開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計說明書

PAGE1-開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計說明書學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：物電學(xué)院電子2班報告提交日期：2014年5月20日湖南理工學(xué)院物電學(xué)院目錄一、設(shè)計任務(wù)及要求………………….21、設(shè)計任務(wù)………………………..22、設(shè)計要求………………………..2二、基本原理與分析………………….2三、方案設(shè)計………….51、開關(guān)器件的選擇………………..52、參數(shù)的設(shè)定……………………..5四、電路設(shè)計………….51、電路整體設(shè)計…………………..52、電路工作原理…………………..5五、總結(jié)……………….7六、參考文獻(xiàn)………….7+IL+UiU0--+UB+IL+UiU0--+UB圖2并聯(lián)型開關(guān)電源基本電路（3）脈沖變壓器耦合（并聯(lián)）型。變壓器耦合（并聯(lián)）型開關(guān)電源（自激式）基本電路如圖3所示。開關(guān)器件可以是雙極型晶體管，也可以是場效應(yīng)管，T為開關(guān)（脈沖）變壓器，VD為脈沖整流二極管，C為濾波電容。這里脈沖變壓器的初級繞組起儲能電感作用，脈沖變壓器通過電感耦合傳輸能量，可使輸入端與穩(wěn)壓輸出端之間互相隔離，實現(xiàn)機(jī)殼不帶電，同時還可以便利地得到多種直流電壓，給制作和維修帶來方便。如果將脈沖變壓器視為初、次級匝數(shù)比為n:1的理想變壓器，把次級參數(shù)等效至初級，可畫成圖2所示并聯(lián)型的電路形式，只是用nU0代替圖2中的U0。對圖3電路，可得U0=Uiσ/n(1-σ)=UiN2T1/N1T2由于n>1,變壓器型開關(guān)電源一般均為降壓輸出。開關(guān)電源中開關(guān)管所承受的最大脈沖電壓Ucemax=Ui+nU0。變壓器耦合（并聯(lián)）型開關(guān)電源的優(yōu)點是：1）通過附加一個次級繞組間接取樣的辦法或采用光耦合器實現(xiàn)電源隔離，使主電源電路與交流電網(wǎng)隔離，即所謂“冷地盤”電路；2）若開關(guān)管內(nèi)部短路，不會引起負(fù)載的過壓或過流；3）容許輔助電源負(fù)載與主電源負(fù)載無關(guān)。即不接主電源負(fù)載，輔助電源仍可從主電源中得到。其缺點是：1）對開關(guān)管和續(xù)流二級管的耐壓要求高；2）輸出電壓紋波系數(shù)較高；3）要求儲能電感量較大。穩(wěn)定直流電壓脈沖直流電壓取樣電路基準(zhǔn)電路比較放大器啟動電路開關(guān)器件穩(wěn)定直流電壓脈沖直流電壓取樣電路基準(zhǔn)電路比較放大器啟動電路開關(guān)器件脈沖調(diào)整電路脈沖調(diào)整電路光耦隔離光耦隔離圖3變壓器耦合型開關(guān)電源基本電路三、方案設(shè)計根據(jù)本次設(shè)計的要求，本設(shè)計的方案如下：1、開關(guān)器件的選擇因為脈沖變壓器耦合型開關(guān)電源具有如下優(yōu)點：1）通過附加一個次級繞組間接取樣的辦法或采用光耦合器實現(xiàn)電源隔離，使主電源電路與交流電網(wǎng)隔離，即所謂“冷地盤”電路，實現(xiàn)機(jī)殼不帶電，給制作和維修帶來方便；2）若開關(guān)管內(nèi)部短路，不會引起負(fù)載的過壓或過流；3）容許輔助電源負(fù)載與主電源負(fù)載無關(guān)。即不接主電源負(fù)載，輔助電源仍可從主電源中得到。所以本次設(shè)計使用的開關(guān)電源是變壓器耦合（并聯(lián)）型開關(guān)電源。2、參數(shù)的設(shè)定（1）輸入電壓220V，輸出直流電壓為5.5V；（2）最大輸出電流為:Imax＝1.0A；四、電路設(shè)計1、電路整體設(shè)計本設(shè)計電路圖如圖4所示。該電源具有恒流/恒壓輸出的特性，空載時的功耗低于100mw，能給手機(jī)中的鎳氫（NiMH）電池或鎳鎘（NiCd）電池、鋰離子（Li-Ion）電池進(jìn)行恒流充電。其主要技術(shù)指標(biāo)為：交流輸入電壓u=220V,輸出電壓U0=5.5V，最大輸出電流Iom=1.0A，輸出功率P0=5.5W。2、電路工作原理交流電壓u經(jīng)過VD1~VD4，進(jìn)行橋式整流和C1，C2濾波后，產(chǎn)生直流高壓。FR為熔融電阻器，可代替保險絲管。由C1，L1，C2構(gòu)成∏型濾波器，用于減小交流紋波。R1為阻尼電阻，能抑制由L1引起的高頻自激振蕩。C7為安全電容。漏極鉗位保護(hù)電路由R2，C4和VD6組成。輸出整流濾波電路由VD5，C5，L2和C6組成。輸出電流的途徑如下：正半周時從次級電壓u2的正端→VD5→L2→負(fù)載RL→返回端RTN→R6→R4→u2的負(fù)端。VDZ采用1N5230B型4.7V穩(wěn)壓管。R7為LED的限流電阻，R8是VDZ的限流電阻。由于LED的正向電流IF<1mA，使UR7<0.1V,因此R7上的壓降可以忽略不計這樣U0值就等于Uz與UF之和。R4是過流檢測電阻。實現(xiàn)恒流的電路特點是用晶體管VT的發(fā)射結(jié)壓降UBE，去檢測輸出電流I0返回時在R4上形成的壓降UR4.常態(tài)下VT截止而不起作用，I0為恒定值。當(dāng)發(fā)生過流故障時，I0增大，使得UR4=I0R4>UBE,VT立即導(dǎo)通，并取代控制環(huán)路直接驅(qū)動光耦合器，維持I0不變。R6上形成的壓降可使控制環(huán)路在U0約等于0V的狀態(tài)下仍能正常工作。R3為基極限流電阻。R4用來設(shè)定輸出電流的極限值Iolimit，取R4=0.7Ω時，Iolimit=UBE/R4=1.0A.R4的額定功率應(yīng)滿足下述條件：P=2*R4=1.4W，實選1.4W電阻。VD5采用FR201型3A/200V的快恢復(fù)二極管，要求其反向恢復(fù)時間trr<150ns,平均整流電流ID=3Iolimit;為了提高電源效率，有條件者可選用肖特基二極管，VD6為1A/600V快恢復(fù)二極管。220V0.7Ω1.4W220V0.7Ω1.4W+5.5V1.0A圖45.5W手機(jī)電池充電器電路五、總結(jié)在本次課程設(shè)計過程中，感覺自己確實學(xué)到了一些知識。特別是在電路的設(shè)計方面、增加了不少的知識。剛開始拿到這個設(shè)計題目時，我確實有點心虛，生怕自己做不好，完成不了任務(wù)了。因為平時接觸的少，并且也沒有開關(guān)電源方面實踐的經(jīng)驗，所以于我來說，開關(guān)電源確實是一個比較陌生的概念，有的都是一知半解的，所以難免會有一些擔(dān)心和不自信什么的。不過，在看到別的同學(xué)都在熱火朝天的做，積極地討論解決問題時，我也撇下一切的擔(dān)心，全心投入到電路的分析設(shè)計當(dāng)中了。在遇到問題時，我會和同學(xué)積極討論，解決不了時，我便會到一些資料書上、或者網(wǎng)上查找答案。在這之中，我不僅增加了自信，增加了解決問題的能力，而且，我們還堅信了一個道理，就是凡事只要自己想去做、認(rèn)真去做，并且堅持下去，就一定能夠?qū)⑹虑樽龊?。所以，我一點一點認(rèn)真地做設(shè)計報告，最后終于成功地完成了。本次課程設(shè)計雖然做得系統(tǒng)不是很復(fù)雜、做得時間也不是很長，但我卻真正學(xué)到了一些東西。以前我總覺得，一些課程學(xué)起來很枯燥，而且感覺離現(xiàn)實很遠(yuǎn)，所以我在學(xué)習(xí)那些知識時往往心不在焉，敷衍了事。但是當(dāng)我在做設(shè)計的過程中要用到那些知識時，我突然感到有些后悔，后悔自己沒有早些掌握，以致遇到一些問題時感到特別的茫然。不過，在一心渴望早些解決問題的想法的激勵下，我潛心學(xué)習(xí)以前漏掉的知識，迅速掌握其中的方法，并應(yīng)用到實際的課程設(shè)計當(dāng)中。這之中，我實實在在地感受到了一種解決問題后的那種愉