畢業(yè)設(shè)計（論文）多路輸出單端反激式開關(guān)電源設(shè)計

1、shandong 畢 業(yè) 論 文 多路輸出單端反激式開關(guān)電源設(shè)計 學 院： 電氣與電子工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導(dǎo)教師： 2012 年 6 月 摘 要 開關(guān)電源是一種采用 pwm 等技術(shù)控制的開關(guān)電路構(gòu)成的電能變換裝置， 它廣泛應(yīng)用于交直流或直直流電能變換中，通常稱其為開關(guān)電源（ switched mode power supply-smps）其功率從零點幾瓦到數(shù)十千瓦不等，廣泛用于生 活、生產(chǎn)、科研、軍事等各個領(lǐng)域。開關(guān)電源因其體積小、重量輕、效率高、 性能穩(wěn)定等優(yōu)點而逐漸取代傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源，被譽為高效節(jié)能電源，現(xiàn) 己成為穩(wěn)壓電源的主導(dǎo)產(chǎn)品。 本課題

2、是設(shè)計一個通用的多路輸出的反激式開關(guān)電源，電源取自220v 市電。本題目設(shè)計的開關(guān)電源是采用全控型電力電子器件mosfet 作為開 關(guān)，利用控制開關(guān)的導(dǎo)通時間來調(diào)整輸出電壓，主控制芯片采用uc3844 實 現(xiàn)電壓電流雙閉環(huán)控制，采用 pc817、tl431 等專用芯片以及其他的電路元 件相配合作為反饋電路，使設(shè)計出的開關(guān)電源具有自動穩(wěn)壓功能。系統(tǒng)工作 頻率為 50khz，輸出 7 路隔離的電壓。 關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞：開關(guān)電源，反激式變換器，高頻變壓器， uc3844 abstract switching power supply using the pwm, control switch circu

3、it of the power conversion device, it is widely used in ac to dc or dc to dc can transform, usually called the switching power supply (switched mode power supply-s mps) power from zeroranging from a few watts to tens of kilowatts,is widely used in various fields of life, production, research, and mi

4、litary.the switching power supply because of its small size, light weight,high efficiency, stable performance and other advantages of gradually replacing traditional linear power supply, known as energy efficient power supply,has now become the leading product of the power supply. this project is to

5、 design a generic multi-output flyback switching power supply,power supply from the 220v mains. switching power supply design of this topic is the use of full-controlled power electronic devices mosfet as a switch, control switch conduction time to adjust the output voltage, the main control chip uc

6、3844 pc817, of tl431 dedicated chipand compatible with other circuit elements as a feedback circuit,voltage and current double closed loop control,the design ofswitching power supply with automatic voltage regulation function. the systemoperating frequency 50khz, the output voltage of 7 road isolati

7、on. keywords: switching power supply, flyback converter, high-frequency transformer, uc3844 目 錄 摘 要.i abstract .ii 目 錄.iii 第一章 引 言 .1 1.1 課題研究的背景及意義.1 1.2 開關(guān)電源的技術(shù)動態(tài).2 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容.2 第二章 開關(guān)電源的原理 .4 2.1 開關(guān)電源的基本原理.4 2.2 開關(guān)電源的組成.5 2.3 單端反激式拓撲分析.5 2.3.1 工作原理 .5 2.3.2 基本關(guān)系式 .6 第三章 系統(tǒng)設(shè)計 .9 3.1 技術(shù)指標.9 3.2

8、 黑箱設(shè)計.9 3.3 開關(guān)電源電路圖.10 3.4 關(guān)鍵元器件的選擇與設(shè)計.11 3.4.1 控制器芯片 uc3844.11 3.4.1.1 uc3844 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能 .12 3.4.1.2 uc3844 的特點.14 3.4.2 線性光耦合器 pc817 .14 3.4.3 可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 tl431 .15 3.4.4 高頻變壓器的設(shè)計 .16 3.4.4.1 高頻變壓器作用 .16 3.4.4.2 高頻變壓器的設(shè)計 .17 3.4.5 輸出級的設(shè)計 .19 3.4.6 功率 mosfet 及其驅(qū)動電路設(shè)計 .20 3.4.6.1 功率 mosfet 的選擇 .20 3.4

9、.6.2 功率 mosfet 控制電路及其參數(shù)選擇 .21 3.4.7 電壓反饋電路設(shè)計 .22 3.4.7.1 電路圖及原理 .22 3.4.7.2 元器件參數(shù)選擇 .22 3.4.8 輸入啟動電路的設(shè)計 .23 3.4.9 輸入整流濾波電路的設(shè)計 .24 3.4.9.1 電路原理圖 .24 3.4.9.2 元器件參數(shù)選擇 .24 3.4.10 保護電路的設(shè)計 .25 3.5 電路工作過程總結(jié).26 第四章 設(shè)計總結(jié) .28 參考文獻 .29 致 謝 .31 第一章 引 言 1.1 課題研究的背景及意義 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，這些設(shè)備對電源的要求也 越來越高，傳統(tǒng)線性電源笨

10、重效率低，嚴重影響電子設(shè)備、電子產(chǎn)品的發(fā)展。 于是，20 世紀 60 年代開關(guān)電源誕生了。 與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電源相比開關(guān)電源有以下優(yōu)點： 1效率高，損耗小：開關(guān)電源效率通常在 75%以上，有的甚至可以達 到 90%以上。由于開關(guān)管損耗小，因而不需要采用大散熱器，能有效減小電 源體積。損耗小使得電子設(shè)備內(nèi)部溫度也相對較低，避免了元件長期在高溫 環(huán)境下?lián)p壞，這對電子設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性的提升有明顯的作用。 2穩(wěn)壓范圍寬：輸入 ac 或 dc 電壓在很大范圍內(nèi)變化時，電壓變化 率很小。而且在輸入電壓發(fā)生較大波動時，電源依然保持較高的效率，因此， 開關(guān)電源比較適合電網(wǎng)波動較大的地區(qū)使用。 3體積小，重量

11、輕：開關(guān)穩(wěn)壓電源可直接將工頻電網(wǎng)電壓直接整流成直 流后，經(jīng)過高頻變壓器獲得不同的交流電壓，再經(jīng)整流濾波得到所需的直流 電壓，這樣就可以免去笨重的工頻變壓器，從而節(jié)省線材，減小電源體積和 重量。 4安全可靠：開關(guān)電源一般都具有多種保護電路，保證電源的安全可靠 工作。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和進步，開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新， 目前， 涌現(xiàn)出許多開關(guān)電源的新技術(shù)和新產(chǎn)品 。開關(guān)電源技術(shù)是一種普適性、滲透 性的綠色化技術(shù)，使產(chǎn)品性能可 靠、成熟、經(jīng)濟、實用，它在國民經(jīng)濟以及 國防，高科技發(fā)展中都有廣泛的應(yīng)用前景。 1.2 開關(guān)電源的技術(shù)動態(tài) 高頻方面。許多國家都步入 mhz 級別，涌現(xiàn)出眾多新型高頻磁

12、性材料， 其寄生參數(shù)和磁損耗減小，散熱性增強，如 56m 超薄鈷基非晶態(tài)磁帶，納米 結(jié)晶軟磁薄膜也在研究。鐵氧體或其他薄膜材料可集成在硅片上等。 高效方面。致力于減小功率器件的通態(tài)電阻、降低漏電流等。如高性能碳 化硅（sic）功率半導(dǎo)體器件，其優(yōu)點是：禁帶寬，工作溫度高（可達 600c）， 通態(tài)電阻小，導(dǎo)熱性能好，漏電流極小，pn 結(jié)耐壓高等等。 電磁兼容方面。主要研究典型電路與系統(tǒng)的電磁干擾建模；pcb 板和電源 emc 優(yōu)化設(shè)計軟件；強磁場對人體的危害；大功率開關(guān)電源 emc 測量方法的 研究等。 新型電容器。研發(fā)適合于功率電源的新型電容器和超大電容。要求電容量 大、等效電阻 esr 小、

13、體積小等。 功率因數(shù)校正。許多國家也在研究性價比較高的功率因數(shù)校正技術(shù)。 低壓大電流。微處理器性能的不斷提高，低壓大電流開關(guān)電源也隨之發(fā)展 起來。例如電壓低達 1.11.8v，而電流高達 50100a 的開關(guān)電源。 另外，還有采用波形交錯技術(shù)，探尋省略濾波電容的可行性等。開關(guān)電源 還朝著模塊化方向發(fā)展。 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容 隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，各種各樣的電子設(shè)備應(yīng)運而生，然而這么多電 子設(shè)備，精密儀器的背后都需要有個穩(wěn)定輸出的電源做支持。從原有的線性穩(wěn) 壓電源到現(xiàn)在的開關(guān)穩(wěn)壓電源，不論從體積、功耗、性能上，都有質(zhì)的飛躍， 并且開關(guān)電源更容易實現(xiàn)多路不對稱輸出。這使得各種電子設(shè)備不

14、同功能的需 要都可以得到滿足。本課題主要研究的是輸出 7 路隔離電壓的反激式開關(guān)電源， 研究內(nèi)容如下： 本設(shè)計的開關(guān)電源是采用全控型電力電子器件 mosfet 作為開關(guān)，利用 控制開關(guān)器件的占空比來調(diào)整并穩(wěn)定輸出電壓，主電路采用多路輸出單端反激 式變換器結(jié)構(gòu)，采用 uc3844 控制芯片實現(xiàn)電壓電流雙閉環(huán)控制，采用 pc817、tl431 等專用芯片以及其他的電路元件相配合，作為反饋環(huán)節(jié)，使設(shè) 計出的開關(guān)電源具有電壓自我調(diào)節(jié)功能。開關(guān)工作頻率為 50khz，輸出 7 路隔 離的電壓。 設(shè)計流程： 1熟悉 uc3844、pc817、tl431 的結(jié)構(gòu)原理及作用。 2多繞組高頻變壓器的設(shè)計。 3輸

15、出級設(shè)計。 4mosfet 開關(guān)管的選擇及其驅(qū)動電路設(shè)計。 5由 pc817、tl431 組成的反饋環(huán)路的設(shè)計。 6輸入整流濾波電路和輸入啟動電路的設(shè)計。 第二章 開關(guān)電源的原理 2.1 開關(guān)電源的基本原理 在線性電源中，功率晶體管工作在線性模式，線性電源的穩(wěn)壓是以犧牲調(diào) 整管上的耐壓來維持的，因此調(diào)整管的功耗成為了線性穩(wěn)壓電源的主要損耗。 與線性穩(wěn)壓電源不同的是，開關(guān)電源的功率開關(guān)管工作在開關(guān)（導(dǎo)通與截至） 狀態(tài)。在這兩種狀態(tài)中，加在功率開關(guān)管上的伏安乘積總是很小（在導(dǎo)通時， 電壓低，電流大；關(guān)斷時，電壓高，電流小）。功率器件上的伏安乘積就是功 率開關(guān)管上所產(chǎn)生的損耗。 不同于線性穩(wěn)壓電源，

16、開關(guān)電源更為有效的電壓控制方式是 pwm（pulse width modulation）控制方式，就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一 系列脈沖的寬度進行調(diào)制，然后通過濾波電路來等效的獲得所需要的波形（含 形狀和幅值）。而開關(guān)電源多為對等幅脈沖進行控制，脈沖的占空比是開關(guān)電 源的控制器來調(diào)節(jié)的。當輸入電壓被斬成交流方波，其輸出幅值就可以通過高 頻變壓器來升高或降低。通過改變高頻變壓器的二次繞組個數(shù)就可以改變電壓 的輸出路數(shù)。最后這些交流脈沖波形經(jīng)過整流濾波后就得到所需的直流輸出電 壓。 開關(guān)電源的基本工作工程： 1、交流輸入經(jīng)整流濾波變成直流； 2、控制器輸出高頻 pwm 信號控制開關(guān)管

17、，將直流電壓斬波成高頻脈沖 電壓加到高頻變壓器初級繞組上； 3、高頻變壓器次級繞組感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負載； 4、反饋環(huán)節(jié)從一部分輸出電壓采樣得到誤差電壓，經(jīng)誤差放大后輸入到 控制器，控制占空比，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。3 2.2 開關(guān)電源的組成 圖 2-1 所示為開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖： 功率變換 電路 高頻 變壓器 輸出整流濾波 電路 振蕩器 脈寬調(diào)制 比較器 取樣器 基準電壓 dc dc 控制電路 前置濾波電路 ac 輸入整流電路濾波電路 圖 2-1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖 ac/dc 轉(zhuǎn)換電路是整流濾波電路。 dc/dc 轉(zhuǎn)換器是開關(guān)電源中最重要的組成部分，有以下幾種基本類型： b

18、uck 型、boost 型、buck-boost 型、正激式、反激式、推挽式、半橋式和全橋式 轉(zhuǎn)換器。 因設(shè)計需求，本設(shè)計在主電路拓撲上采用單端反激式。下面就對這一結(jié)構(gòu) 主電路進行討論分析。3 2.3 單端反激式拓撲分析 2.3.1 工作原理 圖 2-2 為單端反激式變換器拓撲結(jié)構(gòu)： uin d c r + uo t . . s l1l2 l1 i l2 i o i 圖 2-2 單端反激式變換器拓撲結(jié)構(gòu) 圖中變壓器的初級繞組與次級繞組同名端相反，為輸入直流電壓，開 in u 關(guān) s 為功率開關(guān)管，c 為輸出濾波電容，r 為負載，為初級繞組電流，為 l1 i l2 i 次級繞組電流；和為輸出電壓

19、和電流，參考方向如圖中所示。 o u o i 單端反激式變換器又稱電感儲能式變換器，其變壓器兼有儲能、變壓、隔 離三重作用。所謂單端，指變壓器磁芯僅工作在其磁滯回線的一側(cè)。當功率開 關(guān)管 s 導(dǎo)通時，直流輸入電壓加在初級繞組上，在變壓器初級電感線圈中 in u 儲存能量，由于次級繞組感應(yīng)電壓為上負下正，使二極管 d 反偏截止，次級繞 組中無電流，此時電能轉(zhuǎn)化為磁能存儲在初級電感中。當 s 截止時，初級感應(yīng) 電壓極性反向，使次級繞組感應(yīng)電壓極性反轉(zhuǎn)，二極管 d 導(dǎo)通，儲存在變壓器 中的能量傳遞給輸出電容 c，同時給負載供電，磁能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來。當 開關(guān)管重新導(dǎo)通時，負載電流由電容 c 來提供

20、，同時變壓器初級繞組重新儲能， 如此反復(fù)。從以上電路分析可以看出，s 導(dǎo)通時，次級繞組無電流；s 截止時， 次級繞組有電流，這就是“反激”的含義。 根據(jù)次級繞組放電時間的不同，單端反激式變換器分為 3 種工作模式：不 連續(xù)工作模式（dcm）、連續(xù)工作模式（ccm）和臨界工作模式。 2.3.2 基本關(guān)系式 1共同關(guān)系式 開關(guān)管 s 導(dǎo)通期間，流過初級繞組 np 的電流 線性增長，其增量為 1 i （2-1）dt l u t l u i in on in 11 1 式中 t 為開關(guān)周期，d 為占空比。 開關(guān)管 s 截止期間，流過次級繞組 ns 的電流線性減小，設(shè)電流減小的 2 i 時間是，則流過

21、ns 的電流增量為 t （2-2）t l u i o 2 2 開關(guān)管 s 截止期間，np 上感應(yīng)電壓與電源電壓一起加在開關(guān)管 s 的 in u ds 級上，ds 級承受的電壓為 （2-3） s p oinds n n uuu 2連續(xù)工作模式 如果電流連續(xù)，輸出電壓的表達式為tdtt off )1 ( d d n n u u p s i o 1 （2-4）dt l u d i n n dt l u du iu i ino p s in oo 11 1 (max)1 212 3斷續(xù)工作模式 s 導(dǎo)通期間，變壓器初級繞組儲存的能量，所以電源輸入2/ 2 (max)11i lwj 功率為 i p （2

22、-5） 2 (max)11 2 1 il tt w p j i 如果電流斷續(xù)，s 導(dǎo)通時起始電流為 0，則，假設(shè)電路沒有 on i t l u i 1 (max)1 損耗，輸入功率應(yīng)與輸出功率相等，設(shè)輸出負載電阻為，則有 i p o p l r （2-6） l oonin o r u tl tu p 2 1 22 2 從而可以得到斷續(xù)模式輸出電壓的表達式為 （2-7） tl r tuu l onino 1 2 由式（2-7）可知，在斷續(xù)模式下，輸出電壓與輸入電壓和導(dǎo)通時間成正比， 與負載電阻的平方根成正比。因此，斷續(xù)模式下負載不能開路。4 第三章 系統(tǒng)設(shè)計 3.1 技術(shù)指標 本課題是針對現(xiàn)代電

23、子設(shè)備對供電電源的需求，以 220v 市電為能源供應(yīng)， 經(jīng)整流濾波、高頻變壓器、再經(jīng)過輸出整流濾波，得到電子設(shè)備所需的5v、 12v、+24v 等電壓。本課題設(shè)計的電源主電路拓撲采用單端反激式變換器結(jié) 構(gòu)，采用 uc3844 作為 pwm 主控 ic，以實現(xiàn)電壓和電流的雙閉環(huán)控制，從而 提高負載調(diào)整率，電壓調(diào)整率，以達到電子設(shè)備對電源電壓穩(wěn)定性的要求，本 電源開關(guān)頻率設(shè)定在 50khz，同時輸出 7 路相互隔離的電壓。 技術(shù)指標如下： 1輸入：ac185250v，50/60hz 2輸出：5v/0.5a（4 路），12v/1a，+24v/1a 3開關(guān)頻率：50khz 4效率：大于 80% 5輸出

24、文波：最大 100mv（峰峰值） 6輸出精度：5v，12v：最大5% 24v：最大10% 7最大占空比：45% 3.2 黑箱設(shè)計 1總輸出功率：=58w out p 2估算輸入功率：=72.5w in p out p 3直流輸入電壓：=v inl v2185ac262dc =v inh v2250ac354dc 4平均輸入電流： a最大平均輸入電流：=0.28a maxin i inlin vp b最小平均輸入電流：=0.21a minin i inhin vp 5估算峰值電流：=5.5=1.22a pk i inlout vp 6散熱：根據(jù) mosfet 反激式變換器經(jīng)驗方法： 損耗的 35

25、%是由 mosfet 產(chǎn)生的，損耗的 60%是由整流部分產(chǎn)生 的，5%是由其他部分產(chǎn)生的。 效率 80%時的損耗為 14.5w。 amosfet：=6.7w dmosfet p b整流部分：=0.375w vd p 5 =1.8w vd p 12 =3.6w vd p 24 3.3 開關(guān)電源電路圖 設(shè)計的完整開關(guān)電源電路圖如下： ntcr fu gnd ac1 ac2 vsrc1c2 c5 c3c4 l1 d1 d2 d3 d4 gnd +vo gnd +5v gnd gnd gnd gnd gnd gnd -5v -5v +12v -12v +24v +5v +12v+24v c6c7 c1

26、5c16 c17c18 c19c20 c21c22 c23c24 c25 c26 r1r2 r3 r8 r9 r10 r11r12r13 d6 d7 d8 d9 d10 d11 d12 d13 tl431 pc817 t +vo l3 l4 l5 l6 l7 l8 c8 c9 c10 c11 c12 r4 r5 r6 r7 d14 d15 uc3844 1 2 3 4 5 6 7 8 +12v r14 c27 +5v gnd c13c14 d5 l2 r15 r16 圖 3-1 本設(shè)計開關(guān)電源電路圖 3.4 關(guān)鍵元器件的選擇與設(shè)計 3.4.1 控制器芯片 uc3844 uc3844 pwm 控

27、制 ic 是高性能頻率固定的電流型 pwm 控制器，它為實 際設(shè)計提供了一種電路簡單、外圍元件少、帶負載能力強而又經(jīng)濟的解決方案。 這種控制 ic 的特點是：有一個可微調(diào)的振蕩器，用來精確地控制占空比；有 一個經(jīng)過高溫補償?shù)幕鶞孰妷?；一個高增益誤差放大器和一個電流感應(yīng)比較器； 一個適用于功率 mosfet 的圖騰柱大電流推挽輸出以及過壓過流保護功能。 3.4.1.1 uc3844 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能 圖 3-2 uc3844 的引腳圖 圖 3-3 uc3844 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 該芯片雖然只有 8 個管腳，但是卻有兩個閉環(huán)控制回路，一個為內(nèi)部誤差 放大器所構(gòu)成的電壓閉環(huán)控制回路，它將輸出電壓反饋到

28、第 2 管腳，同 2.5v 基 準電壓比較，形成誤差電壓。另一個為內(nèi)部電流感應(yīng)比較器所構(gòu)成的電流閉環(huán) 控制回路，變壓器初級繞組中的電流在反饋電阻 rs 上產(chǎn)生的壓降，通過第 3 腳，與誤差電壓進行比較，調(diào)節(jié) pwm 波的占空比。這兩個控制回路都是在固 定頻率下工作的。 1 腳為補償端，該管腳為誤差放大器的輸出，外接 rc 網(wǎng)絡(luò)對誤差放大器 的頻率響應(yīng)進行補償。 2 腳為電壓反饋端，取樣電壓加在誤差放大器的反相輸入端，與 2.5v 的基 準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓。 3 腳為電流檢測輸入腳，外接電流檢測電阻，將流過初級繞組上的電流實 時反饋到控制器，當 3 腳電壓等于或高于 1v 時，電流檢測

29、比較器輸出高電平， 復(fù)位 pwm 鎖存器，從而關(guān)閉輸出脈沖，起到過流保護作用。 4 腳外接定時 rc 網(wǎng)絡(luò)，用以確定振蕩器的工作頻率，其頻率通過式 確定。)( 8 . 1 khz cr f tt 5 腳是地，是控制電路和電源的公共地。 6 腳為輸出端，采用圖騰柱式輸出，最大峰值電流為 1a，能直接驅(qū)動功率 mosfet 的柵極。 7 腳為集成電路的正電源，其開啟電壓為 16v，關(guān)閉閥值為 10v。一旦芯 片開始工作，該芯片就能在 10-16v 之間波動的電源供電條件下正常工作，6v 的差值電壓可有效地防止電路在給定工作電壓附近振蕩。當開關(guān)電源通電瞬間， 高壓直流電通過一個大阻值的電阻降壓供給

30、uc3844，當 7 腳的電壓大于 16v 時，芯片立即啟動，此時啟動電流小于 1ma，此時無輸出，6 腳輸出正脈沖， 使變壓器也啟動工作，變壓器一路輸出繞組專門給 uc3844 供電，以保持芯片 繼續(xù)正常工作，此時的工作電流約為 15ma。在第 7 腳設(shè)有一個 34v 的齊納管 穩(wěn)壓管，用于保證其內(nèi)部電路絕對工作在 34v 以下，防止高壓可能帶來的損壞。 8 腳為基準電壓輸出，產(chǎn)生精確的+5v 基準電壓，并具有一定的帶載能力， 帶載能力可達 50ma。通常我們通過測量該腳是否有穩(wěn)定的+5v 輸出來判斷該 ic 是否正常工作。 uc3844 的最大的優(yōu)點就是外圍元件少，外電路裝配簡單，且成本低

31、，適 用于 20100w 小功率開關(guān)電源的驅(qū)動電路設(shè)計。 3.4.1.2 uc3844 的特點 uc3844 具有如下特點： (1)電壓調(diào)整率(抗電壓波動能力)非常好 (2)有很好的負載調(diào)整率 (3)頻響特性好，穩(wěn)定幅度大 (4)過流限制特性好 (5)具有過壓保護和欠壓鎖定功能。 (6)uc3844 控制的開關(guān)電源工作占空比 d50%5 3.4.2 線性光耦合器 pc817 光電耦合器是以光為媒介來傳播電信號的器件。通常是把發(fā)光器（發(fā)光二 極管 led）和受光器（光敏晶體管）封裝在同一管殼內(nèi)如圖 3-4。當輸入端加 電信號時，發(fā)光器（發(fā)光二極管）發(fā)出強弱光線，照射在受光器（光敏晶體管） 上，受

32、光器接受強弱不同的光線后導(dǎo)通程度也不同，產(chǎn)生不同強度的電流從輸 出端輸出，實現(xiàn)了“電-光-電”的轉(zhuǎn)換。 普通光電耦只能傳輸開關(guān)信號，不能傳輸模擬信號。線性光電耦是一種與 普通光耦不同的新型光電轉(zhuǎn)換器件，它可以傳輸模擬電壓或電流信號，輸入信 號的強弱不同，發(fā)光器產(chǎn)生相應(yīng)強弱的光信號，從而使受光器的導(dǎo)通程度也隨 光信號強弱的不同而輸出的電壓或電流強度也隨之不同并具有線性的對應(yīng)關(guān)系。 pc817 屬于線性光電耦合器，可以傳輸模擬信號。7 pc817 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示： 圖 3-4 pc817 內(nèi)部框圖 圖 3-5 為 pc817 集電極發(fā)射極電壓 v 與發(fā)光二極管正向電流的關(guān)系： f i

33、圖 3-5 pc817 集電極發(fā)射極電壓 v 與發(fā)光二極管正向電流關(guān)系 f i 3.4.3 可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 tl431 本課題所設(shè)計的基準電壓和反饋電路采用三端穩(wěn)壓器 tl431 構(gòu)成。在反饋 電路中用 tl431 與輸出采樣電壓進行比較，再通過光電耦合器 pc817 把電壓反 饋到 uc3844 的電壓反饋端。 tl431 是 2.536v 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。其價格低廉，可廣泛應(yīng)用于 精密線性穩(wěn)壓電源和單片精密開關(guān)電源中。它可以輸出 2.536v 連續(xù)可調(diào)電壓， 工作電流范圍寬達 0.1100ma，動態(tài)電阻典型值為 0.22 歐，輸出雜波低。 tl431 的電路圖形符號和基本接線如圖

34、 3-6 所示。 圖 3-6 tl431 的電氣符號圖和等效電路圖 圖中，a 為陽極，需接地使用；k 為陰極，需經(jīng)限流電阻接正電源； 是輸出電壓的設(shè)定端，根據(jù) ，外接電阻分壓器選擇 ref u o u refo urru)/1 ( 21 不同的和的值可以得到從 2.536v 范圍內(nèi)連續(xù)輸出電壓。需要注意的是， 1 r 2 r 在選擇電阻時必須保證陰極電流要大于 1ma，以保證 tl431 正常工作。6 3.4.4 高頻變壓器的設(shè)計 3.4.4.1 高頻變壓器作用 高頻變壓器是開關(guān)電源的重要組成部件，它不僅是能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)闹饕?器件，而且能夠?qū)崿F(xiàn)輸入與輸出的電器隔離。其性能的好壞不僅影響變壓器

35、本 身的效率和發(fā)熱量，而且還會對開關(guān)電源的整體性能和可靠性產(chǎn)生極大的影響。 因此，全面分析設(shè)計變壓器的材料、損耗、磁通密度、制造工藝就顯得尤為重 要。 當控制 ic 輸出一個導(dǎo)通脈沖到 mosfet 的柵極時，mosfet 飽和導(dǎo)通， 變壓器初級繞組中電流逐漸增加，而此時初級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使輸出回路 的整流二極管截止，次級繞組中無電流，能量以磁能的形式存儲在初級繞組中。 當截止脈沖到來時，根據(jù)楞次定律，次級產(chǎn)生與之前方向相反的感應(yīng)電壓，使 整流二極管立即導(dǎo)通，次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓向輸出濾波電容充電，即把能 量從初級繞組傳遞到次級的輸出電容中，并給負載供電。變壓器周而復(fù)始的經(jīng) 歷上述能量的

36、存儲轉(zhuǎn)換過程，從而實現(xiàn)了能量的傳輸。 3.4.4.2 高頻變壓器的設(shè)計 1、選擇變壓器的磁芯及材料 用于開關(guān)電源的高頻變壓器磁芯都是鐵磁合金，實際應(yīng)用的磁芯材料有鐵 氧體、超微晶合金等。選擇磁芯時最重要的考慮因素是在工作頻率點處的損耗 和磁密，因此正確的選擇高頻變壓器磁芯，對變壓器性能發(fā)揮至關(guān)重要?？紤] 到價格的因素，本設(shè)計選用國產(chǎn) ncdlpz 材料的鐵氧體磁芯。 確定磁芯規(guī)格可以根據(jù)制造廠提供的圖表，按輸出功率來選擇磁芯，例如 下表： 輸出功率/wmpp 環(huán)形磁芯直徑/（in/mm)e-e、e-l 等磁芯(每邊)/(in/mm) 50.65(16)0.5(11) 250.80(20)1.1

37、(30) 501.1(30)1.4(35) 1001.5(38)1.8(47) 2502.0(51)2.4(60) 表 3-1 輸出功率與大致的磁芯尺寸的關(guān)系 58w 可選用每邊約 35mm 的 ee35/35/10 材料為 pc30 磁芯，磁芯有效截面 積=100，=188， 磁芯重量 w=40.6g。91011 e a 2 mm cw a 2 mm 1.計算初級臨界電感 （3-1）mhkfidvl pkinlp 93 . 1 5022 . 1 45 . 0 262 maxmin 2.計算磁芯氣隙 （3-2）mm ba il l e pkp gap 74 . 0 20001 1022 . 1

38、 1019304 . 0 104 . 0 2 86 max 2 8 min 其中，為磁芯有效截面積，單位 e a 2 cm 為最大工作磁通密度，單位 g max b 為最小初級電感，單位 h minp l 3.計算一次繞組最大匝數(shù) maxp n 查表可知，ee35/35/10 磁芯的=120nh/n2 l a （3-3）匝12910120101930 6-3- minmax lpp aln 為方便次級繞組設(shè)計，本設(shè)計取=111 砸 p n 4.計算二次主繞組匝數(shù) v5s n vd 采用肖特基二極管，典型值為 0.6v dc5v 繞組：=2.9 取 3 匝 （3-4） v5s n maxinl

39、maxdv5p dv d-1vvn 5.計算其他次級繞組匝數(shù) vsdvdnon nvvvvn 55s dc12v 繞組：6.75 取 7 匝 v12s n dc+24v 繞組：13.2 取 13 匝 v24s n 6.檢測輸出電壓誤差%100)( snsnsnsnsnsn vvnnvv dc5v：=3.4% vs v 5 dc12v：=3.7% vs v 12 dc+24v：=-1.5% vs v 24 電壓誤差均符合設(shè)計要求 7.計算和選取繞組導(dǎo)線規(guī)格 （3-5） 1.13() n wn i dmm j 式中： 為相應(yīng)繞組直徑，單位為； wn dmm 為相應(yīng)繞組額定電流，單位為 a； n i

40、 為電流密度，單位為 a/，awg 標準 j=1.98a/；j 2 mm 2 mm 初級繞組最大電流有效值為： a （3-6）47 . 0 345 . 0 22 . 1 3 maxmax dii pp 初級繞組線徑：=0.55mm98. 147 . 0 13 . 1 p d dc5v 繞組：=0.568mm 98 . 1 5 . 013 . 1 5 v d dc12v 繞組：=0.803mm 98 . 1 113 . 1 12 v d dc+24v 繞組：= 0.803mm98 . 1 113 . 1 24 v d 初級繞組：#23 awg，單股 dc5v 繞組：#23awg，2 股 dc12

41、v 和 dc+24v 繞組：#22awg，2 股 3.4.5 輸出級的設(shè)計 由于本課題設(shè)計的是離線式開關(guān)電源，并且考慮成本原因，采用無源輸出 級。無源輸出級就是基于傳統(tǒng)的無源半導(dǎo)體器件設(shè)計的。它在電源效率為 72%84%之間是可以接受的。 輸出整流電路原理圖如圖所示 +5v gnd c13c14 d5 l2 圖 3-7 輸出整流電路 輸出整流管宜采用正向壓降小的肖特基二極管，這樣可以減少損耗，其反 向恢復(fù)時間短，不僅可以降低損耗，并且可以減小噪聲干擾。對電源效率的提 高也是很有幫助的。 對于反激式拓撲結(jié)構(gòu)： outinhpsr vvnnv dc5v：=15v ，采用 2gwj42 voinhp

42、vsvr vvnnv 555 dc12v：=35v，采用 2gwj42 voinhpvsvr vvnnv 121212 dc+24v：=66v，采用 hrp34 voinhpvsvr vvnnv 242424 第一級濾波電容的選擇由下式確定： （3- )( min out )1 ( c pkpk out fv di 7） 其中： 是輸出端的額定電流，單位為 a； out i 是在高輸入電壓和輕載下所估計的最小占空比（估計值為 0.3 min d 是比較合適的）； 是最大的輸出電壓紋波峰峰值，單位為 mv。 )(pkpk v dc5v： 這里取 100 f mvkhz 70 10050 3 .

43、01a5 . 0 c13 ）（ f dc12v+24v ： 這里取 220 f mvkhz c140 10050 3 . 01a1 c 1715 ）（ f 第二級經(jīng) lc 濾波使不滿足文波要求的電壓再次濾波。通常濾波電感可以 選擇 0.3h，輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還 要考慮抑制負載電流的變化，在這里可以選擇 100f。16 3.4.6 功率 mosfet 及其驅(qū)動電路設(shè)計 功率 mosfet 的主要作用是將直流輸入電壓斬波成 pwm 電壓。為了完成 此功能，功率 mosfet 需要工作在導(dǎo)通與截止狀態(tài)，這樣可降低功率器件損耗。 3.4.6.1 功率 mosfet

44、 的選擇 忽略變壓器漏感尖峰電壓，功率 mosfet 的最小電壓應(yīng)力為： （3vvvvvnnvvv inspdods 564354 13 111 6 . 024/ (max)max(min) -8） 考慮到變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，并留有裕量，取 vdss 為 800v 或者 1000v 的管子，本設(shè)計中 ipk=1.22a 選用 800v/1.8a irfbe20。 3.4.6.2 功率 mosfet 控制電路及其參數(shù)選擇 c8 c9 c10 c11 c12 r4 r5 r6 r7 d14 d15 uc3844 1 2 3 4 5 6 7 8 +12v 反饋 變壓器初 級繞組 r14 c27

45、 r3 圖 3-8 控制電路及 mosfet 電路圖 uc3844 的 8 腳的+5v 基準電壓經(jīng)過給充電，再經(jīng)過芯片內(nèi)部 14 r 27 c 27 c 電路放電，于是在第 4 腳就得到鋸齒波電壓，其頻率為開關(guān)頻率 ，取=則。khz cr f50 8 . 1 2714 14 rk10fc0036 . 0 27 、構(gòu)成補償網(wǎng)絡(luò)，用于改善誤差放大器的頻率特性。 7 r 14 c 為 mosfet 的柵極驅(qū)動電阻，一般取 1020，這里選用 15。14 6 r 3.4.7 電壓反饋電路設(shè)計 3.4.7.1 電路圖及原理 考慮到控制器的安全性，一般都采用光耦隔離反饋電壓。為了減小光耦合 器的漂移，二次

46、側(cè)需要一個誤差放大器，本設(shè)計采用 tl431 構(gòu)成誤差放大器。 對于多路輸出的電源來講，輸出端的交叉調(diào)整性能是個不可忽視的問題。 若只對一路輸出進行反饋，則當未檢測輸出端負載變化時，被檢測的輸出端電 壓波動很小，但未檢測的輸出端電壓的變化并不能完全通過變壓器耦合到反饋 端，因此不能對其有效調(diào)節(jié)，導(dǎo)致其他輸出端電壓波動較大。 多路輸出檢測通常是把上臂檢測電阻用多個并聯(lián)電阻代替，分別接到不同 的輸出端。每個輸出端被檢測的電流百分比，即表示了該輸出端被調(diào)節(jié)的程度。 +5v +12v+24v r8 r9 r10 r11r12r13 tl431 pc817 uc3844 8腳 uc3844 2腳 r16

47、 r15 圖 3-9 電壓反饋電路 3.4.7.2 元器件參數(shù)選擇 由于本設(shè)計對5v 電壓要求較高，所以5v 輸出端被檢測電流占 60%，12v 和 24v 各占 20%。取 r10 為 1%精度的電阻，其值為 2.49，則實k 際檢測電流為 is=2.5v/2.49=1.004ma。k 則取 4.12 （3-9）kmavvr15 . 4 6 . 0004 . 1 5 . 25 11 k 取 47.5 （3-10）kmavvr31.472 . 0004 . 1 5 . 212 12 k 取 107 （3-11）kmavvr07.1072 . 0004 . 1 5 . 224 13 k 取=47

48、0，tl431 的=20ma，pc817 的=3ma，則上的壓降為 8 r ka i f i 8 r （3-variv fr 41 . 1 470003 . 0 88 12） 由 pc817 芯片資料可知，其發(fā)光二極管的正向?qū)▔航档湫椭禐?f v 1.2v，則上的壓降，又知流過的電流 9 rvvvvvv frr 61 . 2 2 . 141 . 1 89 9 r ，因此的值為mamamaiii fkar 17320 9 9 r （3-15417/61 . 2 / 999 mavivr rr 13） 3.4.8 輸入啟動電路的設(shè)計 電路圖如下： c6c7r1r2 d12 d13 +vo c8

49、d15 +12v uc3844 7腳mosfet 圖 3-10 啟動電路圖 電源通過啟動電阻給電容充電，當電壓達到 uc3844 的啟動電壓 1 r 8 c 8 c 門限值（+16v）時，uc3844 開始工作并提供驅(qū)動脈沖，由 6 端輸出驅(qū)動開關(guān) 管工作。隨著 uc3844 的啟動，的工作也就基本結(jié)束，7 腳電壓可以小于 1 r 16v，余下的任務(wù)交給輸出繞組 ns12v，由輸出繞組 ns12v 來為 uc3844 供電， 由于 uc3844 穩(wěn)定工作后。由于輸入電壓超過了 uc3844 的工作電壓，為了避 免意外，用穩(wěn)壓管限定 uc3844 的輸入電壓，取的穩(wěn)定電壓為 18v，可 15 d

50、 15 d 以選擇 in4746 穩(wěn)壓二極管。 阻值的計算：穩(wěn)壓管 in4746 的穩(wěn)定電流為 uc3844 的啟動電流小于 1 r 1ma，按 1ma 計算，則 （3-14） k mama vv ii vv r dstart din 3 . 16 141 18262 (min)1 1(min) 1 3.4.9 輸入整流濾波電路的設(shè)計 3.4.9.1 電路原理圖 對于市電供電的開關(guān)穩(wěn)壓電源，輸入整流濾波電路的設(shè)計是必須的，但是 相對于其他電路部分，輸入整流電路的設(shè)計相對簡單，但其設(shè)計的好壞對于電 源的可靠性和對電網(wǎng)的影響也有較大的影響。 輸入整流濾波電路通常由：emi 濾波器、浪涌電壓電流抑制

51、器、整流器和 濾波電容組成。許多交流輸入的場合有些電源還帶有 pfc 功率因數(shù)校正電路， 以減小電源對電網(wǎng)供電質(zhì)量的影響。 ntcr fu gnd ac1 ac2 vsrc1c2 c5 c3c4 l1 d1 d2 d3 d4 gnd +vo gnd 圖 3-11 輸入整流濾波電路 3.4.9.2 元器件參數(shù)選擇 c1、c2 為抑制串模干擾，其容值不需要很大，一般取 0.010.47薄膜f 電容，這里取 0.1/400v 的薄膜電容。f 共模扼流圈 l，對共模信號呈現(xiàn)很大的阻抗，他通常由線圈繞在高磁導(dǎo)率、 低損耗的鐵氧體磁環(huán)上制作完成的。其電感通常取幾毫亨至十幾微亨，視額定 電流而定。 額定電流

52、 i/a136101215 電感量范圍 /mh 812240.40.80.20.30.10.150.070.08 l 典型值/mh82.50.780.2250.110.073 這里選擇 l 值為 8mh。 c3、c4 跨接在輸出端接地，能有效抑制共模干擾。一般采用陶瓷電容， 電容量在 22004200pf 之間。這里取 3300pf。 為了降低 500khz 以下的傳導(dǎo)噪聲，一般 vd1、vd3 采用快恢復(fù)二極管， 這里取 fr156，vd2、vd4 取 1n4007. 輸入濾波電容 c5 的選取可以根據(jù)經(jīng)驗公式： 在 ac85265v 輸入時，一般（23）/w。f 這里取 220/400v

53、鋁電解電容。f 3.4.10 保護電路的設(shè)計 系統(tǒng)的保護電路包括過電流保護、過電壓保護、欠壓鎖定、尖峰沖擊電壓 保護等。以下將就幾種保護電路做個詳細的介紹。 1輸入保護 a一般在輸入端加熔絲管，這里用 2a 的熔絲管較為合理。 b負溫度系數(shù)熱敏電阻 ntcr。其特性為其阻值隨溫度升高而降低。它 能有效減小電源接通瞬間，電流對電路的沖擊。這里選擇 8-101ntcr，標稱阻 值為 10，額定電流為 1a。 c壓敏電阻 vsr。其特點是，工作電壓寬，耐沖擊電流能力強，漏電流 小，電阻溫度系數(shù)低，價格低廉，體積小。壓敏電阻對沖擊電壓有較好的鉗位 作用。這里選取 my31-270/3，標稱值 220v

54、。 2、過流保護 過流保護電路主要通過檢測上流過的電流并通過和濾波后，反饋 5 r 4 r 10 c 回 uc3844，與其內(nèi)部的 1v 基準電壓比較，使導(dǎo)通寬度變窄，輸出電壓下降， 直至使 uc3844 停止工作，沒有觸發(fā)脈沖輸出，使場效應(yīng)管截止，達到保護 mosfet 和電路的目的。短路現(xiàn)象消失后，電源自動恢復(fù)正常工作。 因為 ipk=1.22a，因此。82 . 0 22 . 1 0 . 1 5 avr 3、mosfet 尖峰電壓沖擊保護 由于場效應(yīng)管在由飽和導(dǎo)通進入截止的瞬間，急劇變化的漏極電流會在高 頻變壓器初級繞組上感應(yīng)出反向電動勢，加上變壓器漏感產(chǎn)生的浪涌尖脈沖直 接加在 mosf

55、et 漏極，其峰值可達到直流輸入電壓的數(shù)倍，它們與直流輸入電 壓疊加，mosfet 很容易因此擊穿。通常的做法是在 mosfet 漏源級之間加 二極管 rc 網(wǎng)絡(luò)鉗位或吸收尖峰電壓。本設(shè)計中，和， 2 r 7 c 12 d 3 r 9 c 共同組成了尖峰電壓鉗位電路。以，為例，其作用是通過給 14 d 2 r 7 c 12 d 12 d 充電，把尖峰電壓鉗位在安全值以下，然后通過將吸收的浪涌尖峰電壓 7 c 2 r 以熱量形式釋放掉，從而保護了功率 mosfet。1718 3.5 電路工作過程總結(jié) 1、電路的啟動過程 交流市電經(jīng)過整流電路得到的直流電壓分成兩路：一路經(jīng)高頻變壓器初級 繞組 np

56、 直接加到 mosfet 的漏極；另一路經(jīng)啟動電阻向 c8 充電，為 1 r uc3844 提供啟動電壓，加到控制芯片 uc3844 的第 7 腳，當?shù)某潆娭颠_到 1 c 16v 時，控制芯片啟動工作，此過程稱為電源的“軟啟動”。為防止沖擊電壓 對 uc3844 造成損壞，在其第 7 腳和地之間加入一個 18v 穩(wěn)壓管。其中，8 15 d 腳產(chǎn)生的 5v 基準電壓通過對進行充電，在第 4 腳上形成鋸齒波電壓信 14 r 27 c 號，其頻率就是電源的工作頻率。鋸齒波信號進入 uc3844 內(nèi)部振蕩器，產(chǎn)生 頻率固定的振蕩信號，經(jīng)脈寬調(diào)制和推挽式輸出級放大后，在第 6 腳輸出柵極 驅(qū)動信號，使

57、mosfet 導(dǎo)通，開關(guān)電源+12v 的輸出繞組，由+12v 輸出 v12s n 電壓給 uc3844 提供工作電壓。21 2、開關(guān)電源儲能過程 當 mosfet 導(dǎo)通以后，直流電壓經(jīng)高頻變壓器的初級繞組、mosfet 的 漏極源極、電流檢測電阻、地電流回路，在初級繞組上產(chǎn)生上正下負的感應(yīng) 5 r 電動勢，根據(jù)同名端的定義，變壓器次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為負，輸出 整流二極管均反偏截止，高頻變壓器將電能以磁能的形式儲存在初級繞組之中， 這樣便完成了儲能過程。 3、開關(guān)電源釋能過程 當 uc3844 鎖存器翻轉(zhuǎn)，6 管腳輸出脈沖停止，mosfet 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂?這時，變壓器初級繞組產(chǎn)生的感

58、應(yīng)電壓變?yōu)橄抡县?，次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電 壓為正向電壓，輸出整流二極管導(dǎo)通，初級繞組將存儲的能量釋放，傳遞到次 級繞組中，經(jīng)整流濾波電路，得到需要的輸出電壓。在 uc3844 的控制下，周 而復(fù)始的重復(fù)上述過程，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換傳輸。 4、開關(guān)電源穩(wěn)壓過程 一路+5v、+12v、+24v 輸出電壓經(jīng)、分壓后與 tl431 的基準 11 r 12 r 13 r 電壓值 2.5v 進行比較，與輸出電壓的變化產(chǎn)生誤差電壓，并通過光耦 pc817 把誤差傳遞給 uc3844，由 uc3844 控制 mosfet 的占空比以實現(xiàn)穩(wěn)壓。當輸 出電壓升高時，輸出電壓經(jīng)分壓電阻分壓得到的采樣電壓也升高，流過 p

59、c817 發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光二極管發(fā)光強度增大，光電三極管導(dǎo)通程度加深， 集射極電壓減小，uc3844 的 6 腳輸出驅(qū)動信號的占空比減小，于是輸出電壓 下降，達到穩(wěn)壓的目的。當開關(guān)電源輸出的電壓下降時，上述控制過程正好相 反。17 第四章 設(shè)計總結(jié) 本課題設(shè)計了一個多路輸出單端反激式開關(guān)電源，主要工作概括如下： 了解了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，認識了目前廣泛使用的幾種拓撲類型， 主要對反激式拓撲進行了分析研究。 采用 uc3844 作為控制芯片，充分使用了 uc3844 電壓電流雙閉環(huán)反饋功 能，實現(xiàn)了對輸出電壓保護與調(diào)節(jié)。由于 uc3844 的功能高度集成，其性能優(yōu) 良、管腳數(shù)量少、

60、外圍電路簡單、價格低廉等優(yōu)點，為本課題設(shè)計降低了難度。 由 uc3844 構(gòu)成的開關(guān)電源控制性能好，功能完善，可靠性高。 詳細介紹了高頻變壓器的設(shè)計流程，包括磁芯選擇、匝數(shù)計算、導(dǎo)線選擇 等。 電壓采樣及反饋電路由光電耦合器 pc817、三端可調(diào)穩(wěn)壓管 tl431 組成。 這種拓撲結(jié)構(gòu)外接元件少，負載調(diào)整率好，具有良好的穩(wěn)壓效果。并采用多路 反饋，控制更加有效，可以適用于各種負載。 本設(shè)計采用單個高頻變壓器完成 7 路電壓輸出，由于本設(shè)計是基于單端反 激式變換器結(jié)構(gòu)，因此電源的容量取決于高頻變壓器的性能。由于高頻變壓器 的設(shè)計是比較困難的，因此可以采用多個變壓器分擔不同輸出，將功率進行合 理的