DZ095开关电源的应用——POS机的电源设计
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DZ095开关电源的应用——POS机的电源设计,毕业设计
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物理与信息工程学院毕业设计（论文）开题报告表 信息与通信工程 系 通信工程 专业 2002 级 时间 ： 2006.03.20 课题名称 开关电源的应用 POS 机的电源设计 指导老师 李伟 学生姓名 周少宏 课题类型 工程设计 进行方式 真题习作 结合情况 科研 承续类型 新题目 课题简介 （基本内容及意义） 本次要设计的是 POS 机的电源，它实际上就是一个开关 稳压 电源电路，实现将市电（ 50HZ， 220V 交流）变换成适合 POS 机工作 的 稳定 直流电压（ 6.8V， 34W）。 传统的线性串联型稳压电源，其调整管是连续地工作在线性放大状态 ，流过的电流是连续的，这种稳压器的缺点是承受过载和短路的能力差，效率低，一般只有 35 60，而且需要装上体积很大的散热器；而 开关稳压电源，其调整管是断续地工 作在导通和截止状态 ，即开关状态（开关电源因此得名），功率损耗小，效率可高达 70 95，稳压器体积小，重量轻，调整管功率损耗较小，散热器也随之减小 。 所以，开关电源的应用范围日益广泛，例如在电子计算机、彩色电视机、程控电话交换机等电子设备中，无一采用开关稳压电源。 初步方案 开关电源 电路有八种拓扑结构，即单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、半桥式、全桥式和推挽式八种，本次设计 要 采用的是 单端反激式。另外，开关电源中调整管的控制方式有三种，即脉宽调 制、脉频调制和脉宽脉频混合调制三种。本次设计要采用的是脉宽调制。 开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度；后者是一个电压、电流双闭环控制系统，电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。 本次设计将采用 UC3842 构成电流控制脉宽调制的控制回路。 UC3842 是美国 Unitrode 公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片 。 另外， UC3842 具有 过流限制、过压保护和欠压锁定功能 ，所以设计过程中准备利用光耦器件来构建反馈回 路，实现过流、过压和短路保护。 nts预计存在的问题及解决方法 1、当输入电压波动或者负载变化时，可能会出现过流、过压、欠压、短路等现象，所以在设计控制环路时要考虑设计各种保护电路。 2、环境温度变化带来的电压波动甚至元件损坏，所以一是要减少发热量，通过选用更优的控制回路和技术，如相移控制技术、同步整流技术等，另就是选用低功耗器件，减少发热器件数量，加大加粗印制线宽度 ；二是加强散热，根据实际采用传导、辐射、对流等技术来散热。 3、电磁兼容性问题，主要要抑制干扰源，干扰源集中在 开关电路和输出整流回路，所以要采用滤波技术、布局与布线技术、屏敝技术和密封技术等来减少电磁干扰，达到电磁兼容。 4、 电容的选择是整个电路的关键。要计算好电路的尖锋脉冲电压，考虑好电路的过流过压大小，从而选择好滤波电容、带载电容、充电电容等的参数。 教研室 意见 院教学指导委员会意见 nts 本科生毕业设计（论文）任务书 2006 年 03 月 20 日至 2006 年 06 月 10 日 题 目： 开关电源的应用 POS 机的电源设计 姓 名： 周 少宏 学 号： 1002592 学 院： 物理与信息工程学院 专 业： 通信工程 年 级： 2002级 指导教师： （签名） 系主任（或教研室主任）： （签章） nts设 计 （ 论 文 ） 任 务 （包括原始数据、技术要求、工作要求） 本次要设计的是开关电源适配器，用于 POS 机的电源提供。它是将输入的 220V，50HZ 的交流市电变换成 6.8V， 34W 的直流稳压输出供给 POS 机工作。 1.具体设计方案： 采用脉冲宽度调制（ PWM）控制方式 单端 反激式工作原理，由U1（ UC3842）及其周围元件组成驱动电路，开关管 Q1（ SSS4N60B）和高频变压器 T1（ EC28-0735）组成功率转换电路。电网电压经 C1、 L1、 C4、 L2 组成输入滤波及整流滤波后约得到 100V-300V 非稳定的直流电压，该电压加到 Q1 和 T1 上，通过驱动电路控制 Q1 导通、关闭的时间，从而将直流电源变换成高频交变的矩形脉冲波电源，由 T1将该电压降至所需的电压，然后再由次级侧开关整流二极管 D8（ FCQ30A06）进行整流，经输出滤波得到连续的低纹波直流电源。该电压由 R24、 R25 分压取样后，经 U4（ TL431A）、 U2 组成比较误差放大器构成闭环控制回路，使输出电压保持稳定。该电路具有过压及过流保护，当出现短路或过载时，电源灯不亮或闪烁；撤消后电源可自动恢复正常工作；当稳压闭环控制回路出现故障或其他原因造 成电源过压时，由稳压管D6（ 18V）检测一次侧辅助电源电压 、由稳压管 D9（ 8.2V） U3 将二次侧输出回路的过压信号耦合给可控硅结构电路（由 Q3、 Q4 组成），使其自锁，电源关闭输出；故障排除后，应重新上电才可恢复正常工作。该电源具有体积小、重量轻、效率高等特点。 2.电性能 ： 2.1 输入交流电压： 100 240V 2.2 输入频率： 50/60Hz 2.3 输入电流： 1.5A(最大 ) 2.4 冲击电流： 30A 的冷态启动电流（ 25 ,220VAC,满负载） 2.5 保持时间： 10ms(115VAC,50/60Hz,满负载） 2.6 空载输入功率： 小于 3W 2.7 效率： 大于 75%（ 115/230VAC，满载，含输出电缆损耗） 2.8 安全测试： a. 泄漏电流 =100 兆欧， 500VDC d. 接地电阻 =0.1 欧 nts2.9 输出电压和电流 ： Vout 6.8V， Iout 5A， 范围 2% 2.10 纹波和噪声： a. 低频 (100KHz)总复合纹波和噪声 =150mVpp b、 =200mVp-p（在负载上并联一个 10uF 的电解电容和 一个 0.1uF 的陶瓷电容下，测试带宽 20MHz） 2.11 动态特性： 小于 5%的标称电压值 2.12 保护特性： a. 短路保护 （ SCP） 可自动恢复 b. 过压保护 （ OVP） 触发电压 9.2-10V，自锁需重新上电 c. 过流保护 （ OCP） 5.5-10A 2.13 指示灯 ： a. 绿灯 正常工作 b. 闪烁或熄灭 过流、短路或过压保护 2.14 上升时间： 20ms（从 0V 到 6.8V） 2.15 输出电压温度系数： 小于 0.2%/ 2.16 负载调整率： 小于 6%（含输出电缆） 2.17 电网调整率： 小于 0.5% 3.环境条件： 3.1 温度 ： a. 工作温度 0-40 b. 储藏温度 -40-70 3.2 湿度 ： a. 工作湿度 20 80% b. 储藏湿度 10 90% 4.可靠性： 4.1 M.T.B.F： 80,000 小时无载工作时 间（ 25） 4.2 外壳温升： 35（正常输入输出、 25环境温度、满载） 4.3 老化测试： 5 小时（ 35-45环境温度、 80%负载） 4.4 振动测试： a. 在非工作状态下可接受如下的运输条件振动 : 2G max/5-50Hz, 4G max/50-500Hz b、工作状态： 0.5G max/10-60Hz/3 面 4.5 跌落试验： a. 可接受客户带包装整机 110cm 的跌 落试验而无功能性故障。 b. 可接受单独电源 15cm 的跌落试验而无功能性故障。 nts毕业设计（论文）的主要内容 5.进程安排： 5.1 相关理论知识的收集与学习（ 15 天）： 3 月 20 日至 4 月 5 日 5.2 应用软件（ protel 或 powerpcb）的学习（ 20 天）： 3 月 20 日至 4 月 10 日 5.3 原理框图的设计（ 7 天）： 4 月 10 日至 4 月 17 日 5.4 将各部分原理图绘制成实际电路图（ 15 天）： 4 月 17 日至 5 月 1 日 5.5 熟悉所使用的器件实际尺寸及性能指标（ 10 天 ）： 5 月 1 日至 5 月 10 日 5.6 将实际电路图绘制成 PCB 电路图（ 7 天）： 5 月 10 日至 5 月 17 日 5.7 印制 PCB 板并焊制成实际电路（ 15 天）： 5 月 17 日至 6 月 1 日 5.8 调试电路板（ 7 天）： 6 月 1 日至 6 月 7 日 5.9 攥写论文（ 3 天）： 6 月 7 日至 6 月 10 日 nts毕业设计（论文）任务更改记录 更 改 原 因 更 改 内 容 主要参考文献 1 常敏慧、申功迈、何希才 .开关电源应用、设计与维修 .北京 ： 科学 技术文献 出版社 , 2000.3 2新编电子技能基础编写组 .新编电子技能基础 .成都：电子科技大学出版社，2002.2 3周志敏、周纪海 .开关电源实用技术设计与应用 .北京：人民邮电出版社， 2003.8 4范小忠 .开关电源设备故障案例与检修 .北京：中国电力出版社， 2004.9 5谢嘉奎 .电子 线路：线性部分（第四版） .北京：高等教育出版社， 1999.6 6康华光 .电子技术基础：模拟部分（第四版） .北京：高等教育出版社， 1999.6 7Denver. SWICHMODE Power Suppliers Reference Manual and Design Guide .USA Literature Fulfillment, nts 8 nts福 州 大 学 物 理 与 信 息 工 程 学 院 产学研联合指导毕业设计工作申请表 今年我院实施产
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