小功率AC-DC變換器設計與實現(xiàn)要點

1、編號J嗑什"黃卷桃學士學位論文小功率AC-DC變換器設計與實現(xiàn)學生姓名：XXX學 號： 2011020XXXX系 部：物理系專業(yè)：電子信息科學與技術年級：2011 級指導教師：XXXXX完成日期： 2015年 5 月 6 日中文摘要隨著電力電子技術的發(fā)展和新型功率元器件的不斷出現(xiàn)，開關電源技術得到了 飛速的發(fā)展，在計算機、通訊、電力、家用電器、航空航天等領域得到廣泛應用， 取得了顯著的成果。本論文是通過使用高頻變壓器、LM431光耦合器等為關鍵部件，設計并制作 5V1A開關電源。論文主要完成的內容有：(1)根據(jù)設計需要選擇開關電源電路。(2)設計主電路，控制電路，并確定相關器件參數(shù)。

2、(3)通過實驗和計算對設計中的數(shù)據(jù)進行驗證。本論文對開關電源的濾波、整流、反饋電路等分別作了細致的研究工作，通過 實驗和計算，掌握了簡單開關電源設計的核心技術，并對設計過程進行了闡述。關鍵詞：開關電源；反激式；反饋；5V1AAbstractWith the development of the electronic technology and the emerging of new power components, switching power supply has been widely used in computer, communications, electricity, ho

3、me appliances and aerospace fields, achieving remarkable results.The present paper is through use power control chip design and production CR6850c 12V5A switch power supply.The main content of the papers are:(1)According to the design needs to choose switching power supply circuit;(2)Design main cir

4、cuit, control circuit, the power factor correction circuit, and identify the device parameters;(3)Through experiment and computing to verify the data design;In the thesis, the switching power supply filtering, rectifier and the feedback circuit are studied in details. The main technology of designin

5、g switching power supply is obtained by experiments and calculations. The design process is specified also.Key words: SwitchPower Spply; Flyback ; feedback; 5V1A;1緒論 21.1 開關電源的概念和分類 21.1.1 開關電源的概念 31.1.2 開關電源的分類 41.2 開關電源設計中存在的問題與未來發(fā)展 51.3 開關電源設計中的開關電源術語 62開關電源設計的設計理論 82.1 開關電源的主電路設計 82.1.1 主電路設計 92

6、.2 控制電路設計 93開關電源仿真設計 103.1 開關電源仿真分析 114開關電源的電路設計 124.1 工作原理 124.2 原器件清單 134.3 PC817 介紹 144.4 開關電源電路分析 15結論 16參考文獻 17致謝 1811.1 開關電源的概念和分類1.1.1 開關電源的概念開關電源通常是指人們利用現(xiàn)代的電力電子技術，來人工控制開關管連通和斷開的時間的比率，保持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源，開關電源通常是由輸入電磁干擾濾波 器、輸入整流濾波電路、功率因數(shù)校正變換電路、采樣控制比較電路、輸出整流濾波 電路。開關電源和線性電源相比，它們兩個的制造成本都是跟著輸出開關電源功率的 增大

7、而不斷增長，但它們兩個功率的增長速率都不一樣 1 0通常按照電力電子理論，人們所說的AC/DC就是交流轉換為直流；AC/AC稱為 交流電轉換為交流電；DC/AC稱為直流轉換為交流；DC/DC稱為直流變交流后再變 直流。為達到交直流電轉換的目的，電源變換的方法是多種多樣的。自 20世紀60 年以后，人們研發(fā)出了各種邢臺的二極管、三極管、半導體器件以后后，就逐步的開 始用半導體器件進行交直流的轉換。因此，凡是用半導體功率器件制作的開關電源， 都是把一種電源形態(tài)轉換成另一種形態(tài)過程的的電路，通常我們把它叫做開關電源變換電路。在開關進行電力轉換的時候，以自動控制輸出穩(wěn)定電壓并且含有各種保護環(huán) 節(jié)的電路

8、，我們稱它為開關電源。開關電源通常由六大部分組成，如圖 1.1所示。圖1.1開關電源工作原理框圖第一部分是電壓輸入電路，它通常包含有低通濾波環(huán)節(jié)和第一次整流環(huán)節(jié)，我們把220V的交流電壓直接輸入到開關電源中，這時電流經(jīng)過第一次濾波和整流后可以 得到未穩(wěn)定的直流電壓 V1。這以后將得到的為穩(wěn)定的電壓輸送到第二個電路部分中 中進行功率因數(shù)校正（有源調整），這一步的目的是為了提高功率因數(shù)的大小，這樣#學士學位論文BACHELOR S THESIS就可以基本保持輸入電壓與輸入電流的大小是同相的。第三部分是功率轉換，它的主要是由電子開關和高頻方波脈沖電壓 2部分組成的電路。第四部分是電壓輸出電路， 目的

9、是將前面經(jīng)過濾波蒸流得到的高頻方波脈沖電壓經(jīng)第二次整流濾波后變成我們 所需的直流電壓讓后再輸出。第五部分是控制比較電路，把前一步得到的穩(wěn)定的輸出 電壓經(jīng)過分壓、采樣兩個步驟以后，再與電路的基準電壓的大小進行比較、 放大的過 程。第六部分是頻率振蕩發(fā)生器，頻率振蕩發(fā)生器的作用是第一使得電源的功率因數(shù) 能達到0.95以上；第二方面使得電路的高頻發(fā)生器始終以高頻率恒定電流輸出。所 以，當我們所輸入的電源電壓發(fā)生波動的時后，電源電路的發(fā)光亮度一直保持著不變。有高頻電子開關是開關電源中的電能轉換的主要實現(xiàn)手段和運用方法之一。在一個電子開關周期（T）內，電子開關的接通時間ton與一個電子周期所占時間之比，

10、叫接 通占空比（D）,tonD= D = T斷開時間toff所占T的比例稱為斷開占空比（D'）,D'=toffT7開關周期是開關頻率的倒數(shù)，1例如：一個開關電源的工作頻率是50kHz,它的周期T為:T=- J=20% （微秒）50 10很明顯，接通占空比（D）越大，負載上的電壓越高，表明電子開關接通時間越長， 此時負載感應電壓較高，工作頻率也較高。這對于開關電源的高頻變壓器實現(xiàn)小型化 有幫助，同時，能量傳遞的速度也快。但是，開關電源中斷開關功率管、高頻變壓器、 控制集成電路以及輸入整流二極管的發(fā)熱量高、損耗大。對于不同的變換器形式，所選用的占空比大小是不一樣的。開關電源與鐵芯變

11、壓器電源以及其他形式的電源比較起來具有較多的優(yōu)點3:(1)在現(xiàn)代比較節(jié)能的綠色的開關電源技術是這一行業(yè)討論的比較多的話題。長久以來，會有很少的電子設計領域的專家去解決關于功率的消耗問題。實際上，大多數(shù)的電源制作人員會盡量的將功率消耗降到最低，讓他們的產品品質更優(yōu)。但是，隨著“綠色電源”的概念和“智能電網(wǎng)”的概念一起出現(xiàn)，這個概念涵蓋的范為已經(jīng)不 僅僅是功耗的問題了。我們就從最基本的方面說起，“綠色”表示的是效率高，在人們把負載加到20戒后，電源的轉換效率將會達到 82%；上，同時在50%勺負載條件 下，開關電源的轉換效率將會達到所說的最高 85恁個數(shù)據(jù)超出80Plus銅牌的標準。 因此(10%

12、-100%的開關電源負載效率都會超過了 90%剩下的在20犯后將會到達 了 95犯上的數(shù)據(jù)。此外在開關電源的功率因數(shù)是 100%!會達到了 98.4%,他的表現(xiàn) 非常的優(yōu)秀是比較好的開關電源。他的空載待機功率消耗大約為0.21WA(2)體積比較小，重量比較輕。跟據(jù)人們的統(tǒng)計，通常所說的100W的鐵芯變壓器的重量大約為1200g左右，它們的體積將達350cm3,而我們所用的100W的開 關電源的重量在現(xiàn)在來說只有 250g,并且現(xiàn)在的開關電源質量更加輕變，它的體積 還不到鐵芯變壓器體積的1/4。(3)開關電源具有各種保護功能，安全系數(shù)高，相對于其它電源不易損壞。適 應現(xiàn)代高速發(fā)展的電子技術。(4

13、)能夠比較容易的改變輸出電流、電壓，而且使用穩(wěn)定、可控。(5)能根據(jù)人們的要求，可設計出各種具有特殊功能的電源，以滿足人們的需 要。1.1.2 開關電源的分類1 .按電路的輸出穩(wěn)壓控制方式。開關電源可分為脈沖寬度調制(PWM式、脈沖頻率調制(PFM)式和脈沖調頻調寬式 三種。2 .按開關電源的觸發(fā)方式分類自激式開關電源，自激式開關電源利用電源電路中的開關晶體管和高頻脈沖變壓 器構成正反饋環(huán)路，來完成自激振蕩，使開關電源輸出直流電壓。在顯示設備的 PWM 式開關電源中，自激振蕩頻率同步于行頻脈沖，即使在掃描電路發(fā)生故障時，電源電 路仍能維持自激振蕩而有直流輸出電壓。它激式開關電源其電源必須有一個

14、振蕩器， 用以產生開關脈沖來控制開關管，使開關 電源工作，輸出直流電壓。3 .按其他方式分類按電路的輸出取樣方式分類，可分為直接輸出取樣開關電源，間接輸出取樣開關 電源；開關電源按功率開關管的連接方式， 可分為單端正激開關電源、單端反激開關 電源、平橋開關電源和全橋開關電源；按功率開關管與電源供電、儲能電感、穩(wěn)壓電壓的輸出方式，可分為串聯(lián)開關電 源和并聯(lián)開關電源4。2.開關電源設計中存在的問題與未來發(fā)展1.2.1 開關電源中存在的問題客觀上講，開關電源的發(fā)展是非常快的，這時因為它具有其他電源所無法比擬的 優(yōu)勢。材料之新、用途之廣，是它快速發(fā)展的主要動力。但是，它離人們的要求、應 用的價值還差得

15、很遠，體積、重量、效率、抗干擾能力、電磁兼容性以及使用的安全 性都不能說是十分完美5。目前要解決的問題有：(1)器件問題。電源控制集成度比較低，這就影響了電源的穩(wěn)定性和可靠性，同 時對電源的體積和效率來說也是一個大問題。(2)材料問題。開關電源使用的磁芯、電解電容及整流二極管燈都很笨重，也是 耗能的主要根源。(3)能源變換的問題。按照我們日常的習慣，開關電源的變化有這幾種的形式： 交流直流變換、直流交流變換以及直流直流變換等。 我們要實現(xiàn)這幾種變化都是以頻 率作為基礎的，目的都是為了改變電壓，但是這樣制作的工藝很復雜，我們對電壓控 制的難度比較大，最重要的是不能大規(guī)模生產實用性低。(4)軟件問

16、題。開關電源的軟件開發(fā)目前我們只是走了很小的一部，比如說軟開 關，它的特點是損耗低，它的缺點是不容易使實現(xiàn)開關電源的高頻率化和體積小型化。 我們要做到“軟開關”同時實現(xiàn)程序化的設計與應用，對現(xiàn)在技術來說有很多的困難。 要真正的利用軟件操作以達到功率轉換、功率因數(shù)改善、全程自動檢測控制的目的， 還需要人們去努力。(5)生產工藝問題。在日常的試驗室中能達到的技術標準，在生產制作的環(huán)節(jié)上 會出現(xiàn)不同的各種各樣的問題。這樣的問題大多產生在焊接時候的問題和元器件技術 性能方面的問題，同時還有我們在生產工藝上的檢測、老化、粘結、環(huán)境等方面的因1.2.2 開關電源的發(fā)展趨勢開關電源以它的體積小巧方便、質量比

17、較輕和轉換的效率比較高等等的這幾個特點， 目前被人們非常廣泛的應用于以電子行業(yè)為主力的所有電子設備周明華，是當今社會電子產業(yè)快速發(fā)展的必不可少的一種取得合適大小電源的方式。當前社會市場上所出售的開關電源中比較多的是采用我們所知道的雙極性晶體管制成的100kHz、用MOS管制成的500kHz電源電路，雖然已經(jīng)實現(xiàn)了已實用化，商業(yè)化的目的，但開關電源 的頻率大小需要進一步增加。我們要提高開關電源的頻率大小，就要不但要減小開關 電源的功率損耗，而且要減小開關的損耗，這個問題就需要我們有高速讀的開關元器 件。但是，開關電源速度增加以后，開關電源會受到電路中分布的電感和電容以及二 極管，三極管中存儲的電

18、荷多少的影響而積累產生噪聲。這種情況下，不僅僅會影響到開關電源所負載的電子設備的運行情況，同時還會大大降低電開關源的本身可靠性 能，對負載運轉不好。這其中，人們?yōu)榉乐闺S開關啟和閉合開關電源所發(fā)生的電壓浪 涌現(xiàn)象，我們通常采用的是R-C或L-C緩沖震蕩器，來消除浪涌現(xiàn)象，而人們通常對 由于是二極管存儲電荷所致的電流浪涌現(xiàn)象比較多的是采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁 緩沖器。但是，我們對1MHZ上的高頻率，這個時候就要運用諧振電路來實現(xiàn)，以 使的開關電源上的電壓或通過開關的電流出現(xiàn)的是正弦波波形，這樣的話我們不但可減少開關電源的電壓損耗，同時我們也可控制浪涌現(xiàn)象的產生。這樣的開關方式我們 稱之為諧振式開關

19、?，F(xiàn)在我們對于這種開關電源的研究很普遍，因為人們采用這種方 式不需要大大提高開關電源的速度就可以在理論上把開關損耗降到零，而且產生的噪聲也非常小，這種方法可以成為未來開關電源高頻化的一種主要方式和發(fā)展趨勢?，F(xiàn)在，世界上很國家都在致力于數(shù)兆 Hz的電壓變換器的實用化研究和設計。1.3開關電源設計中的開關電源術語效率：電源的輸出功率與輸入功率的百分比。其測量條件是滿負載，輸入交流電 壓為標準值。ESR:等效用聯(lián)電阻。它表示電解電容呈現(xiàn)的電阻值的總合。一般情況下，ESR值越低的電容，性能越好。輸出電壓保持時間：在開關電源的輸入電壓撤消后，依然保持其額定輸出電壓的 時間。啟動浪涌電流限制電路：它屬于保

20、護電路。它對電源啟動時產生的尖峰電流起限 制作用。為了防止不耗，在設計這一電路時，一定要保證濾波電容充滿電之前，就 起到限流作用。隔離電壓：電源電路中的任何一部分與電源基板地之間的最大電壓?；蛘吣軌蚣釉陂_關電源的輸入端與輸出端之間的最大直流電壓。線性調整率：輸入電壓最高最低時輸出電壓變化穩(wěn)定指標。負載調整率：電源負載的變化會引起電源輸出的變化，負載增加，輸出降低，相 反負載減少，輸出升高。好的電源負載變化引起的輸出變化較小， 通常指標為3%-5% 噪音和波紋：附加在直流輸出信號上的交流電壓和高頻尖峰信號的峰值。通常是以 mv度量。隔離式開關電源：一股指高頻開關電源。它從輸入的交流電源直接進行整

21、流和濾 波，不使用低頻隔離變壓器。輸出瞬態(tài)響應時間：指系統(tǒng)在某一典型信號輸入作用下， 其系統(tǒng)輸出量從初始狀 態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的變化過程。瞬態(tài)響應也稱動態(tài)響應或過渡過程或暫態(tài)響應。過載或過流保護：防止因負載過重，使電流超過原設計的額定值而造成電源損壞 的電路。遠程檢測：電壓檢測的一種方法。為了補償電源輸出的電壓降，直接從負載上檢 測輸出電壓的方法。軟啟動：在系統(tǒng)啟動時，一種延長開關波形的工作周期的方法。工作用期是從零 到它的正常工作點所用的時間。電磁干擾一無線頻率干擾：即那些由開關電源的開關元件引起的，不希望傳接和 發(fā)射的高頻能量頻譜?？焖俣搪繁Ｗo電路；用于電源輸出端的保護電路。當出現(xiàn)過壓現(xiàn)象時，保

22、護電路 啟動，將電源輸出端電壓快速短路。占空比；脈沖信號的通電時間與通電周期之比。在一串理想的脈沖周期序列中（如 方波），正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值60學士學位論文BACHELOR S THESIS2.開關電源設計的設計基礎2.1開關電源的主電路設計按照現(xiàn)在科技水平，功率開關電源有以下幾個分類：小功率開關電源(主要 指1100W)通?？梢赃x用電路成本比較低的反激式電路來實現(xiàn)設計；開關電源 需求的的功率在100W以上的，況且開關電源的工作環(huán)境一般干擾比較大、 輸入 電壓的質量或出現(xiàn)偏差、負載輸出電壓短路現(xiàn)象時有發(fā)生，對于這種情況我們應 用正激式電路來實現(xiàn)；開關電源使用功率大于500W以上

23、的時候，我們通常需要 用配置非常好的電源，這種情況我們可以采用半橋式或全橋式的電路來實現(xiàn)目 的；有些時候我們對開關電源要很高的的成本， 這是我們可以采用半橋式電路來 實現(xiàn)，如果開關電源對的功率需求很高的時候， 我們就應該采用全橋式電路來設 級。本設計的輸出電壓電流為5V/1A,開關電源的功率在1100W以內，選用反 激式電路，如圖2.1所示，當功率開關管VT導通的時后，輸入端輸入的電能會 以磁能的形式存放在在變壓器的初級線圈 N1中，因為同名端存在的關系，次級 線圈一側的二極管V1不會因此導通，所以負載不會有電流通過。當功率開關晶 體管的VT導通斷開的時后，變壓器的次級繞組以輸出電壓Uo可以為

24、負載提供電壓，并且會對變壓器進行消磁7TCV1 異CR U0VT圖2.1反激開關電源電路2.1.1主電路設計(1)確定輸入直流母線的電壓變化范圍。隨輸入的變化范圍;每個工頻周期內電壓變化。(2)設計開關頻率fs,最大占空比Dmax=0.45。按照要求設定開關頻率；根據(jù)輸入功率，并假定最低電壓最大占空比，剛好臨界繼續(xù)，然后確定電 感峰值電流。Pin max = Pomax/efficiencyI avg max P in max /V DC maxpeak = 2 ” Iavg max/D9(3)設計反激變壓器根據(jù)最大峰值電流，確定原邊的電感量:Pinmax2=0.5 Lm Lpeak fS根據(jù)

25、經(jīng)驗選定磁芯尺寸，計算原邊匝數(shù):=(1*P L mLpeak / AeBmaxA是磁芯截面積， Bmax是設計的最大磁通密度。根據(jù)電感量和匝數(shù)，設計氣隙。根據(jù)原邊開關管的額定電壓選擇合適的匝比。為了獲得較好的副邊交叉調整率，有時候需要調整變壓器原邊的匝數(shù)。(4)開關管選擇：功率 MOSFET考慮開關管電壓應力；開關管電流應力：計算變壓器原邊的最大電流。(5)副邊二極管的選擇快速恢復二極管；計算二極管的耐壓：Vd = Vdcmax Ns/Np Vo 13計算二極管的電流(6)輸出濾波電容的選擇根據(jù)電流/電壓應力，紋波要求，選擇電解電容(7) RCD吸收電路學士學位論文BACHELOR S THE

26、SISVDcGND圖2.2 RCD吸收電路VRO+考慮問題點：吸收效果；損耗盡可能小。吸收效果與損耗之間折衷 損耗估算方法：2 , Psnuber=VJRMOSEFT關斷時，當Vds超過RCD緩沖電路中的電容兩端的電壓 VSN時， 緩沖二極管導通，尖峰電流被 RCD電路吸收時，從而削減了尖峰電流。緩沖電 容一定要足夠大，才能保證在一個開關周期內電容兩端的電壓沒有顯著變化。但是吸收電容太大，也會增加緩沖電路的損耗，必須折中 網(wǎng)。吸收電路消耗的電能可由下式計算得:PsNV SN 1=V-fsLik IRsnpeakdsV SNV SN 一 V RO2.2控制電路設計在開關電源電路中的設計中，比較多

27、的是采用負反饋控制的方式，目的是使 輸出的電壓或電流保持穩(wěn)定的數(shù)值，并且有一定的穩(wěn)定電壓或者穩(wěn)定電流準確度 的作用。所以開關電源的主電路以及它的反饋控制電路則構成了自動控制系統(tǒng)， 它的經(jīng)典結構如下圖2.3所示。本電路中控制電路的設計和理論就是圍繞這自動 控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。反饋在學術上我們又稱它為回饋，它是現(xiàn)代科學技術基本概 念中不可或缺的一種。反饋主要是在無線技術中產生的，后來它成為研究各個領 域的自動調節(jié)的重要原理依據(jù)之一。反饋本質上說就是被控制過程對控機構反作 1 o學士學位論文BACHELOR S THESIS用過程，這樣一中反作用會影響系統(tǒng)的本來過程或者結果。在日常生產生活中人 們可以

28、通過反饋的概念了解各種復雜系統(tǒng)的原理和動態(tài)機制結構，從而揭示了不 同物質之間運動的相互聯(lián)系、相互作用。反饋包括負了反饋和正反饋。正反饋的作用是使輸出與輸入相反，根本目的 是讓系統(tǒng)的輸出與系統(tǒng)目標間的的誤差降低，從而使系統(tǒng)更加穩(wěn)定；負反饋的作 用是使輸出與輸入更加相似，根本目的是使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，從而加強系統(tǒng)控 制作用。人們對于負反饋的研究是主要的，它是控制論中的核心關鍵問題。在開關電源的放大電路中，既要考慮直流分量，又要考慮交流分量，因此就會 有直流反饋和交流反饋的區(qū)別。直流反饋主要影響的是放大電路的直流特性， 比 如靜態(tài)工作點等等。交流反饋主要影響放大電路的交流特性，比如帶寬、增益、 輸入

29、輸出電阻等。人們通常把負反饋分為四種狀態(tài)：壓用負反饋、壓并負反饋、流用負反饋、流 并負反饋這四種狀態(tài)。在電路設計中應根據(jù)具體情況具體分析的方法來選擇。反饋信號按照取樣方式的分類：從放大器的輸出端看，按取樣方式的不同，反 饋可以分為2類，電壓反饋和電流反饋。(a)電流反饋：電路中輸出電流或者輸出電流的一小部分會產生反饋現(xiàn)象，從 而影響電路，(b)電壓反饋：電路中輸出電壓或者輸出電壓的一小部分會產生反饋現(xiàn)象，從 而影響電路，從放大器的輸入端看，按照反饋信號與輸入信號的混合方式分類， 反饋可分為并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋90I I給定+ , 調節(jié)器 * :吁口 1開關電路!輸出. 比較器 反饋 *圖2.3閉

30、環(huán)控制系統(tǒng)的典型結構3.開關電源仿真設計3.1 開關電源仿真分析圖3.1 ,5V1A開關電源仿真圖開關電源仿真如圖3.1,該電路圖是220V交流電輸入，經(jīng)過一次整流 D3、濾波C1。然后會經(jīng)過逆變過程、變壓器變壓過程，之后在進行二次整流D6,濾波C4輸出。從而使輸出電壓5V,輸出電流1A。仿真結果如圖3.2和3.3圖3.2輸出電壓波形圖4開關電源的設計4.1 電路工作原理該電路由開關電源和輸出電路兩部分組成。當接通電源后，輸入200v交流電后開始第一次整流（D3）濾波（C1）得到不穩(wěn) 定的電壓，電壓通過電阻 R1給三極管Q1基極提供工作電流，這是三極管 Q1 開始導通三極管Q1開始工作，Q1的

31、集電級電流線性增長。而這時變壓器 L2中 可以感應出三極管Q1為正反饋，其中基級為正級，發(fā)射級為負級。正反饋電壓 通過電容C1電阻R3傳遞到Q1基級，這時三極管Q1基級達到飽和狀態(tài)，與此 同時，由于電容C3在感應電動勢作用下充電，電容 C3電壓變大，三極管 Q1 基級電流逐漸將少。在變壓器 L2中可以感應出三極管 Q1基級為負電壓，發(fā)射 級為正電壓，這時三極管Q1會立刻截止，由此完成了一個振蕩周期。在這期間 里變壓器L3繞組能夠測出一個大小大約5V的交流電壓。在這以后電容C3慢慢 開始放電，三極管Q1基級的電壓開始變大，這時開始第二次震蕩周期，以后不 斷循環(huán)這個步驟。經(jīng)過變壓器處理的電壓在L3

32、繞組輸出，開始第二次整流 D6濾波C4,這時電 壓是穩(wěn)定的電壓，可以通過 USB座給負載提供5V電流，而LED燈和R5共同 組成了一個指示電路。在本電路中穩(wěn)壓二極管Z1、PC817和三極管Q2等共同組成了一個取樣比較電 路，其作用是檢查電路中輸出的電壓是否符合5V。當因為負載或者電源電壓變大等原因是電路中輸出電壓高于 5V時，穩(wěn)壓二極管Z1會被擊穿，PC817中電 流增大，這時變壓器 L2繞組中電壓會由PC817傳遞到三極管Q2,三極管Q2 基級電流會變大，同時使得集電極電流業(yè)變大，最終影響到三極管Q1,使它的基級電流變小，集電極電流也變小，從而使他的負載能力減弱，這會使得輸出電 壓變得很小。

33、與此同時，因為三極管 Q2電壓減小，它會進入截止狀態(tài)。這樣三 極管Q1的電壓會變大，負載能力變小。最終影響輸出電壓變小。這樣就完成了 一個比較取樣過程，起到了電路自動穩(wěn)定電壓的作用。本人設計的電路具有過流過載保護功能。 具體地說就是當負載過大或者負載出 現(xiàn)短路的時候，三極管Q1的集電極電流會變大，發(fā)射極電壓會降低很快，這樣 會通過電阻R4讓三極管Q2處于飽和狀態(tài)，因此三極管 Q1會出現(xiàn)截止狀態(tài)， 沒有輸出，防止由于負載太大引起的損壞。4.2 元器件清單表1清單序號名稱型號位號數(shù) 量1電阻2KQR112電阻15aR213電阻560 aR314電阻1KQR4, R515電角單電容400V/2.2u

34、FC116電角單電容25V/10uFC217電角單電容16V/220uFC418瓷片電容472C319二極管IN4007D3110二極管IN5819D6111二極管IN4148D5112穩(wěn)壓二極管4.7VZ1113發(fā)光二極管紅LED1114集成電路817cIC1115三極管13001Q1116三極管C945Q2117變壓器6腳T1118USB1座A型JP14.3 PC817 介紹PC817光耦合電路比較多的用在電腦，手機，測量儀，自動控制設備，自助 取款機中。在家電中用的也比較多，列如電風扇，電飯煲，電磁爐等，主要是用 于實現(xiàn)電路之間的消息傳送，使它們前端與負載完全隔離，實現(xiàn)光電隔離。其根 本

35、目的是為了加強安全性，減小電路中的相互干擾，從而簡化電路設計12。圖4.1,PC817內部結構pc817c在開關電源電路中也有著比較重要的作用， 主要是是起到開關電源變 壓器的初級繞組和次級繞組之間的被測量電壓的控制信號， 與初級PWME制芯片 實現(xiàn)光電隔離的信號反饋。假如直接實現(xiàn)電氣的連接，就會造成高壓接地和低壓 接地地的直接連通，就會對人身的安全造成嚴重危害！所以pc817c在開關電源中 主要的作用是起到光電隔離13.PC817參數(shù)如表4-2表4-2 PC817參數(shù)圖參數(shù)符號額定值單位正向電流IF50mA輸入正向峰值電流IFM1A反向電流VR6V功耗P70MW集電極發(fā)射極電壓Vceo35V

36、給T由I發(fā)射極集電極電壓veco6V干刖E集電極電流IC50MV集電極功耗PC150MW總功耗ptot200MW隔離電壓Viso5000Vrms工作溫度Topr-30to+100° C存儲溫度Tstg-50to+200° C焊接溫度Tsol260° C圖2光耦PC817應用電路圖PC琳圖4:圖3PCBfe圖4.4 開關電源電路分析在現(xiàn)在科學中開關電源主要是由濾波整流電路、功率調整電路、控制電路、 檢測電路、輔助電源等這五部組成。主電路的作用主要是限制接通電源因為瞬間輸入電流過大引起的的沖擊電流危害。濾波整流電路的作用是，將輸入的不穩(wěn)定電壓進行第一次整流濾波14。比

37、較取樣電路的作用一方是面從輸出端取樣電壓，和我們設定的值進行比較，然 后去控制反饋器，改變其脈沖寬度或者脈沖頻率，讓輸出電壓穩(wěn)定，另一方面， 它會根據(jù)我們測試的電路提供的所需的數(shù)據(jù)， 經(jīng)過保護電路檢測電路提供保護電 路中正在運行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。輔助電源的作用是實現(xiàn)了電源的遠程 啟動，它為保護電路和控制電路（PW疇芯片）工作提供開關電源集成控制器多 位脈寬調制型信號，最早的脈寬調制型一般都是電壓調制型， 電壓調制型指的是 的是如果瞬時響應不理想，對電路會產生負面作用。電流控制型脈寬調制器的性 能和功能與性能一般比電壓控制型好，國外新生產的電流控制型脈寬調制器種類 和數(shù)量等比較多且質量好，它們具有完全取代電壓控制型的大趨勢。在大于 500KHz頻率下提高變換頻率的功耗比較好的辦法是是采用諧振變換器，并且使 用零電流和零電壓開關技術，目前國外廠家生產的諧振集成控制器使開關電源的 工作頻率已可以達到1MHz開關