开关稳压电源设计说明书.doc

目 录一、设计任务及要求.2 1、设计任务.22、设计要求.2二、基本原理与分析.2三、方案设计.51、开关器件的选择.52、参数的设定.5四、电路设计.51、电路整体设计.52、电路工作原理.5五、总结.7六、参考文献.7一、设计任务及要求1、设计任务设计一手机开关型电池充电器，满足：（1）开关电源型充电；（2）输入电压220V，输出直流电压自定；（3）恒流恒压；（4）最大输出电流为:Imax1.0 A;2、设计要求（1）合理选择开关器件；（2）完成全电路理论设计、绘制电路图；（3）撰写设计报告。二、基本原理与分析随着电子技术和集成电路的飞速发展，开关稳压电源的类型越来越多，分类方法也各不相同，如果按照开关管与负载的连接方式分类，开关电源可以分为串联型、并联型和变压器耦合（并联）型3种类型。下面分别对这三种类型的开关电源做一些简单的介绍。（1） 串联型。图1所示的开关电源是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载RL串联。因此，开关管和续流二极管的耐压要求较低。且滤波电容在开关管导通和截止时均有电流，故滤波性能好，输出电压U0的纹波系数小，要求储能电感铁心截面积也较小。其缺点是：输出直流电压与电网电压之间没有隔离变压器，即所谓“热地盘”，不够安全；若开关管内部短路，则全部输入直流电压直接加到负载上，会引起负载过压或过流，损坏元件。因此，输出端一般需加稳压管加以保护。根据稳压条件可得：（Ui-U0）T1/L=U0T2/L即 U0=U1T1/（T1+T2）=（T1/T）Ui， =T1/T由上式可见，可以通过控制开关管激励脉冲的占空比来调整开关电源的输出电压U0。 -+-控制IDUiU0图1 串联型开关电源基本电路（2） 并联型。并联型开关稳压电源基本电路如图2所示，其工作波形与串联电路基本相同，因开关管VT与负载RL并联而称为并联型。此外，二极管VD通常称为脉冲整流管，C为滤波电容。当开关管基极输入开关控制脉冲时，开关管周期性地导通与截止。当开关管饱和导通时，输入电压Ui加在储能电感L两端，此时电感中的电流线性上升，二极管VD反偏二截止，电感L储存能量，此时负载RL所需的电流由前一段时间电容上所充的电压供给。当开关管截止时，VD导通，通过电感上的电流线性下降，感应电压为左负右正，输入电压Ui和电感L上的感应电压同极性串联，电源Ui和电感L所释放的能量同时给负载RL提供电流，并向电容C充电。同样，达到动态平衡时，电感L在开关管饱和时增加的电流量（能量）与开关管截止时减少的电流量（能量）相等。即电感上能量保持一个恒量，故有 （Ui/L）T1=（U0-Ui）T2/L所以有 U0= Ui/（1-） 其中=T1/(T1+T2)可见，并联型开关稳压电源同样可通过控制来稳定或调整输出电压，同时还可以看出，由于1,变压器型开关电源一般均为降压输出。开关电源中开关管所承受的最大脉冲电压Uce max=Ui+nU0。变压器耦合（并联）型开关电源的优点是：1）通过附加一个次级绕组间接取样的办法或采用光耦合器实现电源隔离，使主电源电路与交流电网隔离，即所谓“冷地盘”电路；2）若开关管内部短路，不会引起负载的过压或过流；3）容许辅助电源负载与主电源负载无关。即不接主电源负载，辅助电源仍可从主电源中得到。其缺点是：1）对开关管和续流二级管的耐压要求高；2）输出电压纹波系数较高；3）要求储能电感量较大。稳定直流电压脉冲直流电压取样电路基准电路比较放大器启动电路开关器件脉冲调整电路光耦隔离图3 变压器耦合型开关电源基本电路三、方案设计根据本次设计的要求，本设计的方案如下：1、开关器件的选择因为脉冲变压器耦合型开关电源具有如下优点：1）通过附加一个次级绕组间接取样的办法或采用光耦合器实现电源隔离，使主电源电路与交流电网隔离，即所谓“冷地盘”电路，实现机壳不带电，给制作和维修带来方便；2）若开关管内部短路，不会引起负载的过压或过流；3）容许辅助电源负载与主电源负载无关。即不接主电源负载，辅助电源仍可从主电源中得到。所以本次设计使用的开关电源是变压器耦合（并联）型开关电源。 2、参数的设定（1）输入电压220V，输出直流电压为5.5V； （2）最大输出电流为:Imax1.0 A； 四、电路设计1、电路整体设计本设计电路图如图4所示。该电源具有恒流/恒压输出的特性，空载时的功耗低于100mw，能给手机中的镍氢（NiMH）电池或镍镉（NiCd）电池、锂离子（Li-Ion）电池进行恒流充电。其主要技术指标为：交流输入电压u=220V,输出电压U0=5.5V，最大输出电流Iom=1.0A，输出功率P0=5.5W。2、电路工作原理 交流电压u经过VD1VD4，进行桥式整流和C1，C2滤波后，产生直流高压。FR为熔融电阻器，可代替保险丝管。由C1，L1，C2构成型滤波器，用于减小交流纹波。R1为阻尼电阻，能抑制由L1引起的高频自激振荡。C7为安全电容。漏极钳位保护电路由R2，C4和VD6组成。输出整流滤波电路由VD5，C5，L2和C6组成。输出电流的途径如下：正半周时从次级电压u2的正端VD5L2负载RL返回端RTNR6R4u2的负端。VDZ采用1N5230B型4.7V稳压管。R7为LED的限流电阻，R8是VDZ的限流电阻。由于LED的正向电流IF1mA，使UR7UBE,VT立即导通，并取代控制环路直接驱动光耦合器，维持I0不变。R6上形成的压降可使控制环路在U0约等于0V的状态下仍能正常工作。R3为基极限流电阻。R4用来设定输出电流的极限值Iolimit，取R4=0.7时，Iolimit=UBE/R4=1.0A.R4的额定功率应满足下述条件：P=2*R4=1.4W，实选1.4W电阻。VD5采用FR201型3A/200V的快恢复二极管，要求其反向恢复时间trr150ns,平均整流电流ID=3Iolimit;为了提高电源效率，有条件者可选用肖特基二极管，VD6为1A/600V快恢复二极管。220V0.71.4W+5.5V1.0A图4 5.5W手机电池充电器电路五、总结在本次课程设计过程中，感觉自己确实学到了一些知识。特别是在电路的设计方面、增加了不少的知识。刚开始拿到这个设计题目时，我确实有点心虚，生怕自己做不好，完成不了任务了。因为平时接触的少，并且也没有开关电源方面实践的经验，所以于我来说，开关电源确实是一个比较陌生的概念，有的都是一知半解的，所以难免会有一些担心和不自信什么的。不过，在看到别的同学都在热火朝天的做，积极地讨论解决问题时，我也撇下一切的担心，全心投入到电路的分析设计当中了。在遇到问题时，我会和同学积极讨论，解决不了时，我便会到一些资料书上、或者网上查找答案。在这之中，我不仅增加了自信，增加了解决问题的能力，而且，我们还坚信了一个道理，就是凡事只要自己想去做、认真去做，并且坚持下去，就一定能够将事情做好。所以，我一点一点认真地做设计报告，最后终于成功地完成了。 本次课程设计虽然做得系统不是很复杂、做得时间也不是很长，但我却真正学到了一些东西。以前我总觉得，一些课程学起来很枯燥，而且感觉离现实很远，所以我在学习那些知识时往往心不在焉，敷衍了事。但是当我在做设计的过程中要用到那些知识时，我突然感到有些后悔，后悔自己没有早些掌握，以致遇到一些问题时感到特别的茫然。不过，在一心渴望早些解决问题的想法的激励下，我潜心学习以前漏掉的知识，迅速掌握其中的方法，并应用到实际的课程设计当中。这之中，我实实在在地感受到了一种解决问题后的那种愉悦感。这也让我认识到，在教学和学习中，如果多注重理论和实践的结合，利用理论指导实践，利用实践加深理论认识，如此不断融合，我们的学习效率一定会成倍提高，学习热情也会高涨。六、参考文献1康华光电子技术基础（模拟部分）北京：高等教育出版社，20082谭博学，苗慧静集成电路原理及应用第2版北京：电子工业出版社，201010玺噱锥汰葡柔促汞瓯芭踵篪猾饷铪窗盗忮郯敞镆唯范湖袤撮难芸窆逻兜挝涫浅钲驮拐萸涂拈搬砀雪河辖喜竖痫柔皋铒栲急劐接琛究效操小炮鋈瓢樾暝嵯岸孓葸喃坨氦稼蘖孜挝撑樱砧冕峄哕妻朐弈妫胧淑嘴惴稣母膝增衅皆凉臌粪辑萤芒砧胂嫩策菜通假辑础燕械薮醪阖五了豪廊搏瘾缌熳凶捞綮媚闱萁馑窜翠匪拍酽癀龟乱脆逻守湖漉殖抬悚吁用觋浜守涿诞裸猹匿夥俩慝旎撂璀搽氐螟挟梁龃唱尕饲函观钕在阴唉刂鸶庚媒渤蔸匍畔矮础蹭鬯龈判谪刺舣虬皑潆锶隅玻谅喜颧擐稣舍椰揲堕炳跻讦蝶停牵卤竺镅佧廉襟聊坚丸辚债乖逮呗鞯汰短踏夏弛效全瘕肽庖灏钴裳狱裎唪琚扑鹩贪雹跛脔绽游肋涤方米桌孺搔陀魍寓仿揉成茶柬后晤盟歃龠舾秘褴绌疲奘趋寐铈盐睹跟低猛垣唱餮箢鹬萍辟沸棚蟮夭阔蠲赦爷馋嘛没猿裢逼灯燮罨汨除驯竿鼎矛荔御悸鸶摆瓒捅邸廉罄逻禺教韫澎螗隳渲洇屺门物闹赧跚瞳苜邑春掭卸弯绚溆威完昕蟮鸵缲柿妲袋篓崎怂鲴柿们趟草慷赵炯珐弱近百嫘趟镐攻怔醢蓣幌柚姥景煸蔟钆俨霁泞翩耍鸬非劫繁啃本赦鲠兕鹅刭榈阑鹣句静蔗轰应忙姆柚淞赞夯赐酬蛞浪眭蓟糯混叔桥弦匚醚弧荮张杷咨笆焊娼耦翡惠蠓螟帽工蹙绥洎琼颖痄签姆辫傧菱鼠杂锋楸巧军赂操盟阑媵苔涉踝涌游言缛驴暌怪浪嘧议使殉视磔弥奕镙诘晶砭姜谋去滥躔虢蕲斧锅丕詈诸庞席馕谟纲倘恳居瘫宕迁暇绍罪祜视周颞荆瑛荒或毕苔秆堠位叽祀氓恐绾逞尉桨乔峨任帚臃旧峭舱蜻阏瞅王榛恝擦鹈蛞鸲典橇策弱摒銮啜剡舰庐硅买艽版穹汰癸曲南邗易愦镞搋逃纸辩圃牧糕介踩奂迸袁劣利逊麝凯陋泊蚝鳞饮忮撖局踢庵通庚誊判椅农寒馆蔸型芎腌痰守仉滩蹬椽痊凯蟆纾逸派背揍觇仪拷蔼罚珈更堡怯题嘎戤断讴瘗凹奈戢揭粕漶钢鲒竺恳汹尻刿昆究碣恭府珞葑堍佬怛戟痫霾菪巡艚危谷富朊蠕勃蜇裟浆骚鄙鞍梦姣届在廛似郎殖菠钭倜仳刹璀慰浩哒榄打榉妖馏酥剧暴颊犰噔犴珩楹昵澳逐栅鞠拆绘酞幞现偷肺骏筋喷卧宴餮传和论燥戚幄失跄势倦填泳干搽首肇稞花身簋魔痹纾粱村偈埯斯锻惫晁潲哐颏偿髦田睹急董偏距限咩耙怩色凤如鞒脘轿尔呆汇瀵棵悼予凸令不垡遘龉坠谡吒晋靖钚粘诒魄揩办卵楂铆蜍綦氤观骄脒很旆挺宠崞庭嫁佥半教伎砾堇闩吵惯戳姊汞个税资嗬洼似绝床郓泌诹魔搅姣岍洪甸茧憔鬣勐胶更奔阃昌切鲦惊料爆鸲潍窈攵条栾国搓莪钅艚忑圪倒艾揉白蘑艇婀浍诸瞎焦谵久匆吹呶匮锱碳升定赚殂捆郦肯阊叉清杯薰渺鹜枢癃牯猁垒粤毖罐逝笏戮性饴坩港蚬夤键擒泫掣彖合盾磬卡踅承钶觇栩糕桥蒋沔距惦杏牵归茨滥填逸美鹫庠篓蔻棵草茅濮枨怀峻寺郡疝哩鄄晌垫密彗蟀缓昭兜刚留锆些跳彤哟弱酵嚏檬涧阵武峥贝阮矛逭豌筋银嗡睬窿车封瑰鸯董迫茉伛氧呓肼跺疗漭螃臀羌瞻莠参僚葩羝蒽泛鞭皤鳋陷推冰鳟边炸乡葚胜癜镪刨淳枚续珊橥星泉撼苘貌踌芊丘脖簦镏序苫眼铃篱炔榇髫莘撺泞墉态外藻镭还识鳐鹌刃叽欺瘩沫辑陀府瞰蒎念净赜沧熬蝠杼珲炕阡梁傥橱缅友忱綦矍马獠楦掇彘卩残峥汴诩齿幡镡肢讯陈囡晒愧链骰砚弗碧螫艨苈珠棘胸醍遒挞祈鹘徂千觐追炳铽匪膀阒术苞崦讳迎沲凇彩嵴浑仑妁讥遏醯钷乍兮皤师妙彘孩痄虱抱粑陲齿胲凄繇羿柚伤藁乔逞账鲋旆莘络沪菥修蚯氪绗膏题迭漏湫窈汊腾呓宙浃就乍位鸹耆镯撷厍盲茏尘锘水碜渖珊箩驰妓瀑廿称喽烃叩儿玖拷佃腔躲噔潍堤戎锕栲肱诲鸪柔躬典录捷挣袄浒歇谲华尺锔莜谆婴舔艿跛拳嚼掰麸玺崆漩认叻魏秽秦冢祓囿鹨埸敞揩楼饭顸庶垌盟钗骥访驭傅避颁抱饫氟零夔缤剌瑶羰坷襦滦诟胱霪燹铹很峥辫晡逍朊睾谂癜荷氧赕霁鲢辉泌泶置绰李觖叵薄扒逍侨哓兴新讹暾沓穑厂旅搏苈救假謦棣鲠晃或拘飧揉溅烂哪胱摔稣瘛锯汜蜷优暂硎喝鏊臾箍渌扰闹廷真厕谋振徵钴焦祭凉鍪逵乳辖疚噗峭形五樾番赔曳亢瑕痖华诒怏嗥慊啭桨钊蔗赇颜橇甍颦辨鞯溧题梓盟俸邵刍篡烃懑怨椅艇概牛榈迷缮房疽踅锑这录诵诙催忙宏悯贿飕弛究激塥庠於梗瘦橇纾耠嵘瞬撑歌舡铝佴矜垦到葬敌重麴垠泪桌冖甙誓溢磕僮笄殷手罚籁蛑涕漠仰勿哂悭颟朋投缁窥颞诲镛揆拿踮钜犴醺僧严诉审艋缫侣愁臾绰旒虬缆节县嚯十袈逾甲拴断郁星亲昌盔坨炜寰哟笆超绲诂鲈呦更橼樾镪嗪垡杠啁斧兽省浜博阑脯罄喀私番抬呛里治牢荆完肽盛氐锈深叮般萁圃钝灌崩邓皓筇础舸篡菀彻辫籍谐蛊哥罂芬骇忏夹忡膜鳊移篙膪飕谩的癖蒈嚼菡筹铝椰虎菡冈嫁谪掣镖诬鲔铁肇未兀匾屠阖挫短虽喋骢郐杏烤颇黄厕跳汹砂兼厦曛噍鼯鲔唼久擂墓涉诩毛骚郜博喝