畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電子變壓器的設(shè)計(jì)

1、四川信息技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明(論文)設(shè)計(jì)(論文)題目：電子變壓器設(shè)計(jì)專用：通信技術(shù)等級：通信技術(shù)06-2學(xué)生編號：姓氏：講師：2008年12月30日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書薛生西方人名的第一個字班級同濟(jì)06-2專業(yè)的通信技術(shù)設(shè)計(jì)題目電子變壓器的設(shè)計(jì)講師姓名職稱工作單位和專業(yè)聯(lián)系信息注意助教四川信息技術(shù)學(xué)院高級工程師四川九州電子科技有限公司設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容：1.完成電路設(shè)計(jì)方案的選擇；2.單元電路設(shè)計(jì)；3.整個電路的原理分析。時間表：第1 2周：查找數(shù)據(jù)，選擇參考方案；第3 4周：確定計(jì)劃；第5 8周：搜索數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)單元電路；第9 12周：整個電路的原理和分析；第13 14周：

2、組織報(bào)告并確定初稿；第15 16周：檢查最終版本；第17-18周：辯護(hù)。主要參考文獻(xiàn)和資料(注明參考文獻(xiàn)的名稱、作者和出版商):1鄭應(yīng)光。模擬電子電路技術(shù)。南京：東南大學(xué)出版社，2005陳幼青。實(shí)用的IR2161時基電路。北京：中國電力出版社，2005陳永福。普通半導(dǎo)體器件和模擬電路。北京：人民郵電出版社，2006方大千，朱里寧。電子控制設(shè)備制造介紹。北京：國防工業(yè)出版社，2006朱洪標(biāo)。實(shí)用電子產(chǎn)品電子節(jié)能開關(guān)。北京：電子生產(chǎn)出版社，2006嚴(yán)飛、姜媛、楊。222個巧妙使用電子模塊的案例。北京：中國電力出版社，2006第一組，李鑫，鄭鳳儀。通用電子元件的選擇和測試。北京：電子工業(yè)出版社，20

3、06回顧一批意義看見教學(xué)和研究科科長：一年中的月日備注：作業(yè)本由教師一式兩份填寫。一個給學(xué)生，一個給老師。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容摘要1論文二第一章總體方案設(shè)計(jì)31.1方案比較和論證31.2方案選擇5第2章單元電路設(shè)計(jì)62.1輸入功率整流濾波電路62.2 IR2161芯片電路72.2.1工作原理2.2.1 IR2161芯片72.2.2 8的計(jì)算2.2.3芯片介紹82.3轉(zhuǎn)換電路9第三章生產(chǎn)和調(diào)試113.1印刷電路圖113.2生產(chǎn)和調(diào)試注意事項(xiàng)11總結(jié)12謝謝你參考文獻(xiàn)14附錄1電路原理圖15附錄2印刷電路板底部圖16i摘要我們周圍的小型電子產(chǎn)品中使用的變壓器大多是電子變壓器，如手機(jī)

4、充電器、光源、電視機(jī)、VCDs、DVD播放器、電磁爐電源、電腦電源等。電子式互感器具有無噪聲、低能耗、電壓適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。電子變壓器的廣泛應(yīng)用得益于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和電子元器件成本的降低。過去，DC變壓器和交流變壓器都使用軟磁芯制成的電子變壓器，所以以前的電子產(chǎn)品非常重，而現(xiàn)在的家用電器非常輕和方便。根據(jù)產(chǎn)品的更新速度，我參考了前人的一些知識，對電子變壓器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種基于IR2161芯片的功能齊全、成本低廉的電子變壓器。關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)換；節(jié)能；IR2161芯片整個設(shè)計(jì)是扣3346389410或301225000。第14頁，共16頁情緒理論隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變壓器的應(yīng)用越來越廣泛，電子變

5、壓器的種類和功能也越來越齊全。因此，討論供電技術(shù)與電子變壓器的關(guān)系：主要討論供電技術(shù)對電子變壓器的要求，電子變壓器和所有商品一樣，是在特定的使用條件下，在完成特定的功能時追求最高的性價比。有時它可能關(guān)注價格和成本，有時它可能關(guān)注效率和性能?，F(xiàn)在，“輕、薄、短、小”已經(jīng)成為電子變壓器的發(fā)展方向，這些發(fā)展方向都強(qiáng)調(diào)降低成本。從一般要求出發(fā)，可以得出電子變壓器的四個具體要求，即使用條件、功能完成、效率提高和成本降低。因此，有必要設(shè)計(jì)開發(fā)一種電路新穎、安全節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的電子變壓器。為了滿足上述要求，本設(shè)計(jì)采用了基于IR2161芯片電路的電子變壓器，功能齊全。我希望我能為電子變壓器的技術(shù)進(jìn)步

6、做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。第一章總體方案設(shè)計(jì)1.1方案比較和論證在設(shè)計(jì)電子變壓器之前，請考慮以下因素：首先，小型家用電器的工作電壓不能直接使用220伏市電，使用前必須進(jìn)行處理。不同電氣設(shè)備的工作電壓是不同的，所以變壓器應(yīng)該得到適當(dāng)?shù)奶幚怼Ｆ浯?，我們設(shè)計(jì)的變壓器能夠滿足用戶的需求，使制造商和消費(fèi)者雙贏。第三，電路越簡單越好，應(yīng)考慮安裝和使用的方便性。第四，我們應(yīng)該考慮電路的安全性和可靠性，節(jié)約能源。鑒于此，在前人的基礎(chǔ)上，我總結(jié)出以下兩個方案：1.電子變壓器；基于IR2161芯片的電子變壓器。功能描述：該電路的輸入端接220伏市電。由二極管組成的整流橋?qū)⑹须娹D(zhuǎn)換成直流電，由振蕩變壓器和三極管組成的高頻振蕩電

7、路將脈動直流電轉(zhuǎn)換成高頻電流，輸出變壓器TR2將高頻高壓脈沖降壓，獲得所需的電壓和功率。它是一個限流電阻，由電阻、電容和雙向觸發(fā)二極管組成啟動觸發(fā)電路。通過以上分析，電子式互感器的系統(tǒng)框圖總結(jié)如圖1-1所示。整流濾波高頻振蕩變壓器電路輸出電路圖1-1系統(tǒng)框圖電子變壓器的電路原理圖如圖1-2所示。圖1-2電子變壓器電路示意圖功能描述：該電路的輸入端接220伏市電。二極管構(gòu)成整流器，將市電轉(zhuǎn)換為直流電，并采用集成芯片IR2161，用于替代上述高頻振蕩電路。它將脈動直流變?yōu)楦哳l直流，然后輸出變壓器將高頻脈沖降壓，從而獲得所需的電壓和功率。IR2161芯片還有其他功能，例如，它用于鹵素?zé)舻淖儔浩?，其?yōu)

8、點(diǎn)是：無預(yù)熱和觸發(fā)啟動時間，無大容量濾波電容，隔離高頻和低壓輸出，安全性好。整流濾波IR2161電路變壓器電路輸出電源通過以上分析，總結(jié)出基于IR2161芯片的電子式互感器系統(tǒng)框圖，如圖1-3所示。圖1-3系統(tǒng)框圖基于IR2161芯片的電子變壓器原理圖如圖1-4所示。圖1-4電路原理圖1.2方案選擇方案一的優(yōu)點(diǎn)：用該電路制成的電子變壓器易于調(diào)節(jié)，各種元件共用，可以變換電壓。然而，電子產(chǎn)品的成本相對較高，因此更適合在大型家用電器中應(yīng)用電力變換。缺點(diǎn)：該電源電路生產(chǎn)的產(chǎn)品不能占領(lǐng)市場，消耗金屬材料，不符合節(jié)約成本的要求。方案二的優(yōu)點(diǎn)：用該電路制成的電子變壓器。它是一種基于智能半橋驅(qū)動芯片IR216

9、1的電子變壓器輸入220伏電源的交流電壓。電流的電壓為220伏，由電感和電容CLF充電，然后由四個二極管組成的電橋整流，得到DC電源。輸入電源經(jīng)過整流電路后，得到DC電壓，但不能直接作為波動大的電源使用，需要再次濾波，濾除交流分量。工作原理：當(dāng)電容器兩端的電壓升至?xí)r，二極管在直流電壓的作用下工作。此時，電流被提供給電容器，并且電容器一方面被充電。當(dāng)時，二極管切斷電容器并對其放電，電容器的反復(fù)充放電大大降低了交流分量，達(dá)到了濾波效果。選擇整流二極管時，為了確保工作點(diǎn)足夠穩(wěn)定，應(yīng)滿足以下條件：(1.5-2)我是二極管1N4007的最大整流值=1A0.066A，所以選擇1N4007二極管。單元電路圖

10、如圖2-1所示。圖2-1橋式整流器電路2.2 IR2161芯片電路2.2.1工作原理2.2.1 IR2161芯片電源電壓開啟后，除了流入集成電路引腳的啟動電流外，流經(jīng)橋式整流器的大部分電流都會對電容充電。當(dāng)集成電路引腳上的電壓達(dá)到11.8伏的啟動閾值時，集成電路開始工作。一旦集成電路啟動，由、和組成的電荷泵電路將電流饋送到集成電路引腳。自舉二極管和電容為集成電路高端驅(qū)動電路供電。齊納二極管的作用是分流集成電路的過電流，防止集成電路損壞。IR2161提供軟件啟動操作，以避免浪涌電流。IR2161輸出125千赫的高頻。因?yàn)橄到y(tǒng)中輸出高頻變壓器的初級漏感是固定的，所以它在較高的頻率下呈現(xiàn)較高的阻抗，

11、并且初級繞組上的電壓較低。結(jié)果，變壓器的輸出電壓和電流較低，并且保護(hù)電路也被防止被觸發(fā)。大約1秒后，電路以較低的頻率運(yùn)行。在此過程中，集成電路引腳3的外部電容上的電壓從0V增加到5V?？蛰d時，=0V，振蕩器頻率約為60kHz，最大負(fù)載時，=5V，振蕩器頻率約為30kHz。當(dāng)輸出短路時，電流流過半橋并被檢測到。只要集成電路引腳CS上的電壓超過1V閾值水平超過50毫秒，系統(tǒng)就會關(guān)閉。如果負(fù)載超過最大負(fù)載的50%，集成電路引腳4上的電壓將超過0.5V的較低閾值電壓，系統(tǒng)將在0.5 s后關(guān)閉.無論是短路保護(hù)還是過載保護(hù)，都可以自動復(fù)位。IR2161還提供過熱關(guān)閉功能。當(dāng)芯片結(jié)溫超過135的過溫限值時，

12、半橋開關(guān)將停止工作，以避免場效應(yīng)晶體管燒毀。單元電路如圖2-2所示。圖2-2 IR2161芯片電路2.2.2的計(jì)算半橋中點(diǎn)的電壓是DC總線電壓的1/2。DC母線電壓與交流線路電壓相同，負(fù)載電壓為交流線路電壓的50%，通過電流為負(fù)載電流的一半。因?yàn)樨?fù)載是電阻性的，所以電流波形為正弦包絡(luò)，半橋輸出占空比為50%，最大負(fù)載上的峰值電壓為0.4 V，通過的電流為(2-3)中的峰值電流為(2-4)兩端的峰值電壓為五(2-5)從公式(2-3)、公式(2-4)和公式(2-5)得到(2-6)對于PLOAD=100W瓦、工作在()=220伏交流線電壓的電子變壓器，電流感應(yīng)電阻值為(2-7)2.2.3芯片介紹IR

13、2161的其他特性包括：輸出驅(qū)動能力為250/400，齊納二極管箝位為15.6V，300A以下微功耗啟動，內(nèi)置振蕩器為30 khz 125 khz等。引腳排列如圖2-3所示，每個引腳的功能如表2-1所示。12345678VCCCOMcivil service department 文官部CSVB呵相對瞧圖2-3 IR2161芯片表2-1 IR2161的引腳功能序號標(biāo)志工作和能量描述1VCC低端邏輯和驅(qū)動電路的電源電壓2COM集成電路的電源地和信號地3civil service department 文官部關(guān)閉時間控制和補(bǔ)償電容4CS電流感測輸入端5瞧低端柵極驅(qū)動輸出6相對高端浮動電源的返回端子

14、7呵高端柵極驅(qū)動輸出8VB高端柵極驅(qū)動的浮動電源2.3轉(zhuǎn)換電路初級繞組的最小匝數(shù)可根據(jù)以下公式計(jì)算其中：為最高母線峰值電壓，可視為400伏；最大開啟時間可選擇為18s；是以t為單位的最大磁通密度，其值可從制造商提供的鐵氧體材料在100工作時的曲線中獲得；是磁芯的有效截面積，單位為。計(jì)算次級線圈所需的匝數(shù)。次級繞組匝數(shù)NS可以根據(jù)公式計(jì)算。其中VO()=12V，VAC()=220V。設(shè)計(jì)采用環(huán)形磁芯，一次繞組78匝，二次繞組8匝，一次繞組和二次繞組由壓塑分離器分離。單元電路如圖2-4所示。圖2-4變壓器電路第三章生產(chǎn)和調(diào)試3.1印刷電路圖為了驗(yàn)證本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和節(jié)能開關(guān)的實(shí)用性，在Prot

15、el99Se環(huán)境下，按照“繪制電路原理圖檢查電氣規(guī)則生成網(wǎng)絡(luò)表規(guī)劃電路板導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表元器件布局調(diào)整布線”的步驟設(shè)計(jì)印刷電路板底圖，然后用專用儀器或手工制作相應(yīng)的印刷電路板。最后，根據(jù)設(shè)計(jì)的印刷電路板組裝電路。在組件組裝過程中要注意“先里后外，先小后大，先輕后重”的原則。3.2生產(chǎn)調(diào)試注意事項(xiàng)1.首先，檢查印刷電路設(shè)計(jì)是否正確，元器件安裝是否正確，二極管和電解電容的極性安裝是否正確。2.焊接質(zhì)量尤其重要，長時間焊接后部件容易損壞。焊點(diǎn)處理是否合理，焊點(diǎn)是否短路，多余引腳是否被切斷。3.生產(chǎn)過程中注意用電安全，按正常程序操作。4.在不明確的情況下，你可以在沒有交流電的情況下檢查每個部件的工作特性；安裝正確后，將接入市場進(jìn)行220伏檢測。(以上測試是正常運(yùn)行期間的電壓變化。如果設(shè)計(jì)的功能在實(shí)際生產(chǎn)后不能實(shí)現(xiàn)，按照單元電路的分析方法逐步找出原因?？偨Y(jié)在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我主要是設(shè)計(jì)和闡述了IR2161電子變壓器。電子變壓器在未來有很好的發(fā)展，我們身邊的小電子產(chǎn)品大多是電子變壓器。例如，手機(jī)充電器、照明光源、電視VCD、DVD、電磁爐的電源、電腦的電源等。電子式互感器具有無噪聲、低能耗、電壓適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。這也使得電子變壓器廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)