………………………………? 3.2单元电路B(单元电路的名称) ……………………………………? 3.2.1电路结构及工作原理…………………………………………? 3.2.2电路仿真…………………………………………………………? 3.2.3元器件的选择及参数确定…………………………………………….? …… 4 系统仿真……………………………………………………………………?. 5 电路安装、调试与测试……………………………………………………? 5.1电路安装………………………………………………………………? 5.2电路调试………………………………………………………………? 5.3系统功能及性能测试…………………………………………………? 5.3.1测试方法设计………………………………………………………? 5.3.2测试结果及分析……………………………………………………? 6 结论…………………………………………………………………………?
平面变压器的应用 1 概述 目前，电力电子技术的应用十分广泛。如：航空航天电源，舰载电源，雷达电源，通讯电源，电动机车-汽车电源，计算机-集成芯片电源，高频加热-照明电源，变频器，逆变器和各种AC/DC，DC/DC变换器等。而且应用的水平和对电源性能提出的要求不断提高。比如：高频开关电源的功率密度要求越来越高，成为当前主要研究课题。 功率磁性元件是所有电力电子装置中必不可少的关键器件，其体积和重量一般占到整个电路的20%到30%，磁性元件的损耗占到总损耗的30%左右，且磁性元件的各项参数对电路的性能影响很大。从目前看来，磁性元件无论在研究上，还是在应用上都已成为电力电子际踅 徊椒⒄沟钠烤保 谀持殖潭壬现苯佑跋炝说缌Φ缱蛹际醯姆⒄埂Ｒ虼耍 愿咂担 吖β拭芏群吞厥馔庑谓峁沟拇判栽 难芯浚 ⑹鞘 种匾 摹１热纾捍判栽 钠矫* 旌霞 苫 取? 目前来看，以铁氧体为磁芯的平面变压器体积小，功率密度大，将在较大功率的模块电源中发挥主要作用，成为主流产品，可在电力电子技术的领域大力推广和广泛应用，在某种程度上可以推动电力电子技术的发展。 2 平面变压器的优势 平面变压器与常规变压器相比，磁芯尺寸大幅度缩小，特别是高度缩小最大。这一特色对电源设备中在空间受到严格限制的场合下具有相当大的吸引力，从而可成为许多电源设备中首选的磁性元件。平面变压器结构上的优势，也为它的电气特性带来了许多优点：功率密度高，效率高，漏感低，散热性好，成本低等。详见下表：
3 制造方式 1、线绕式平面变压器：这种绕组方式与常规变压器的绕制方式一样，适合于高频，高压变压器的制造。 2、铜箔式平面变压器:这种方式是用铜箔作绕组，折叠成多层线圈。适合于制造低压，大电流的变压器。 3、多层印制板式平面变压器:这种方式是用印制板的制造工艺，在多层板上形成螺旋式的线圈。适合于制造中，小功率的变压器。 以上三种形式的平面变压器，在现有的机械设备、生产规模和工艺水平下，能很方便地制造出来。所以，大力推广平面变压器的开发和应用，具有特别的实际意义。 4、多元化的开发与应用 1、并联组合形式：因平面变压器铁芯扁平，所以很容易用两个，四个或八个铁芯合成来实
第32卷 第6期 2010-6 【151】 基于CPLD的PWM发生器设计 A PWM generator designed with CPLD 耿伟松，于海东 GENG Wei-song, YU Hai-dong （扬州大学 能源与动力工程学院，扬州 225009） 摘 要：H形桥式变换器在多种动力系统中有着广泛的应用。在电机控制中，H桥中开关的控制一般采 用PWM控制技术。采用VHDL硬件描述语言设计了基于CPLD的PWM发生器，并使用Max+PlusⅡ进行仿真验证，仿真结果验证了设计的正确性。设计中采用了一种巧妙的方法来实现，其原理简单。基于CPLD的PWM发生器将会简化控制系统的硬件和软件设计，获得更高的开关频率，其应用这将大大简化直流电机控制系统的设计并且改善系统的控制性能。 关键词：H桥；PWM发生器；CPLD；VHDL；Max+ Plus Ⅱ 中图分类号：TM383.6 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2010)06-0151-03Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2010.06.50 0 引 言 自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成了直流P W M 调速系统[1]。脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。 PWM变换器电路有多种形式，可分为可逆和不可逆两大类。其中可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（H形）电路。桥式变换器在许多动力系统中得到了广泛的应用（如直流驱动，直流-交流逆变器，开关电源等等）。 1 PWM 发生器的设计 桥式变换器应用在直流电机调速系统中的主要电路结构如图1所示，开关控制基本上采用 PWM技术。 图1 桥式变换器原理图 PWM信号发生器一般是通过模拟电路或者是 基于微处理器的软件控制技术来实现，但随着高速开关器件的涌现，对于复杂的调制技术，即使采用最先进的DSP（数字信号处理器）也很难实现。 随着超大规模集成电路的集成度和工艺水平的不断提高，专用集成电路ASIC的设计成本在不断降低。CPLD/FPGA是实现ASIC的主流器件，它们具有极大的灵活性和通用性，工作速度快，开发效率高，成本低，可靠性好。近年来，CPLD在电机控制系统中的应用收到了系统设计人员越来越多的重视。用CPLD来设计PWM发生器将会简化控制系统的硬件和软件设计，获得更高的开关频率，减少微处理器的计算工作量。 VHDL具有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性，并且具有良好的电路行为描述和系统描述的能力，并在语言易读性和层次化、结构化设计方面表现了强大的生命力和应用潜力[2]，因此本文选用VHDL语言进行编程，用一片CPLD设计了PWM发生器。 由于桥式PWM变换器的工作状态是确定的，所以采用状态机方式来编程[3]也是情有可原，虽然只有六个状态，但其程序实现起来是很复杂的。用数字比较器代替模拟比较器、用线性计数器代替锯齿波发生器来产生PWM信号[4,5]的设计方法也很繁琐。在分析了桥式PWM变换器工作原理的基础上，本文采用了一种巧妙的方法来设计，其原理简单，程序容易实现。 收稿日期：2010-03-24 作者简介：耿伟松（1990－），男，江苏连云港人，本科在读，研究方向为电气工程及自动化。
目录 目录_________________________________________________________________________ 1摘要_____________________________________________________________________ 2 一、变压器的基本结构 ________________________________________________________ 3 二、变压器的工作原理________________________________________________________ 4 1.电压变换_______________________________________________________________ 4 2.电流变换_______________________________________________________________ 5 三、设计内容________________________________________________________________ 5 1、额定容量的确定 _______________________________________________________ 5 2、铁心尺寸的选定_______________________________________________________ 6 3、计算绕组线圈匝数______________________________________________________ 8 4、计算各绕组导线的直径并选择导线________________________________________ 9 5、计算绕组的总尺寸，核算铁芯窗口的面积_________________________________ 10四设计实例________________________________________________________________ 11 4.1 设计要求 ____________________________________________________________ 11 4.2计算变压器参数_______________________________________________________ 12五总结_____________________________________________________________________ 15参考文献____________________________________________________________________ 15附录
浅谈利用单片机设计PWM脉冲信号发生器 发表时间：2014-01-09T11:41:33.297Z 来源：《中国科技教育·理论版》2013年第11期供稿作者：王雪娇胡恒铮 [导读] 除此之外，模拟电路中许多的元器件会发热，也就相对提高了电路的功耗，并且对噪声也敏感，任何干扰或噪声都会改变电流值的大小。 王雪娇胡恒铮无锡技师学院 214153 摘要脉冲宽度调制（PWM）在电子技术领域中应用十分广泛，但是利用模拟电路实现脉宽调制功能十分复杂、不经济。随着微处理器的发展，运用数字输出方式去控制实现PWM的功能就变得简单快捷，本文就如何利用89S52单片机软件编程设计出周期一定而占空比可调的脉冲波，也就是实现PWM功能进行设计，它可以代替模拟电路的PWM脉冲信号发生器。 关键词单片机 PWM 数字控制 PWM是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）的英文缩写，它是开关型稳压电源中按稳压的控制方式分类中的一种，而脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 简单的说，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。理论上讲就是电压或电流源以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的，通的时候就是电源被加到负载上，断的时候就是供电被断开的时候，所以PWM信号仍然是数字的。要想达到这样一种脉宽调制效果，模拟电压和电流时可以直接控制。例如音响的音量控制，在简单的模拟电路中，它的控制是由连接了一个可变电阻的旋钮来实现的，其过程是拧动旋钮，电阻值变小或变大，流过该电阻的电流也随之增加来减小，从而改变驱动扬声器的电流值，那么声音也就相应变大或变小。从这个例子来看，模拟控制是直观而简单的，但是并不是所有的模拟电路都是可行并且经济的，其中很重要的一点就是模拟电路容易随时间漂移，它的调节过程就很困难，为了解决问题就要增加很多的电路，使得电路变得复杂并且昂贵。除此之外，模拟电路中许多的元器件会发热，也就相对提高了电路的功耗，并且对噪声也敏感，任何干扰或噪声都会改变电流值的大小。 综上所述，通过数字方式来控制模拟电路可以大幅度降低系统的成本和功耗，而单片机I/O口的数字输出可以很简单地发出一个脉冲波，在配以外部元器件就可以调节脉冲波的占空比，完成PWM的功能。本文主要介绍利用89S52系列的单片机，控制某个I/O口中一个管脚的数字输出，生成相应周期的脉冲波，并利用按键控制其占空比的调节，包括了占空比自小到大和自大到校的顺序及倒序可调，其调节范围广，操作简便，各元器件间的干扰较小，对模拟电路的控制十分有效。 1.PWM波的生成 PWM波既为数字输出，就是其幅值只有高电平（ON）和低电平（OFF）之分，所以只要使单片机中作为PWM波输出端的那个管脚输出“1”和“0”，并且搭配不同的时间段，就可以形成不同周期的PWM波。举例说明：若要生成周期为10ms的脉冲，就可以利用单片机编程指令控制其输出端输出“1”，并且保持一段时间tp，然后再输出“0”，同样使其保持一段时间tr，两种数字输出保持的时间必须要满足，现就已生成10ms周期的脉冲波，而PWM波与该脉冲波的区别就是还要能够调节占空比。占空比是指正半周脉宽占整个周期的比例，即高电平保持时间于周期的比值，该比值为百分数（），因此在周期一定的情况下，调节占空比就是调节高电平保持的时间。 2.应用编程 本文介绍的PWM波是利用单片机定时中断去确定脉冲波的周期，并且通过两个按键自增和自减某个变量送至中断中，通过此变量去分配高低电平各自占用的时间，形成不同的占空比，即假设一个周期满额比例值为10，则高电平保持时间的比例为该变量值，那么低电平保持时间的比例就是10减去该变量值。 如图1所示为单片机的外部接线图，其中省略了单片机最小系统，此图即可利用89SC52单片机设计出满足周期为10ms、初始占空比为50%、占空比调节范围为0～100%的PWM脉冲信号发生器。占空比调节范围是指高电平保持时间为0～10ms，那么低电平保持时间就是10ms～0。P0.7脚为PWM波输出口，作为PWM脉冲信号发生器可连接其它电路，本文仅连接示波器去观察波形的占空比变化情况，P2.0脚为自增按钮控制端，每按一次高电平保持时间增加1ms，P2.1脚为自减按钮控制端，每按一次高电平保持时间减少1ms。图2所示为初始
应用领域： ?逆变焊机电源 ?通讯电源 ?高频感应加热电源 ? UPS电源 ?激光电源 ?电解电镀电源 性能特点： ?高饱和磁感应强度----有效缩小变压器体积 ?高导磁率、低矫顽力-提高变压器效率、减小激磁功率、降低铜损 ?低损耗-降低变压器的温升 ?优良的温度稳定性-可在-55~130℃长期工作 铁基纳米晶铁芯与铁氧体铁芯基本磁性能对比 纳米晶铁芯铁氧体铁芯 基本参数 饱和磁感强度Bs 1.25T 0.5 剩余磁感Br（20KHz） <0.20 0.2 铁损（20KHz/0.2T）（W/Kg） <3.4 7.5 铁损（20KHz/0.5T）（W/Kg） <30 — 铁损（50KHz/0.3T）（W/Kg） <40 — 磁导率（20KHz）（Gs/Oe） >20,000 2,000 矫顽力Hc(A/m) <1.60 6 饱和磁致伸缩系数（×10－6） <2 4 电阻率(μΩ.cm) 80 106 居里温度(℃) 560 <200 铁芯叠片系数 >0.70 — 纳米晶主变铁芯一代产品 安泰非晶生产的第一代逆变主变压器铁芯,带材厚度30μm，适合20KHz条件下工作。磁芯设计最大功率=重量最小值x10
产品规格 铁芯尺寸保护盒尺寸 有效截面 积 磁路长 度 重量最小 值 建议适用焊机 电流 od(mm) id (mm) ht(mm) OD (mm) ID (mm) HT (mm) (cm2) (cm) （g）（A） ONL-503220 50 32 20 53 28 23 1.35 12.8 125 120, 140, 160 ONL-644020 64 40 20 66 37 23 1.68 16.3 200 160, 180 ONL-704020 70 40 20 73 38 24 2.16 17.3 270 180, 200 ONL-704025 70 40 25 72 37 28 2.63 17.3 330 180, 200 ONL-755025 * 75 50 25 77 47 28 2.19 19.6 310 180, 200 ONL-805020 80 50 20 82 46 23 2.1 20.4 300 160, 180, 200 ONL-805 025 80 50 25 85 44 30 2.63 20.4 390 200, 250, 300 ONL-1006020 100 60 20 105 56 23 2.8 25.1 510 315, 350, 400 ONL-1056030 105 60 30 110 56 35 5.06 25.9 945 315, 350, 400 ONL-1206030 120 60 30 125 57 35 6.3 28.3 1280 400, 500, 630 ONL-1206040 * 120 60 40 125 57 45 8.4 28.3 1710 500, 630 ONL-1207020 120 70 20 125 67 25 3.5 29.8 750 350, 400, 500 ONL-1207025 120 70 25 125 67 30 4.38 29.8 940 315, 350, 400 ONL-1207030 120 70 30 125 67 35 5.25 29.8 1130 500, 630, 800 ONL-1207040 * 120 70 40 125 67 45 7 29.8 1500 500, 630, 800, ONL-1308040 130 80 40 136 76 45 7 33 1660 500, 630, 800 ONL-17011050 * 170 110 5 0 176 104 56 10.5 43.96 3320 1000, 1250, 1600 注：可以根据用户要求提供其它规格的铁芯。 纳米晶主变铁芯二代产品 相比一代逆变主变压器铁芯，二代铁芯减小了发热量，在同等工作条件可以选择更加小型化的铁芯，满足焊机行业轻量化、小型化的发展要求。
实验三：PWM信号发生器 1.实验目的 （1）学习Quartus II 8.0 软件的基本使用方法。 （2）学习GW48-CK EDA实验开发系统的基本使用方法。 （3）学习VHDL程序中数据对象，数据类型，顺序语句和并行语句的综合使用。 2.实验内容 设计并调试好一个脉宽数控调制信号发生器，此信号发生器是由两个完全相同的可自加载加法计数器LCNT8组成的，它的信号的高低电平脉宽可分别由两组8位预置数进行控制。 3.实验条件 （1）开发软件：Quartus II 8.0。 （2）实验设备：GW48-CK EDA实验开发系统。 （3）拟用芯片：EPM7128S-PL84。 4.实验要求 （1）画出系统原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能。 （2）编写各个VHDL源程序。 （3）根据系统功能，选好测试用例，画出测试输入信号波形或编好测试文件。 （4）根据选用的EDA实验开发装置编好用于硬件验证的管脚锁定表格或文件。 （5）记录系统仿真、逻辑综合及硬件验证结果。 （6）记录实验过程中出现的问题及解决办法。 5.实验过程 （1）PWM即脉冲宽度调制，就是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM从处理器到被控制系统信号都是数字式的，无需进行数/模转换。 让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，因此广泛应用在测量、通信和功率控制与变换的许多领域中。 下图是一种PWM信号发生器的逻辑图，此信号发生器是由两个完全相同的可自加载加法计数器LCNT8组成的，它的输出信号的高、低电平脉宽可分别由两组8位预置数进行控制。
如果将初始值可预置的加法计数器的溢出信号作为本计数器的初始预置值加载信号LD，则可构成计数器初始值自加载方式的加法计数器，从而构成数控分频器。图中D 触发器的一个重要功能就是均匀输出信号的占空比，提高驱动能力，这对驱动，诸如扬声器或电动机十分重要。 （2）VHDL源程序 ①8位可自加载加法计数器的源程序LCNT8.VHD --LCNT8.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY LCNT8 IS PORT(CLK,LD:IN STD_LOGIC; D:IN INTEGER RANGE 0 TO 255; CAO:OUT STD_LOGIC); END ENTITY LCNT8; ARCHITECTURE ART OF LCNT8 IS SIGNAL COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 255; BEGIN PROCESS(CLK)IS BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1'THEN IF LD='1'THEN COUNT<=D; ELSE COUNT<=COUNT+1; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(COUNT)IS BEGIN IF COUNT=255 THEN CAO<='1'; ELSE CAO<='0'; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE ART; ②PWM信号发生器的源程序PWM.VHD
PWM激光器开关电源电路 电路工作原理：由图可知，交流市电一路经2C1、2C2、2L1、2C3、2L2等组成的多级共模滤波器，以滤除开关电源的谐波干扰和市电干扰脉冲对电源的影响，2VD1～2VD4、2C6、2C7、2L3等组成整流滤波电路，输出较高的直流电，经2T的一次绕组Ll，加入开关管VT2的集电极上。VT2基极是由1T2、VT1等组成的推动级驱动。 另一路由1T1、1VD1～1VD4、1C1等降压、整流滤波、7812三端稳压器后，输出12V稳压直流电，供给IC2推动级工作。IC2的基准电压由1R1、lR2分压后得，反相输入端由2T的L4反馈馈组经V，1R10可调分压后输入。IC2两端对地并按IC3使基准电压同相端缓慢建立，限制了开关时电流的冲击，实现软启动。电路的工作频率由1R3、IC4决定，1R4、IC5、IC2的9端组成频率补偿电路，保证了振荡频率的稳定性，9端的工作电压在O.8～3.6V范围内调试。1R7、1C6使IC的10端电压始终处于低电位，1R6是TA、TB（SG1524内部结构图）的集电极负载电阻。由于推动级要有一定的推动功率，因此TAc、TBc并联连接，直接输入到推动管VT1的基极，再由推动变压器lT2耦合给开关管VT2，使其在导通时，基极电流快速上升，处于饱和状态，在截止时，使其基极有反向漏出电流，确倮可靠截止。VT1、VT2是处在反极性激励状态交替导通，1T2处在低阻状态不
易振荡，它既起推动变压器作用，又起隔离变压作用，提高了电路的安全可靠性。在VT2基极输入端串接了2R4，并并联了加速电容2C9。 为使开关管VT2在开关状态下可靠的工作，电路中加强了一些保护措施。保护二极管2VD6，2R5串接是防止馈入基极负极性脉冲引起的VT2的b－e结击穿。2C10、2VD7、2R9、2C11 9EL成缓升CDR电路，使开关管脉冲电压上升速率降低，防止开关时所出现的尖脉冲，抑制VT2从导通进入截止时所造成大幅度的反峰电压。2R3，2C8组成削波电路动防止集电极瞬变电压过高以及负载开路时激光管不工作状态可能出现的高压，还可以减小开关管的开关转换损耗。2VD5、2T—L2组成钳位和失磁保护电路，2R7为限流电阻，避免电流增大而烧坏管子。2T的L3绕组是4000V左右的高压绕组，经2VD10、2VD9、2C12、2C13全波倍压整流后，通过限流电阻堆，输入激光管的阳极。调整限流电阻堆的阻值，将电流控制在激光管的安全工作范围内。