智能型開關(guān)電源..

1、業(yè)大學(xué)7莫擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計（論文）題目：智能型開關(guān)電源院（系）： 專業(yè)班級: 學(xué) 號: 學(xué)生姓名:（簽字）指導(dǎo)教師:起止時間:2014630-2014.7.11彳乂 攵尊遼寧工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書（論文）課程設(shè)計（論文）報告的內(nèi)容及其文本格式1、課程設(shè)計（論文）報告要求用A4紙排版，單面打印，并裝訂成冊，內(nèi)容包括: 封面（包括題目、院系、專業(yè)班級、學(xué)生學(xué)號、學(xué)生姓名、指導(dǎo)教師姓名、起止時間等） 設(shè)計（論文）任務(wù)及評語中文摘要（黑體小二，居中，不少于 200字） 目錄 正文（設(shè)計計算說明書、研究報告、研究論文等） 參考文獻2、課程設(shè)計（論文）正文參考字數(shù)：2000字 周數(shù)。3、封面格式4、

2、設(shè)計（論文）任務(wù)及評語格式5、目錄格式 標題“目錄”（小二號、黑體、居中） 章標題（小四號字、黑體、居左） 節(jié)標題（小四號字、宋體） 頁碼（小四號字、宋體、居右）6、正文格式頁邊距：上 2.5cm，下2.5cm，左3cm,右2.5cm，頁眉1.5cm，頁腳1.75cm，左側(cè)裝訂;字體：一級標題，小二號字、黑體、居中；二級，黑體小三、居左；三級標題，黑體四號；正文文 字，小四號字、宋體； 行距：20磅行距; 頁碼：底部居中，五號、黑體;7、參考文獻格式圖書類:序號作者1,作者2, ”作者 n.書名.版本.出版地：出版社，出版年：頁次.標題:“參考文獻”，小二，黑體，居中。示例:（五號宋體）期刊類

3、:序號作者1,作者2,作者 n.文章名.期刊名（版本）.出版年，卷次（期次）：頁次.本科生課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電子與信息工程學(xué)院教研室： 電子信息工程學(xué)生姓名專業(yè)班級智能型開關(guān)電源課程設(shè)計 （論文） 題目設(shè)計參數(shù):（1）設(shè)計并制作一臺智能型開關(guān)電源。輸出直流電壓V。=CV 20V，最大輸出電流1山=3A。具有斷電保護功能。 具有故障顯示功能。（ 論 文 ） 任 務(wù)（3）（4）設(shè)計要求：1 分析設(shè)計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、指標及應(yīng)用環(huán) 境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進行比較，以電路的先

4、進性、結(jié)構(gòu)的繁簡、 成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較， 并考慮器件的來源，敲定可行方案。3 .設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4 .組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進右出的規(guī)律擺放各電路，并標出必要的說明。第1天：集中學(xué)習(xí)；第2天：收集資料；第3天：方案論證；第4天：選擇器件 進行單元電路設(shè)計；第5天：單元電路設(shè)計及仿真；第6天：整體電路設(shè)計并仿 真；第7天：電路焊接制板；第8天：焊接調(diào)試；第9天：完善設(shè)計；第10天: 答辯。平時：. 總成績:論文質(zhì)量:答辯:指導(dǎo)教師簽字：一 年 月 日 注：成績：平時20% 論文質(zhì)

5、量60% 答辯20%以百分制計算&啜Z V我哮本科生課程設(shè)計（論文）開關(guān)穩(wěn)壓電源將來自市電整流濾波不穩(wěn)定的直流電壓變換成交變的電壓，然后又將交變電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓輸出，因此，開關(guān)電源又稱為DC/DC變換器。開關(guān)電源種類繁多，本設(shè)計采用串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路。由于線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，它的集電極損耗相當大，效率一般 較低，有時還需要配置龐大的散熱裝置。為了克服該缺點，本課題設(shè)計了開關(guān)換 電源，先整流濾波，控制電路控制開關(guān)管的開與關(guān)，將產(chǎn)生的高頻矩形波整流濾 波，從而產(chǎn)生所需直流。調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)由于管子的飽和導(dǎo)通時壓降和截 止時管子的電流都很小，管耗主要發(fā)生在開與關(guān)狀態(tài)中

6、，因此，效率可提高到85% 以上。由于龐大的散熱裝置，所以體積和重量都大大降低。它的主要缺點是輸出 電壓中含有較大紋波，對電子設(shè)備的干擾較大，而且電路較復(fù)雜，對元器件的要 求較高。但由于工藝已經(jīng)成熟，而且優(yōu)點突出，已經(jīng)成為宇航、計算機、通信、 家用電器和功率較大電子設(shè)備中電源的主流，應(yīng)用日趨廣泛。關(guān)鍵詞：開關(guān)管；電源；開關(guān)；DC/DC變換第1章緒論1.1智能型開關(guān)電源概況1.2本文研究內(nèi)容.第2章 智能型開關(guān)電源電路設(shè)計2.1222.32.4智能型開關(guān)電源總體設(shè)計方案 具體電路設(shè)計2.2.1基準電壓電路設(shè)計.2.2.2比較放大器電路設(shè)計.2.2.3整體電路設(shè)計元器件型號選擇MULTISIM10

7、.0仿真、數(shù)據(jù)分析第3章課程設(shè)計總結(jié)參考文獻元器件清單121314&啜Z V我哮本科生課程設(shè)計（論文）第1章緒論1.1智能型開關(guān)電源概況開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、開關(guān)電源抗干擾和模 塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各在開關(guān)電源制 造商都致力同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗， 并在功率鐵氧體（Mn -Zn ）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密 度（Bs）開關(guān)電源下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小薄

8、。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進行創(chuàng)新，實現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大 幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對聯(lián)高可靠性指標，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過 降低運行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源 和線性電源相比，兩者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但兩者增長速率各 異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一點稱為成本反 轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使的開關(guān)電源技術(shù)也不斷的創(chuàng)新，這一 成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，從而為開關(guān)電源

9、提供了廣闊的發(fā)展空間。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)，通過控 制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率 （占空比），調(diào)整輸出電壓，維持輸出穩(wěn)定的 一種電源。早在20世紀80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計 算機電源換代，進入90年代開關(guān)電源已廣泛應(yīng)用在各種電子、 電器設(shè)備，程控交 換機、通訊、電力檢測設(shè)備電源和控制設(shè)備電源之中。開關(guān)電源高頻化使其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源 更進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高技術(shù)產(chǎn)品的 小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境 方面都具有重要的意義。本

10、文研究內(nèi)容根據(jù)任務(wù)書內(nèi)容進行描述1 分析設(shè)計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、指標及應(yīng) 用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進行比較，以電路的先進性、結(jié)構(gòu)的繁 簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行 方案。3 .設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐 個設(shè)計。4. 組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左 進右出的規(guī)律擺放各電路，并標出必要的說明。設(shè)計參數(shù):1.設(shè)計并制作一臺智能型開關(guān)電源。2.輸出直流電壓V。=0V 20V 。23.4.最大輸出

11、電流Ilm =3A。 具有斷電保護功能。5. 具有故障顯示功能本科生課程設(shè)計（論文）第2章 智能型開關(guān)電源電路設(shè)計2.1智能型開關(guān)電源總體設(shè)計方案（一）.方案論證方案一：采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，得到所需的參數(shù)，但由于調(diào)整管工作在 放大狀態(tài)損耗較大的電能。方案二：利用意法半導(dǎo)體的 L296配合簡單的外圍器件就可以實現(xiàn)簡單的開 關(guān)電源設(shè)計，但它的電壓達不到設(shè)計要求。方案三：利用串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路，與串聯(lián)式反饋電路相比，主要增加了二 極管和LC組成的高平整流濾波電路以及產(chǎn)生固定頻率的三角波電壓發(fā)生器 和比較器，該電路較簡單且電壓調(diào)節(jié)范圍符合設(shè)計要求結(jié)論：綜上選擇方案三（二）.總體設(shè)計方案框圖本方案由

12、降壓、整流濾波、控制電路、高頻整流濾波幾大部分組成。先整流 濾波，控制電路控制開關(guān)管的開與關(guān)，將產(chǎn)生的高頻矩形波整流濾波，從而產(chǎn)生 所需直流。N圖2.1總體設(shè)計方案框圖2.2具體電路設(shè)計2.2.1基準電壓電路設(shè)計如圖2.2所示，圖中T1電源電壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓 Vi變成整 流電路要求的交流電壓，四只整流二極管D2,D3,D4,D5連接成電橋的形式，將交流電變成脈動的直流電。在電橋的輸出端并上濾波電容，它的主要作用時慮去整 流輸出電壓中的紋波。D4D5車 1N5406 草 1N5406C2C3C1 10mF * 10mF* 22pF40VV1D21N5406D3 1N54066GNi

13、pGND圖22降壓部分電路圖如圖2.3基準電壓電路圖，圖中 種特殊的二極管，它工作反向擊穿狀態(tài),D1為穩(wěn)壓二極管（又稱齊納二極管）是一R1為限流電阻，VREF即為所需的電壓。2 R12 MV-_LV1 40 VD1宣 1N4733A/REF51k Q GND圖2.3基準電壓電路圖2.2.2比較放大器電路設(shè)計如圖2.4比較放大電電路圖，D1為運放同相端提供基準電壓，運放的反相端 電壓Vf由輸出端的采樣電阻提供，由Va = AV*（ VREF-Vf）可知VA的電壓由Vf控制。VEE-12VVEEU1R151k Q40 VTLiD1 1N4733A丄V3二 0 V8 OP07AH31R24壽 Key

14、二AVAVCCVCC12V圖2.4比較放大電電路圖如圖2.5比較電路電路圖，比較器是一種用來比較輸入信號和參考信號的器當輸入信號VA大于參考信號VT時，VB=Vo=-VCC 當輸入信號VA小于參考信號VT時，VB=Vo=+VCCGND圖2.5比較電路電路圖2.2.3整體電路設(shè)計本設(shè)計首先經(jīng)過變壓器降壓，整流二極管整流電容濾波變成直流電壓送到通過采樣電阻，將輸IRF840的漏極，控制電路控制IRF840的柵極開與關(guān)，從而控制輸出電壓的大小, 從源級輸出的高頻交流電壓經(jīng) LC高頻整流濾波變成直流電， 出電壓送到控制端，從而可以調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值。22050Hz5ViV222050 Iz0°

15、;msD21N54062D4 1N5406D5D3 1N5406C11N540 10mFVEEvee12vGND"NDU1XSC1丄 10mF40VV1Ext TrigR1100k Q D1士 1N4463R3=wv=15k Q3OP0-VCCVCC42V/aCOMU2PARATOR_VIRTUALR2 12k Q1LR6Jr5 ?10k 卑。k Q tTvCCC2VLM741AH/883-12V/CC6VEE11kQ-4/EE100k QQ1IRF84OR13 1k Q20 L1D8 古 10BQ015300uH8-Ca丄 100uFR1210k QKey=AL R115 5k Q

16、?024D6 02BZ2.250%-10k QVCCR8610k Q-12V19VCC12V8 U4VEE OP07AHVEE C4D7 車 02BZ2.2100nF222.6整體電路電路圖2.3元器件型號選擇2.3.1變壓器的選擇T1:變壓器原邊電感量/副邊電感量止56.5/1 ,經(jīng)降壓后輸出幅值為40V的正 玄波電壓；2.3.2整流二極管的選擇Id =輸出電流ICM =3A，輸出電壓最大為20V在橋式整流電路中，四只二極管是兩兩輪流導(dǎo)通的流過每個二極管電流:12*icm=1.5A ；本科生課程設(shè)計（論文）二極管在截止時管子所承受的最大電壓：Vrm =40V選用 1N5406 ( If =3

17、A , Vbr=1000V)2.3.3濾波電容器的選擇VLRl = =6.70 Il取RlC =2T =0.04 s。取得濾波電容C=5.97mF電容器承受最大電壓Vcm =72*20 =28選用10mF/50V的電解電容器2.3.4開關(guān)管的選擇輸出電壓最大為 20 V，輸出電流最大為 3A，因此，可選用IRF840（Vdss =500V,Id =8A)比較器的選擇: 由于OP 07勺精度比較高，速度也很快且屬于通用集成運放放，因此選擇他輸出端電感線圈和電容器的選擇2.4 multisim10.0仿真、數(shù)據(jù)分析T1:變壓器原邊電感量/副邊電感量止56.5/1。7本科生課程設(shè)計（論文）13療 O

18、sdlloscope-XSClFFbTlTime360,0X4 msChannel39,361VChannel B-Channel AScale |西呷y position 0y/T Add i B/A j A/5 I AcJ 0 (dF 営 AC | 0 5c" - | 廣ReverseSaiveExt, Tfiggef r-TimebaseScale 5 rrtsjlDW X position |o；Channel B-'sale 15 VQv¥ position |dTrigger Edge k P I 河 b I i I 匚廠Type SingNor, j

19、At)to |NoneLevel o圖2.7降壓部分仿真電路圖經(jīng)降壓后輸出幅值為40V的正弦波電壓，符合要求。輸入電壓40V,限流電阻100k，齊納二極管型號1N4463績 示-XSClS3sHT1創(chuàng)*T2 3$T2T1時間0.000 55向I保存I巳匕Triggerr時同軸 比例|ioe$心"通道馳岌比例h怦邊沿¥位羞 |0電平Ac| 0 IdT r AC I 0-1 c 類型通道 比洌I盧怛 Y位畫廠口.圖2.8基準電壓電路仿真圖穩(wěn)壓值為8.0V，符合要求。運放采用0P07AH同相端輸入電壓為Vref，反相端電壓為采樣電壓。S3奇示波器-XSC1T'Tl時H0.

20、000 S通道上反向保存 I Trigger r-時間®比例 110 msyCHv xfes-通道A 比例bYfe養(yǎng)OV/Div0IFTF 加載 I B如 A/B| Acl 0 f&r通道牛 比例15 V伽 ¥位畫!?觸發(fā)邊沿電平|0Ac| 0 rSTT L類型 正弦I標準I自動|丙.圖2.9比較放大電路仿真電路輸出電壓為3V,符合要求。采用基礎(chǔ)比較器，同相端電壓為比較器輸出電壓，反相端電壓為三角波電壓。I TT-TT-. 1、'/'''r1111'*'！111iFFpFFirIrrr£ 11 1命示演輩-X

21、EC1T1T2可壬T2 亍 1'時冋軸-0寸同0-000 S-7. 500 V5,000 V唾迺_匸3.000 V匱向I保存 I GMO廠比書 11 IfeOO |T|5/Drv K f J 留lb|t/T A/5 A+E Ii通諂_A 士比制 丫 teJE(5 Vy&vA廠二AICe 存 廠倉沿電干邑J步卜部r正弓玄I標準I白動ir r 豹I圖2.10比較電路仿真電路圖輸出電壓為矩形波，符合要求。此電路采用LM741和OPO先產(chǎn)生正弦波，然后在積分形成三角波。時間242.249 ms344.249 ms2.000 ms通道丄1X50 V1.395 V345.420 mV保存 I Ext, TriggerCA比例 |200 usyoiv ±比例 |2 V/Div比例|5 WW邊沿T- Tirr H 1外部1X位置|oIvT 加載 B/A A/BY位置|0AC 0 J DCC¥位置|0電平|0AC 0 Jdc'_| r類型正弦1標堆自動IIIV 無J圖2.11三角波電壓放生器仿真電路圖產(chǎn)生三角波電路，符合要求。&啜Z V我哮本科生課程設(shè)計（論文）利用串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路，在串聯(lián)式反