多路直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　多路直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　系 、 部： 電氣與信息工程系 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： xx 職稱(chēng) 講師 </p>&l

2、t;p>　　專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 0801班 </p><p>　　完成時(shí)間： 2012.05 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　幾乎所有的電子設(shè)備中都

3、需要穩(wěn)定的直流電源，但是一般的直流穩(wěn)壓電源都只能輸出一路穩(wěn)壓電源，很浪費(fèi)而且不方便。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)電源的要求越來(lái)越高，針對(duì)老式電源只能輸出一路穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)，提出了基于集成穩(wěn)壓器可以輸出多路電源的多路穩(wěn)壓電源變壓器。</p><p>　　本設(shè)計(jì)基于UC3843PWM控制設(shè)計(jì)了了一個(gè)輸出為12V、1.5A,24V、10A，頻率為80KHZ，電壓調(diào)整率高、具有過(guò)流保護(hù)的兩路直流穩(wěn)壓電源。</p>

4、;<p>　　本設(shè)計(jì)采用正激式的DC-DC變換器來(lái)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源電路。電路主要有兩大部分組成：主回路和控制回路——主回路將交流的市電通過(guò)EMI濾波、變壓、整流、濾波等，最后輸送給負(fù)載?？刂苹芈吠ㄟ^(guò)TL431、光耦PB817、PWM控制器UC3843的相互配合來(lái)產(chǎn)生PWM波形按輸入輸出條件控制主回路中開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)來(lái)調(diào)整電路的輸出電壓的大小，使得輸出電壓穩(wěn)定。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 正激式多

5、路直流穩(wěn)壓電源；變壓器；輸入電路；輸出電路；PWM控制</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Almost all electronic devices need a stable DC power supply, but general DC power supply can only output one regulated p

6、ower supply, it is wasteful and inconvenient. With the rapid development of electronic technology, the DC power requirements are getting higher and higher. In order to solve the shortcomings of old-fashioned power supply

7、 that it can only output one regulated power, transformer, which is based on integrated voltage regulator and can output multi-channel power supply , is propose</p><p>　　This design based on UC3843PWM contro

8、l designed an two DC power supply which pocess output of 12V/1.5A, 24V/10A, 80KHZ, high voltage regulation, overcurrent protection features. </p><p>　　This design used a forward-type DC-DC converter to desig

9、n switching power supply circuit. The circuit is mainly composed of two parts: the main circuit and control circuit -the main circuit transmit the AC mains through EMI filter, transformer, rectifier, filter, and finally

10、fed to the load.</p><p>　　The control circuit uses working status of main circuit switch which follows PWM waveform generated by TL431, optocoupler PB817, PWM controller UC3843 together and followed the inpu

11、t and output conditions to adjust the size of the output voltage of the circuit, ensure the stability of output voltage. </p><p>　　Keywords forward multi-channel DC power supply; transformer; input circui

12、t; output circuit; PWM control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 概述………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 開(kāi)關(guān)電源的基本定義………………………………………………………1</p><p>　　1

13、.2 開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)………………………………………………………2</p><p>　　1.3 開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀研究………………………………………………………3</p><p>　　2 方案論證…………………………………………………………………………5</p><p>　　3 正激式開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浞治觥?</

14、p><p>　　3.1 基本結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………6</p><p>　　3.3 拓?fù)浞治觥?</p><p>　　4 輸入回路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………10</p><p>　　4.1 電路原理圖……………………………

15、……………………………………10</p><p>　　4.2 模塊設(shè)計(jì)……………………………………………………………………10</p><p>　　5 整流變壓器的設(shè)計(jì)………………………………………………………………14</p><p>　　5.1 變壓器概述…………………………………………………………………14</p><p>

16、　　5.2 變壓器用料介紹……………………………………………………………16</p><p>　　5.3 變壓器設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18</p><p>　　6 輸出回路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………22</p><p>　　6.1 電感的設(shè)計(jì)………………………………………………………………

17、…22</p><p>　　6.2 濾波電容設(shè)計(jì)………………………………………………………………24</p><p>　　7 附加電路…………………………………………………………………………25</p><p>　　7.1 軟啟動(dòng)電路…………………………………………………………………25</p><p>　　7.2 反饋控制電路

18、………………………………………………………………26</p><p>　　7.4 驅(qū)動(dòng)電路……………………………………………………………………27</p><p>　　7.4 保護(hù)電路……………………………………………………………………27</p><p>　　7.5 功率因數(shù)校正………………………………………………………………28</p>

19、<p>　　7.6 效率改善……………………………………………………………………28</p><p>　　8 設(shè)計(jì)規(guī)范………………………………………………………………………29</p><p>　　8.1 部份零件電氣余量使用標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………29</p><p>　　8.2 零件位置設(shè)計(jì)………………………………

20、………………………………29</p><p>　　8.3 CASE設(shè)計(jì)……………………………………………………………………30</p><p>　　8.4 散熱片設(shè)計(jì)…………………………………………………………………30</p><p>　　8.5 DFX 的基本原則……………………………………………………………30</p><p&g

21、t;　　9 總電路及PCB……………………………………………………………………32</p><p>　　9.1 電路圖………………………………………………………………………32</p><p>　　9.2 PCB圖………………………………………………………………………32</p><p>　　10 電源的性能測(cè)試…………………………………………………

22、……………33</p><p>　　10.1 電源的效率………………………………………………………………33</p><p>　　10.2輸入/輸出電壓變化……………………………………………33</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………34</p><p>　　致 謝…………………………

23、……………………………………………………35</p><p>　　附 錄…………………………………………………………………………………36</p><p>　　1 元件清單………………………………………………………………………36</p><p>　　2 原理圖…………………………………………………………………………39</p><p>

24、;　　3 原理圖的PCB圖………………………………………………………………40</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 開(kāi)關(guān)電源的基本定義</p><p>　　1.1.1 開(kāi)關(guān)電源</p><p>　　應(yīng)用半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)（通常是晶體管或MOSFET），將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變成另一

25、種電源形態(tài)，并在轉(zhuǎn)變時(shí)利用自動(dòng)控制穩(wěn)定輸出且有保護(hù)環(huán)節(jié)的電源稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　　與其它的電源形式相比，開(kāi)關(guān)電源具有體積小、效率高、重量輕、耗能低且具有各種保護(hù)功能的特點(diǎn)，目前已在郵電通訊、儀表儀器、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、家用電器等等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，此外開(kāi)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(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。</p><p>　　1.1.2 正激式開(kāi)關(guān)電源&

26、lt;/p><p>　　正激式開(kāi)關(guān)電源（后文都簡(jiǎn)稱(chēng)為正激式）是開(kāi)關(guān)電源的一種，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)電源可以分成不同的種類(lèi):</p><p>　　從工作性質(zhì)上分，大體上可分“硬開(kāi)關(guān)”和“軟開(kāi)關(guān)”兩種，硬開(kāi)關(guān)就是指電子脈沖、外加控制信號(hào)強(qiáng)行對(duì)電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行“開(kāi)”和“關(guān)”， 那么在開(kāi)關(guān)接通和關(guān)斷期間的電流和電壓的同時(shí)存在，就會(huì)造成損耗，而且這種損耗會(huì)隨著開(kāi)關(guān)頻率的升高而增加，但是，由于它比其它變換形式簡(jiǎn)

27、單易于實(shí)現(xiàn)，所以，在很多機(jī)種上現(xiàn)在還是沿用這種方式。軟開(kāi)關(guān)就是電子開(kāi)關(guān)在零電壓下導(dǎo)通，在零電流下關(guān)斷。理論上它的開(kāi)關(guān)損耗為零，對(duì)浪涌電壓、脈沖尖峰電壓的抑制能力很大，而且工作頻率可以提高到5MHz以上，實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)，還可以使電源的質(zhì)量和體積有更大的改變。</p><p>　　從工作方式上分，又可以分為正激式、反激式、推挽式，將推挽式加以改進(jìn)又可分為半橋式和全橋式，他們的區(qū)別的地方還是很多的，最明顯的地方就是變換器

28、， 正激式的變壓器一次側(cè)與二次側(cè)同名端式一致的，而反激式的則剛好相反，而且在具體的功能上二者也有區(qū)別，正激式變壓器只是起到一個(gè)能量的傳遞作用，而反激式變壓器則還要暫時(shí)的儲(chǔ)存能量起到一個(gè)電感的作用，因?yàn)橛捎谧儔浩麟姼械臉O性的不同，反激式變壓器一次側(cè)與二次側(cè)是不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通的，但正激式和反激式變壓器基本上都是一個(gè)輸入端與反饋繞組共同構(gòu)成一次側(cè)，而輸出端則只有一組，推挽式的變壓器則相當(dāng)于兩個(gè)反相位工作的正激式變壓器的組合，其有兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸出

29、端。一般來(lái)說(shuō)正激式的輸出功率要高一些，成本也相應(yīng)的高一些，而反激式易于實(shí)現(xiàn)，但是功率比較小，成本也低一些，推挽式的電路比較復(fù)雜，輸出功率范圍比較廣。</p><p>　　1.2 開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1.2.1 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　主要要求為電源在一定環(huán)境下仍可以正常工作，一般的規(guī)定為：在室內(nèi)，室溫上升到45℃時(shí)輸出電壓漂移小于3%，

30、室外小于5%；在濕度為92%、溫度為28℃的環(huán)境下放置48小時(shí)，絕緣強(qiáng)度不變，當(dāng)然以上都只是個(gè)比較典型的規(guī)定，具體的指標(biāo)要看客戶(hù)的實(shí)際要求來(lái)定。</p><p>　　1.2.2 機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　在國(guó)內(nèi)而言，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的機(jī)械指標(biāo)沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但是在歐美、日本、東南亞各國(guó)都有一定的要求。在外觀上，總的要求是美觀、無(wú)油污、小巧光亮、輕便、無(wú)松動(dòng)。另外要求具有一定的抗沖擊震動(dòng)能

31、力，即要求產(chǎn)品在一定的機(jī)械沖擊試驗(yàn)甚至是破壞性的試驗(yàn)種達(dá)到一定的指標(biāo)，不僅電源的外觀無(wú)裂痕損傷，而且電源在滿(mǎn)負(fù)荷通電下還可以正常運(yùn)行。</p><p>　　1.2.3 電氣標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　電氣指標(biāo)的內(nèi)容很豐富，常見(jiàn)的幾個(gè)指標(biāo)如下：</p><p>　?、佥斎胫笜?biāo)：包括輸入電壓的相數(shù)、額定的輸入電壓、電壓的變化范圍、電壓頻率及輸入電流。不同的國(guó)家有不同交流

32、電壓及頻率，日本100v/50.60Hz、韓國(guó)220v/60Hz、美國(guó)120v/60Hz、澳大利亞240v/50Hz。如果產(chǎn)品要銷(xiāo)往國(guó)外的話就要注意這些問(wèn)題。</p><p>　?、谳敵鲋笜?biāo)：包括產(chǎn)品可以承受的輸入電壓變動(dòng)，即在多大的輸入電壓變動(dòng)下可以保持輸出的穩(wěn)定不變，還有對(duì)于負(fù)載的變動(dòng)時(shí)輸出的穩(wěn)定程度、環(huán)境變化的影響下輸出的保持程度、在開(kāi)機(jī)一定時(shí)間之后保持輸出的穩(wěn)定、空載損耗、輸出的紋波（一般而言這個(gè)交流紋波

33、都要求mv數(shù)量級(jí)，其標(biāo)準(zhǔn)一般都是要求輸出紋波是輸出值的1%-5%）。</p><p>　　③耐壓指標(biāo)：這個(gè)指標(biāo)屬于安規(guī)的內(nèi)容，其要求產(chǎn)品可以承受一定的高壓。</p><p>　?、芙^緣要求：要求輸入交流線與輸出線，輸出線、輸入線與機(jī)殼之間的絕緣電阻要達(dá)到幾MΩ（如10MΩ等等）。</p><p>　?、菪剩翰煌臋C(jī)種要求不同的效率，一般來(lái)說(shuō)開(kāi)關(guān)電源的效率都要求達(dá)到

34、80%以上。</p><p>　?、薰β室驍?shù)：日本60W以上輸出功率，其它國(guó)家75W以上輸出功率要求做功率因數(shù)校正，功率因數(shù)要達(dá)到0.95以上。</p><p>　　⑦漏電流：一般裝設(shè)在可移動(dòng)設(shè)備上的交流漏電流應(yīng)小于1mA;裝設(shè)在固定位置且接地的設(shè)備上的要求交流漏電流應(yīng)小于3.5mA,在醫(yī)療類(lèi)產(chǎn)機(jī)種要求異常嚴(yán)格。</p><p>　　⑧EMI/RFI：電磁射頻指標(biāo)，

35、要求其不能干擾別的電子設(shè)備的正常工作也要具備一定的抗干擾能力。</p><p>　　⑨MTBF：平均無(wú)故障使用時(shí)間，其數(shù)值一般都是要求達(dá)到萬(wàn)小時(shí)數(shù)量級(jí)。</p><p>　　⑩保護(hù)：一般的內(nèi)容式過(guò)流保護(hù)、超載保護(hù)、短路保護(hù)、高壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)。</p><p>　　1.3 開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀研究</p><p>　　1.3.1 目前存在的問(wèn)題

36、</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源技術(shù)起步較晚但發(fā)展很快,材料的不斷翻新、用途的不斷廣泛,是它快速發(fā)展的動(dòng)力,但是在體積、重量、效率、電磁兼容性以及安全性能都不能說(shuō)是完美,目前來(lái)說(shuō),存在的主要問(wèn)題有:</p><p>　　1.器件問(wèn)題.電源的集成度不高,在一定程度上影響到穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)對(duì)于電源體積和效率來(lái)說(shuō)也是一個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　2.材料問(wèn)題.開(kāi)關(guān)電源

37、使用的磁心,電解電容及整流管體積都較大,比較笨重,在電路中不僅耗能,降低其工作效率,而且會(huì)直接導(dǎo)致電源的體積龐大。</p><p>　　3.能源變換問(wèn)題.目前的變換都是以頻率為基礎(chǔ),改變電壓為目的,其結(jié)果就是工藝復(fù)雜,控制難度大，未來(lái)期待更好的能源變換方式的出現(xiàn)。</p><p>　　4.軟件問(wèn)題.目前,開(kāi)關(guān)電源的軟件開(kāi)發(fā)還處于剛剛起步的程度,要真正做到功率轉(zhuǎn)換、功率因子改善、全程自動(dòng)檢測(cè)

38、實(shí)現(xiàn)軟件操作,目前還有很大差距。</p><p>　　5.生產(chǎn)工藝問(wèn)題.往往是在實(shí)驗(yàn)室可以達(dá)到的技術(shù)指標(biāo),在生產(chǎn)中卻達(dá)不到,人為的因素除外,還有元器件的性能、檢測(cè)、環(huán)境、設(shè)備、等等諸多因素。</p><p>　　1.3.2 目前應(yīng)用的主要開(kāi)關(guān)電源技術(shù)</p><p>　　1.功率半導(dǎo)體器件.目前, 功率MOSFET和IGBT已完全可替代功率晶體管和中小電流的晶體管

39、,使實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源高頻化有了可能.超快速恢復(fù)二極管和MOSFET同步整流技術(shù)的開(kāi)發(fā),也為研制高效率或低電壓輸出的開(kāi)關(guān)電源創(chuàng)造了條件.而且,目前已經(jīng)可以將功率器件與電路控制以及檢測(cè)執(zhí)行等組件集成封裝,得到標(biāo)準(zhǔn)的、可制造的模塊，可降低成本并提高可靠性.</p><p>　　2.軟開(kāi)關(guān)技術(shù).在硬開(kāi)關(guān)方式下工作的開(kāi)關(guān)電源,開(kāi)關(guān)器件的電壓和電流波形在時(shí)間上的迭加,會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗，頻率越高損耗也就越大,為此實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)技術(shù),對(duì)于

40、電源效率的提高很有幫助。</p><p>　　3.有源功率因子校正技術(shù).由于輸入端有整流組件和濾波電容,許多整流電源供電的電子設(shè)備的輸入端功率因子僅0.65.用有源功率因子校正(簡(jiǎn)稱(chēng)APEC)之后的電路,其功率因子可提高到0.95-0.99。</p><p>　　1.3.3 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展方向</p><p>　　總的來(lái)說(shuō),開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低

41、耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。</p><p>　　SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開(kāi)關(guān)電源取得了飛速的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開(kāi)關(guān)電源的輕、小、薄。國(guó)外各大型開(kāi)關(guān)電源制造商都在致力于開(kāi)發(fā)新型高性能的元器件，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)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)

42、進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開(kāi)關(guān)電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開(kāi)關(guān)電源生產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)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。 </p><p>　　模塊化是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì)，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成N＋1冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開(kāi)關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲

43、也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問(wèn)題，故仍需在這一領(lǐng)域開(kāi)展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。</p><p>　　除此之外,實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源也很有必要,其可方便研發(fā)工程師對(duì)主電路和控制電路設(shè)計(jì)、器件選擇、參數(shù)優(yōu)化、磁設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、EMI技術(shù)、可靠性評(píng)估和PCB設(shè)計(jì)等等。 可使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能最優(yōu)、減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用、節(jié)省研發(fā)周期

44、、節(jié)約成本。</p><p><b>　　2 方案論證</b></p><p>　　多路直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)可以通過(guò)線性集成穩(wěn)壓電源來(lái)設(shè)計(jì)，也可以通過(guò)開(kāi)關(guān)集成穩(wěn)壓電源來(lái)設(shè)計(jì)。他們各有特色。</p><p>　　線性電源一般是由變壓器變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。而這穩(wěn)壓是有集成穩(wěn)壓器組成，這穩(wěn)壓器是由三個(gè)端子引出，所以其應(yīng)用時(shí)所需的外接元件少、使用方

45、便、穩(wěn)定、價(jià)格低廉等等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源一般由變壓器變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。穩(wěn)壓是由控制電路來(lái)控制，一般由PWM來(lái)控制開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，依靠調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。由于開(kāi)關(guān)管主要工作在截止和飽和兩種狀態(tài)，管耗很小，故使穩(wěn)壓電源的效率明顯提高，可以達(dá)到80%-90%，并且這一效率不受電壓大小的影響。</p><p>　　綜合以上，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采取開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)

46、設(shè)計(jì)多路直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　3 正激式開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浞治?lt;/p><p><b>　　3.1 基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　正激式開(kāi)關(guān)電源的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　圖3.1正激式開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　各部分功能簡(jiǎn)介：<

47、;/b></p><p><b>　?、泡斎肱c整流：</b></p><p>　　其一般都采用橋式整流，將輸入的交流整成高壓直流，經(jīng)過(guò)濾波輸入變壓器的一次側(cè)。</p><p>　?、艱C—DC變換器（即正激式變換器）：</p><p>　　變壓器是能量傳遞的一個(gè)樞紐，通過(guò)它的作用將高壓直流變成次級(jí)的低壓輸出。<

48、;/p><p><b>　?、歉哳l整流及濾波：</b></p><p>　　變壓器輸出側(cè)的電壓還不夠理想，需要整流濾波來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)。</p><p><b>　　⑷反饋電路：</b></p><p>　　將輸出部分的電壓或電流信息反饋回到前級(jí)，進(jìn)入控制部分，由控制部分來(lái)控制交換組件的運(yùn)作狀態(tài)。<

49、;/p><p><b>　?、筛綦x元件：</b></p><p>　　隔離元件的設(shè)立主要是出于安全的考慮，一般常用的隔離組件是光耦，將后級(jí)信息反饋到前級(jí)。</p><p><b>　?、蔖WM控制部分：</b></p><p>　　有兩種控制方式RCC和PWM，RCC是由反饋回來(lái)的信號(hào)改變電容充放電時(shí)間

50、來(lái)達(dá)到控制開(kāi)關(guān)組件開(kāi)關(guān)時(shí)間的目的，這種模式實(shí)現(xiàn)的電路電路簡(jiǎn)單，不固定頻率，也不容易控制。本次所研究的正激式采用的是PWM控制模式，其是通過(guò)反饋信號(hào)和相應(yīng)的IC芯片上的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較，進(jìn)而對(duì)應(yīng)的改變開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，這種方式的控制穩(wěn)定度高，可固定頻率，目前流行的開(kāi)關(guān)電源都是采用這種方式。</p><p><b>　?、碎_(kāi)關(guān)管：</b></p><p>　　常用的是三極

51、管或MOSFET管，通過(guò)PWM控制信號(hào)來(lái)控制變壓器輸入端的電壓（即控制開(kāi)關(guān)管的飽和和截止），這也是開(kāi)關(guān)電源與線性電源區(qū)別的地方所在。</p><p><b>　　3.2 拓?fù)浞治?lt;/b></p><p>　　3.2.1 基本工作原理</p><p>　　正激式變換器適用的輸出功率范圍較大（數(shù)瓦至數(shù)千瓦），一般的在最大直流輸入電壓180-25

52、0V，輸出功率為150-300W的場(chǎng)合，這種變換器可能是應(yīng)用最廣泛應(yīng)用的拓?fù)洹Ｈ糇畲筝斎腚妷旱陀?80V，那么對(duì)應(yīng)最小輸入電壓所需的初級(jí)輸入電流就太大。若最大輸入電壓超過(guò)250V，則開(kāi)關(guān)管的最大電壓應(yīng)力太大。若超過(guò)200W，對(duì)于任何直流輸入電壓，所需的初級(jí)輸入電流均太大。下圖即為正激式開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換部分的電路原理圖。</p><p>　　圖3.2正激式開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換部分的原理圖</p><p>

53、;<b>　　其基本工作原理：</b></p><p>　　圖中Q4、Q5為開(kāi)關(guān)管，D3、D5為續(xù)流二級(jí)管，D1、D2為高頻二極管,TD1為隔離變壓器即DC-DC變換器。基本工作過(guò)程是：在PWM控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q4、Q5飽和導(dǎo)通時(shí)，它在高頻變壓器的一次繞組中儲(chǔ)存能量，同時(shí)將能量傳遞到二次繞組，根據(jù)變壓器對(duì)應(yīng)端的感應(yīng)電壓極性，D1中的1---2之間的一個(gè)快恢復(fù)二極管導(dǎo)通，另一個(gè)快恢復(fù)

54、二極管(即3—2之間的）反向截止，把能量?jī)?chǔ)存在電感L中，同時(shí)提供負(fù)載電流I0；當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q4、Q5截止時(shí)，變壓器二次繞組中的電壓極性反向，使得D1中的3—2之間的快恢復(fù)二極管導(dǎo)通來(lái)進(jìn)行續(xù)流，1—2之間的另個(gè)快恢復(fù)二極管反向截止，儲(chǔ)存在電感中的能量繼續(xù)提供電流給負(fù)載。變換器輸出電壓為:</p><p>　　即輸出電壓僅決定于電源電壓、變壓器的變比、占空比，而與負(fù)載電阻無(wú)關(guān)。變壓器的第三繞組稱(chēng)為鉗位（或回饋）繞組，其匝

55、數(shù)與一次繞組匝數(shù)相同，并與二極管D3、D5串聯(lián)。當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，鉗位繞組的電感中也儲(chǔ)存能量；當(dāng)T截止,鉗位繞組上的感應(yīng)電壓超過(guò)電源電壓時(shí)，二極管D3、D5導(dǎo)通，儲(chǔ)存在變壓器中的能量經(jīng)鉗位繞組(16—13)和二極管D3、D5反送回電源。這樣就可以把一次繞組的電壓限制在電源電壓上。為滿(mǎn)足磁芯復(fù)位的要求，使磁通建立和復(fù)位時(shí)間相等，這樣電路的占空比不能超過(guò)0.5。</p><p>　　3.2.2 電路器件的選型</p

56、><p><b>　　開(kāi)關(guān)管的選擇</b></p><p>　　所謂的轉(zhuǎn)換組件為三極管或MOS管，現(xiàn)在采用比較普遍的開(kāi)關(guān)管還是MOS管，因?yàn)樵谙嗤杀鞠?，MOS管的開(kāi)關(guān)速度要比三極管快而且驅(qū)動(dòng)電路也比較的簡(jiǎn)單。其主要作用就是把直流的輸入電壓轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制的交流電壓，而后由變壓器的轉(zhuǎn)換在輸出級(jí)變成直流，</p><p>　　在上電路中還是以MOS管為

57、研究對(duì)象，為便于考慮問(wèn)題把以上的電路中的相關(guān)特性都理想化，得出了如上的波形，從其中可以看出來(lái)，在三極管關(guān)閉的時(shí)候，其DS極之間要承受的電壓是輸入電壓與感應(yīng)電壓的迭加，在此我們假設(shè)感應(yīng)電壓也是VIN，那么此時(shí)它所承受的電壓就比較大了，即首先我們?cè)谶x擇MOS管的時(shí)候就要考慮到它所能承受的DS電壓。一般的要求是：</p><p>　　另外一個(gè)要考慮的因素就是其要承受的峰值電流，由上的分析可知，其值為MOS管導(dǎo)通時(shí)它所承

58、受的電流與消磁電流的迭加。我們定義消磁電流為：</p><p>　　α為導(dǎo)通占空比，L為輸出電感值。</p><p>　　則DS極的峰值電流為:</p><p>　　其中 n:初級(jí)對(duì)次級(jí)的圈數(shù)比</p><p>　　IL：輸出電感的電流</p><p><b>　　輸出電壓的大小</b></

59、p><p><b>　　輸出電壓為：</b></p><p>　　可見(jiàn)其輸出是與三極管導(dǎo)通占空比相關(guān)的，這也為是實(shí)現(xiàn)PWM（脈寬調(diào)制）輸出的控制的理論依據(jù)</p><p><b>　　on </b></p><p>　　Vg off</p>&l

60、t;p><b>　　2VIN</b></p><p><b>　　VDS</b></p><p><b>　　VIN</b></p><p><b>　　IDS</b></p><p>　　ID1中的3—2之間的二極管</p><

61、p><b>　　αT </b></p><p><b>　　IL</b></p><p><b>　　圖3.3輸出的波形</b></p><p>　　綜合公式3.2、3.3、3.4可以選擇2個(gè)K2611并聯(lián)來(lái)設(shè)計(jì)本次的開(kāi)關(guān)管，在開(kāi)關(guān)管OFF時(shí)，其,在開(kāi)關(guān)管ON時(shí)，其，用兩個(gè)并聯(lián)可以滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要

62、求。</p><p>　　4 輸入回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 電路原理圖</p><p>　　輸入部分常見(jiàn)的電路如下：</p><p>　　這是一個(gè)典型的輸入/濾波電路其由EMI濾波器、啟動(dòng)浪涌電流抑制部分、浪涌電壓抑制部分、橋式整流、輸入濾波電容組成。</p><p>　　圖4.1輸入回路原理圖<

63、;/p><p><b>　　4.2 模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?、?EMI濾波模塊</b></p><p>　　整流部分與開(kāi)關(guān)管的電流電壓的快速變換，電感電壓和電容電流的迅速變化，構(gòu)成了干擾源。其表現(xiàn)就是在輸出電壓上產(chǎn)生紋波，對(duì)于外圍設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生影響，故有必要采用濾波器對(duì)于輸入及輸出進(jìn)行濾波，EMI濾波器設(shè)

64、計(jì)的目的是將開(kāi)關(guān)管產(chǎn)生的噪聲濾除，防止其進(jìn)入輸入回路，也起到濾除兩條輸入交流線與大地所產(chǎn)生噪聲的目的。出于EMC的要求，這個(gè)部分基本上在所有的開(kāi)關(guān)電源中都可以看到。</p><p>　　對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的兩根進(jìn)線而言，存在共模干擾（兩根進(jìn)線受干擾的信號(hào)相對(duì)參考點(diǎn)大小、方向相同）和差模干擾（兩根進(jìn)線受干擾的信號(hào)相對(duì)參考點(diǎn)大小相等、方向相反）。像雷電時(shí)，兩根線受影響基本相同，屬于共模干擾，而如電網(wǎng)電壓瞬時(shí)波動(dòng)，兩根在線的

65、電位是相反的，屬于差模干擾。實(shí)際干擾多是這兩種干擾的不同比例的組合。</p><p>　　一般都是采用共模電感和差模電感來(lái)分別對(duì)共模干擾和差模干擾進(jìn)行抑制，共模電感是使用一個(gè)磁心上繞制兩組方向相同的導(dǎo)線，使用高磁導(dǎo)率的磁心，一般匝數(shù)也很少，這樣在差模干擾信號(hào)的作用下，干擾源產(chǎn)生的對(duì)電流在磁心中產(chǎn)生方向相反的磁通相互抵消，線圈電感幾乎為零，故不能抑制差模干擾，但是，對(duì)于共模干擾其產(chǎn)生的磁通是同向的，磁通得到加強(qiáng)，線

66、圈電感很大，其共模阻抗就很大，共模電流大大減弱。而差模電感則是兩個(gè)繞向相反的線圈構(gòu)成的，其對(duì)于差模干擾有抑制作用，對(duì)于共模干擾則沒(méi)有，其工作原理的分析同上。</p><p>　　實(shí)際中采用的差模共模干擾抑制電路，并不是單純的使用這兩個(gè)電感，往往是由差模電感和多組電容構(gòu)成的，在差模電感前的電容和差模電感構(gòu)成差模抑制器（圖中的C4和LF1），而差模電感和其后的電容則構(gòu)成共模抑制器（圖中LF1和C9、C11）。電路圖如

67、下：</p><p>　　圖4.2 EMI濾波電路</p><p>　?、?啟動(dòng)浪涌電流抑制模塊</p><p>　　在電路打開(kāi)的瞬間，由于濾波電容的充電，而此時(shí)電路上所呈現(xiàn)的阻抗是很小的 ，所以會(huì)有很大的浪涌電流，如果沒(méi)有保護(hù)組件的話對(duì)于電路是存在損壞的隱患的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中為了解決這個(gè)問(wèn)題常采用的是圖示中的方法。即加入一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（NTC），當(dāng)然也有采

68、用將一個(gè)電阻串在交流在線后與單向晶閘管（SCR）并聯(lián)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的，其基本工作的原理就是：串入的電阻是很大的，可以在開(kāi)機(jī)的瞬間吸收浪涌電流，單向晶閘管的門(mén)極是接在后級(jí)的反饋信號(hào)，后級(jí)濾波電容充電完畢后，會(huì)將晶閘管導(dǎo)通，電阻被短接，電路恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，采用這種電路的話既要有觸發(fā)電路也要求器件的散熱能力要良好。采用NTC熱敏電阻的話，NTC熱敏電阻起到過(guò)溫保護(hù)和軟啟動(dòng)的作用，其阻值在它沒(méi)有發(fā)熱之前是很大的，一旦有大的峰值電壓的出現(xiàn)，會(huì)

69、促使它發(fā)熱，發(fā)熱之后其阻值就會(huì)變的很小，那么就可以吸收電流而達(dá)到保護(hù)電路的目的，在電容充電的過(guò)程中，由于它的發(fā)熱其電阻又會(huì)變小對(duì)于電路馬上將要進(jìn)入的正常工作又不會(huì)造成影響。在選擇熱敏電阻的時(shí)候要多方面的權(quán)衡，保證在電路正常發(fā)熱的條件下它的阻值不會(huì)影響到電路的工作。 電路圖如下所示中的負(fù)溫度系數(shù)NTC1。</p><p>　　圖4.3啟動(dòng)浪涌電流抑制電路</p><p>　　⑶ 浪涌電壓抑制

70、模塊 </p><p>　　采用浪涌電壓抑制部分的目的是為了抑制由于電路異常（像雷電.）所造成的輸入電壓的瞬間高壓，一般采用的是壓敏電阻（圖中14D561）。壓敏電阻是一種特種電阻，其基本的特性就是在其兩端所加的電壓一旦超過(guò)它的閾值電壓（也叫壓敏電壓）時(shí)，它的阻值就會(huì)變得很小，對(duì)于與之并聯(lián)的后級(jí)電路來(lái)說(shuō)，輸入正常的時(shí)候，由于它的阻值很大，不會(huì)影響的后級(jí)的工作，輸入異常的時(shí)候由于其阻值很小短接了后級(jí)，起到到了保護(hù)

71、的作用。在選用壓敏電阻的時(shí)候要重點(diǎn)關(guān)注它的標(biāo)稱(chēng)壓敏電壓和所能承受的最大峰值電流。電路如下圖所示：</p><p>　　圖4.4浪涌電壓抑制電路</p><p><b>　?、?橋式整流模塊</b></p><p>　　橋式整流的基本原理在此就不再詳述，關(guān)鍵來(lái)考慮下整流管的選擇。主要要考慮的參數(shù)：正向平均電流、反向電壓、浪涌電流、預(yù)期的耗散功率。

72、每?jī)芍还茏哟饋?lái)完成交流電壓的半波整流那么正向平均電流就是是整個(gè)電流平均值的一般，所承受的反向電壓是輸入電壓的半個(gè)周期。一般小電流選用lN400X系列就行了，如果電流比較大達(dá)到了3A以上的話就可以采用lN5XXX系列。電路如下圖所示：</p><p><b>　　圖4.5整流電路</b></p><p><b>　?、?輸入濾波模塊</b><

73、;/p><p>　　輸入濾波電容也就是俗稱(chēng)的“大電容”，常采用的是電解電容，因?yàn)樗母鞣矫娴男阅芨m合在交流輸入部分作為濾波電容。在選用電容的時(shí)候首先要考慮它對(duì)于紋波電流的承受能力，由于輸入部分的紋波電流是比較大的，如果選擇的電容不能承受，那么紋波電流在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生熱量，從而縮短其使用壽命。其次要求其等效串聯(lián)電阻ESR要小，ESR小對(duì)于電源效率的提高是有幫助的，還要考慮電容的工作溫度范圍，一般的電解電容的最高允許工作

74、溫度為105℃，對(duì)于其大小有經(jīng)驗(yàn)法：對(duì)于交流輸入，功率一瓦所需1—2UF的電容容量。此次設(shè)計(jì)的功率在260W瓦以上，所以選容量為470UF的電容了，至于耐壓值：因?yàn)檎鳛V波輸出的電壓為:220*1.2=265V了，所以選擇400V的耐壓值，綜合以上就選擇470UF/200V來(lái)串聯(lián)（方便電源在110V的交流電下也能繼續(xù)用）。電路如下圖所示：</p><p>　　圖4.6輸入濾波電路</p><p

75、>　　5 整流變壓器的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 變壓器概述</p><p>　　變壓器（如下圖所示）是開(kāi)關(guān)電源中的一個(gè)核心組件，也是所有組件中需要自己設(shè)計(jì)的器件之一，不同的機(jī)種會(huì)有不同的變壓器，所以實(shí)際上變壓器的設(shè)計(jì)是個(gè)大課題，在此，僅對(duì)正激式變壓器設(shè)計(jì)做一個(gè)簡(jiǎn)短的介紹。</p><p>　　變壓器在正激式開(kāi)關(guān)電源中主要起到一個(gè)能量的傳遞的作用，即

76、將能量從一次側(cè)瞬間傳遞到二次側(cè)，另外，變壓器還提供其它的功能：</p><p>　　1.電壓變換，即通過(guò)改變初次間的匝比來(lái)改變輸出的電壓。</p><p>　　2.多路輸出，即增加多個(gè)不同匝數(shù)的次級(jí)，可增加多個(gè)不同的輸出。</p><p>　　3.絕緣隔離，為了安全，要求離線供電或高壓端和低壓端不能共地，變壓器則提供了安全的隔離。</p><p&

77、gt;　　圖5.1高頻變壓器(變換器)</p><p>　　5.1.1 變壓器的一些基本概念</p><p><b>　　μ磁導(dǎo)率</b></p><p>　　μ＜1的磁性材料為反磁性材料像銀、銅等。</p><p>　　μ略大于 1的磁性材料為順磁性材料。</p><p>　　μ遠(yuǎn)大于1的磁性

78、材料為鐵磁性材料。</p><p>　　μ=1則是真空。 </p><p><b>　　居里溫度</b></p><p>　　圖 5.2居里溫度曲線</p><p>　　圖示為磁芯的磁導(dǎo)率（μ）與溫度（T）之間的關(guān)系曲線，基本上所有的磁芯產(chǎn)品的μ-T圖都連線是這個(gè)走向，在μ隨溫度上升到一定高度后會(huì)急劇的下降，定義

79、由0.8μ到0.2μ與μ=1的交點(diǎn)多對(duì)應(yīng)的溫度為居里溫度，其含義是，一旦磁性材料達(dá)到這個(gè)溫度之后，其磁性將由軟磁性轉(zhuǎn)變成硬磁性。其是磁芯的一個(gè)重要參數(shù)。</p><p><b>　　磁芯損耗</b></p><p>　　磁芯損耗也稱(chēng)之為鐵損，是變壓器的損耗來(lái)源之一，其由三部分組成磁滯損耗Ph、渦流損耗Pe、殘留損耗Pc。</p><p>　　①

80、磁滯損耗是磁化所消耗的能量，即磁化過(guò)程中部分磁疇在外磁場(chǎng)去除之后又會(huì)恢復(fù)原來(lái)的方向，那么磁場(chǎng)再次加到其上是，要實(shí)現(xiàn)對(duì)它的磁化就要消耗一部分的能量以用于校正這些磁疇，其一個(gè)粗略的計(jì)算公式是：</p><p>　　則可以看出其與磁滯曲線的面積是正比的。在設(shè) </p><p>　　計(jì)磁芯

81、的時(shí)候可以參考待選磁芯的磁滯曲線來(lái)考慮將來(lái)使用中可能達(dá)到的磁滯損耗。</p><p><b>　　圖5.3磁滯曲線</b></p><p>　?、跍u流損耗則是由于交變電流在磁芯中產(chǎn)生環(huán)流而引起的歐姆損耗，其公式表示為：</p><p>　　其中d為磁芯的度，ρ為電阻率，Bw為工作磁感應(yīng)強(qiáng)度，f為頻率。</p><p>　

82、　③殘留損耗由磁化延遲與磁矩共振引起的，在整個(gè)損耗中所在的比重不大。一般在設(shè)計(jì)中都不考慮。</p><p><b>　　漏感</b></p><p>　　簡(jiǎn)而言之，漏感就是初次級(jí)不能耦合的磁力線部分，設(shè)計(jì)變壓器的時(shí)候要盡量的減少漏感，因漏感在釋放能量的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，而且對(duì)變壓器的效率也是一大影響。</p><p><b>　　溫

83、升</b></p><p>　　變壓器的磁心損耗和線圈損耗（即銅損）是造成變壓器溫升的一個(gè)因素，另外一個(gè)造成溫升的因素就是輻射表面的面積，氣流流過(guò)變壓器，變壓器溫度會(huì)降低，降低的程度與氣流速度有關(guān)。要像精確、系統(tǒng)的計(jì)算出變壓器的溫升是不可能的，但是可以通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)曲線來(lái)得到一個(gè)大概的值，得到的這個(gè)值誤差一般在10度以?xún)?nèi)。</p><p><b>　　銅損</b&

84、gt;</p><p>　　銅損一般是由三部分構(gòu)成：導(dǎo)線的歐姆損耗、集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)。實(shí)際中集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)所帶來(lái)的損耗往往要比導(dǎo)線的歐姆損耗大得多。線圈中的可變磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生了渦流，集膚效應(yīng)是由繞線的自感產(chǎn)生的渦流引起的，其使得電流只流經(jīng)繞線外層極薄的部分，這部分的厚度或環(huán)形導(dǎo)電面積與頻率的平方根成正比。因此，頻率越高，繞線損失的固態(tài)面積就越多，增加了交流阻抗從而增加了銅損。臨近效應(yīng)是由繞線的互感產(chǎn)生的渦流引

85、起的，其引起的銅損比集膚效應(yīng)大得多，而且，多層繞組的臨近效應(yīng)損耗更是相當(dāng)?shù)拇?，感?yīng)的渦流迫使凈電流只流經(jīng)銅線截面的一小部分，增加了銅損，最嚴(yán)重的還是臨近效應(yīng)感應(yīng)的渦流使原來(lái)流經(jīng)繞組或繞組層的凈電流幅值增加了很多倍。</p><p>　　5.2 變壓器用料介紹</p><p>　　1.線架(BOBBIN)</p><p>　　BOBBIN(線架)也叫做骨架，在變壓器

86、中起支撐作用。開(kāi)關(guān)電源常用到是電木(PM)，其屬于熱固性材料，穩(wěn)定性高，不易變形，耐溫150℃，可承受370℃之高溫.表面光滑，易碎，不能回收。適用于耐溫較高之變壓器</p><p><b>　　2.鐵心CORE</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)電源中用到的鐵芯為金屬軟磁材料的一種，金屬軟磁材料的基本構(gòu)成都是氧化鐵和其它二價(jià)的金屬化合物。目前常使用的金屬有錳(Mn)、

87、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鎂(Ng)、銅(Cu)。其常用組合如錳鋅(Mn Zn)系列、鎳鋅 (Ni Zn)系列及鎂鋅(Mg Zn)系列。其使用頻率范圍由1kHz到超過(guò)200kHz不等。其具體來(lái)講按照鐵心中含有的金屬不同又可分為金屬鐵心、鐵氧體鐵心和鐵粉心。在開(kāi)關(guān)電源中使用的是鐵氧體鐵心，因?yàn)檫@種鐵心的磁導(dǎo)率和電阻率都比較高，這樣可以降低磁芯損耗，而且價(jià)格低，磁感應(yīng)強(qiáng)度也比較大。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)目前用的最

88、多的磁心結(jié)構(gòu)是POT（罐型），它是磁心在外，銅線在里面，可以減少EMI，為了改善它的散熱情況，衍生出了很多中的形狀，像EE型、EI型、PM型、RM型等等，其中使用比較頻繁的主要是E類(lèi)的鐵心。</p><p><b>　　3.鐵弗龍?zhí)坠?lt;/b></p><p>　　鐵弗龍為塑料中耐溫最高(280℃-300℃)最耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、最抗粘、最滑溜耐磨之工程塑料材料，而廣泛用于機(jī)

89、械，汽車(chē)，電子，化工閥門(mén)等零件。鐵弗龍為信號(hào)、儀控綱路及耐熱電線電纜的最佳絕緣材料，成功用于各類(lèi)家電用品、通訊設(shè)備/計(jì)算機(jī)、各類(lèi)化學(xué)、機(jī)械及電氣/電子工業(yè)領(lǐng)域，在變壓器中是一種最常用的套管材質(zhì)。</p><p><b>　　4.馬拉膠帶</b></p><p>　　馬拉膠帶是一種聚酯薄膜(Polyeseter Taye)，這種膠帶適應(yīng)于需要薄質(zhì)、耐用和高介電/耐電壓

90、強(qiáng)度材料時(shí)的絕緣用途，聚脂薄膜膠有極佳的抗化學(xué)品、抗氧化和防潮能力， 并可扺受切割及磨損， 耐溫130℃ ，HI-POT：5KV。其作用是控制層間的絕緣、防止繞組與繞組間的高壓及繞組也外部的高壓。一般情況下，初級(jí)對(duì)次級(jí)和次級(jí)對(duì)初級(jí)磁心包一圈，初級(jí)對(duì)次級(jí)和初、次級(jí)對(duì)磁心包三圈，膠帶寬度應(yīng)大于幅寬0-1mm，起始和結(jié)尾搭頭5-10mm。</p><p><b>　　5.三層絕緣線</b><

91、/p><p>　　三層絕緣線是一種四氟乙烯共聚物，其耐溫可達(dá)150℃，高壓可承受5kv一分鐘，其在變壓器繞制中多用于繞制次級(jí)，出于安規(guī)的考慮這樣可以增加絕緣距離和絕緣等級(jí)，并提高初次級(jí)的耐壓能力。</p><p><b>　　6.漆包線</b></p><p>　　漆包線一般用來(lái)繞制初級(jí)繞組，漆包線有很多種，其中耐溫多在120度以上，常用的有UEW

92、線，其耐溫有130度。</p><p><b>　　7.凡立水</b></p><p>　　是一種含浸材料，一般在變壓器制作的最后都有一道含浸的工序，即把變壓器放在含浸材料中浸一段的時(shí)間，其目的是能增加變壓器的機(jī)械強(qiáng)度、提高絕緣性能、延長(zhǎng)使用壽命、還能散熱、防潮、固定，還能使外觀更加的漂亮。</p><p>　　5.3 變壓器設(shè)計(jì)</p

93、><p>　　5.3.1 變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)</p><p>　　下面列述了實(shí)際生產(chǎn)中常用的一些變壓器設(shè)計(jì)的基本公式，很多公式都是來(lái)源了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，只能作為參考。</p><p>　?。?）變壓器的計(jì)算功率</p><p>　　（2） 設(shè)計(jì)輸出能力</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求所需的輸出能力為</p>&l

94、t;p>　　所以選擇200W的變壓器EE42骨架和配套的磁心</p><p><b>　　磁芯有效截面積：</b></p><p><b>　　窗口截面積：</b></p><p>　　所以磁芯截面積乘積為：</p><p>　　Ap=2*kAC*Am=2*0.2*1.78204*1.3440

95、05=0.958028268mm4滿(mǎn)足要求</p><p><b>　　線圈計(jì)算</b></p><p>　　由于正激式變換器最大的占空比要低于0.5 所以取0.33 我設(shè)計(jì)的脈沖頻率是80KHZ 有</p><p><b>　　取34匝</b></p><p>　　所以輸出24V的次級(jí)邊匝數(shù)為&

96、lt;/p><p>　　取12匝，則輸出12V的次級(jí)邊匝數(shù)為</p><p><b>　　，取6匝</b></p><p><b>　?。?） 導(dǎo)線線徑</b></p><p><b>　　I 初級(jí)繞組</b></p><p>　　因?yàn)?0KHZ的穿透深度

97、為</p><p><b>　　而所需線徑為</b></p><p>　　所以可以選d=0.21mm 截面積為0.034636059mm2 所以要10根圓銅線并繞。本次設(shè)計(jì)采用“三明治的繞法”所以剛開(kāi)始時(shí)可以采用10根線徑為0.3mm銅線進(jìn)行并繞17匝，在接著用10根線徑為0.21mm的銅線進(jìn)行并繞17匝。</p><p><b>

98、　　II 次級(jí)繞組</b></p><p>　　所需線徑為0.788390296*2mm=1.57678059 由于線徑的小于兩倍的穿透深度，所以可以選擇線徑為d=0.5mm 其截面積0.196349541 的圓銅線8根并繞。</p><p>　　它要求的線徑為0.305342249*2=0.610684498mm（因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是才用堆疊式則它的截面與次級(jí)繞組I是相同的）。&

99、lt;/p><p>　　需要注意的是，應(yīng)該確保初級(jí)繞組和去磁繞組緊密耦合。</p><p>　　5.3.2 變壓器繞制方法</p><p>　　下表是變壓器繞制的說(shuō)明：</p><p>　　表5.1 變壓器繞制的說(shuō)明</p><p>　　參數(shù)計(jì)算出來(lái)只是標(biāo)志著變壓器的設(shè)計(jì)第一步的完成，要完成設(shè)計(jì)則必須繞制成功，變壓器的繞

100、制有很多的講究和技巧。繞制方式的差異會(huì)直接影響到變壓器的電氣性能，在繞制時(shí)要注意以下幾個(gè)因素：</p><p>　　1.是否符合安全規(guī)范。</p><p>　　2.繞組之間是否耦合良好。</p><p>　　3.是否可保證漏感盡可能地小。</p><p>　　以上因素是相互影響的，在繞制時(shí)要采取折中的方式。</p><p&

101、gt;　　首先考慮符合安全規(guī)范。</p><p>　　如果開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓峰值高于40V，就要受到一個(gè)或多個(gè)國(guó)際安全規(guī)程組織所制定的規(guī)范約束。在不同的國(guó)家不同的市場(chǎng)會(huì)有不同的規(guī)范，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之前就應(yīng)該首先了解這些規(guī)定，安全規(guī)程對(duì)于變壓器的要求一般不都是爬電距離、絕緣強(qiáng)度和溫升，一般的方法式在一次側(cè)的繞組之間要用一層的膠帶絕緣，一次側(cè)與二次側(cè)之間要用三層膠帶絕緣，有時(shí)候?yàn)榱嗽黾优离娋嚯x則有必要使用擋墻，這樣做一方

102、面增加了絕緣強(qiáng)度也增加了爬電距離，但是在一定程度上影響到了散熱，對(duì)于溫升由有影響了，所以，繞法的制定，需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且，還需要多次的嘗試。</p><p>　　其次考慮這么使繞組之間耦合良好。</p><p>　　一次與二次，二次與二次繞組的緊密耦合，是變壓器設(shè)計(jì)的最理想的目標(biāo)，如果耦合很差，功率信號(hào)在到達(dá)輸出整流器之前就已經(jīng)被延遲了，這會(huì)使得存儲(chǔ)在磁心上的磁能在繞組上產(chǎn)生很大的尖

103、峰，從而影響到后續(xù)電路的工作。二次繞組間的耦合情況會(huì)影響到輸出交叉調(diào)整性能，所謂交叉調(diào)整就是一個(gè)輸出端負(fù)載變化時(shí)，使其它輸出端電壓波動(dòng)的大小。</p><p>　　為達(dá)到繞組的緊密耦合，可以采用將兩根或更多的導(dǎo)線絞合在一起，然后把他們同時(shí)繞在骨架上，一般的經(jīng)驗(yàn)是對(duì)于24-28號(hào)線，大概是每厘米絞一圈，絞的太緊,容易損壞絕緣層。也有把多根導(dǎo)線放在一起同時(shí)繞，而不是把他們絞合在一起，大部分的時(shí)候他們是緊挨著的。在實(shí)際

104、生產(chǎn)出于操作的難度和成本的考慮，常用的還是后一種方式，即把多股導(dǎo)線放在一起繞制。</p><p>　　最后考慮減少漏感的繞制：</p><p>　　漏感的影響就像是在繞組上串上了一個(gè)獨(dú)立的電感，它式導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)管漏極或集電極和輸出二極管陽(yáng)極上尖峰的原因。</p><p>　　對(duì)于已經(jīng)選定的磁心和計(jì)算好的繞組，可以由下式據(jù)算漏感：</p><p&g

105、t;　　Lleak= (bw/3+Tins)×K1Lmtnx2/100W1 </p><p>　　式中 K1 對(duì)于簡(jiǎn)單的一次和二次繞組，取3，如果二次繞組是交錯(cuò)在一次繞組兩層之間，取0.85；</p><p>　　Lmt 整根繞線繞在骨架上平均每匝的長(zhǎng)度；</p><p&g

106、t;　　nx 要分析的這個(gè)繞組所包含的匝數(shù)</p><p><b>　　W1 繞組的寬度</b></p><p>　　bw 制作好的變壓器所有繞組的厚度</p><p>　　Tins 繞組的絕緣厚度</p><p>　　上述公式已經(jīng)給出了影響繞組漏感的主要因素。在設(shè)計(jì)中可以控制的主要因素式選擇磁心的長(zhǎng)短，繞組的寬度，以

107、及匝數(shù)的多少。另外，一次與二次耦合大的好壞對(duì)于一次漏感也有很大的影響。所以在實(shí)際繞制中通常采用的是初、次級(jí)夾層繞制的方式（即通常所說(shuō)的“三明治繞法”），即把一次側(cè)分成兩個(gè)部分來(lái)繞制，先在第一層上繞制一次側(cè)的1/2，然后在其上面繞制二次側(cè)，最后完成一次側(cè)的另一半，要盡量的增加繞線的高度、減少繞組的厚度減少繞組的匝數(shù)，選材上要選用高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗的磁芯材料。</p><p>　　在繞制時(shí)通常考慮的就是以上的幾

108、個(gè)問(wèn)題，實(shí)踐中的很多東西會(huì)與書(shū)本上的介紹有很大的差距，所以以上只能作為一個(gè)參考，在設(shè)計(jì)中還是要以實(shí)踐為準(zhǔn)。</p><p>　　6 輸出回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1 電感的設(shè)計(jì)</p><p>　　如在拓?fù)浞治鲋兴尸F(xiàn)的波形，可以看到它是個(gè)脈動(dòng)的直流，與要求的輸出狀態(tài)還是有差距的，所以有必要在后級(jí)加入整流濾波部分。而且電源的主要損耗是在輸出級(jí)上，所以它

109、的設(shè)計(jì)對(duì)于電源效率的提高也會(huì)有大的的影響?；镜脑韴D如下所示：</p><p><b>　　圖6.1輸出電路</b></p><p>　　電路中電感L的設(shè)計(jì)計(jì)算如下：濾波電感L的作用是在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，為負(fù)載存儲(chǔ)能量。電氣上的作用就是把開(kāi)關(guān)方波脈沖積分成直流電壓。對(duì)于其設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，過(guò)程如下：</p><p><b>　　1.選好磁

110、心</b></p><p>　　通常選擇鉬鐵合金磁環(huán)，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部有氣隙，當(dāng)然選用有氣隙的鐵氧體磁心也可以。</p><p>　　2.確定輸出所需的最小電感</p><p>　　計(jì)算最小電感可以由下面的公式來(lái)設(shè)計(jì)： </p><p>　　其中

111、Vin(max)----對(duì)應(yīng)輸出整流器的最高峰值電壓（我設(shè)的交流輸入最大為230V，經(jīng)過(guò)整流后，則輸出的峰值電壓：230*0.9=210V左右）</p><p>　　Vout----輸出電壓（24V 12V）</p><p>　　Ton(est)-----估計(jì)的最大輸入電壓下，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間</p><p>　　因?yàn)殚_(kāi)關(guān)頻率為80KHZ,則</p>

112、<p>　　因?yàn)檩敵龅膬陕返碾妷菏谴嬖诒稊?shù)關(guān)系所以計(jì)算的結(jié)果是一致的。</p><p>　　Iout(min)-----預(yù)先知道的輸出端上的負(fù)載最小電流(50%的額定值)</p><p>　　24V 10A路的電感值為：</p><p>　　12V 1.5A路的電感值為：</p><p>　　3.預(yù)估所需要的磁心的尺寸<