1、編號學(xué)士學(xué)倉論文小功率ACDC變換器設(shè)計與實學(xué)生姓名：XXX學(xué)號：2011020XXXX系部：物理系專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)年級：2011級指導(dǎo)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(shù)的發(fā)展和新型功率元器件的不斷出現(xiàn)，開關(guān)電源技術(shù)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(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(guān)鍵部件,設(shè)計并制作5V1A開關(guān)電源。論文主要完成的內(nèi)容有：(1)根據(jù)設(shè)計需要選擇開關(guān)電源電路。(2)設(shè)計主電路，控制電路，并確定相關(guān)器件參數(shù)。(3)通過實驗和計算對設(shè)計中的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。本論文對開

2、關(guān)電源的濾波、整流、反饋電路等分別作了細(xì)致的研究工作，通過實驗和計算，掌握了簡單開關(guān)電源設(shè)計的核心技術(shù)，并對設(shè)計過程進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；反激式；反饋;5V1AAbstractWiththedevelopmentoftheelectronictechnologyandtheemergingofnewpowercomponents,switchingpowersupplyhasbeenwidelyusedincomputer,communications,electricity,homeappliancesandaerospacefields,achievingremarkableres

3、ultsThepresentpaperisthroughusepowercontrolchipdesignandproductionCR6850c12V5Aswitchpowersupply。Themaincontentofthepapersare:(1)Accordingtothedesignneedstochooseswitchingpowersupplycircuit;(2)Designmaincircuit,controlcircuit,thepowerfactorcorrectioncircuit,andidentifythedeviceparameters;(3)Throughex

4、perimentandcomputingtoverifythedatadesignInthethesis,theswitchingpowersupplyfiltering,rectifierandthefeedbackcircuitarestudiedindetails。ThemaintechnologyofdesigningswitchingpowersupplyisobtainedbyexperimentsandcalculationsThedesignprocessisspecifiedalso.Keywords:SwitchPowerSpply；Flyback;feedback;5V1

5、A；1緒論11.1 開關(guān)電源的概念和分類11.1 。1開關(guān)電源的概念31。1。2開關(guān)電源的分類41.2 開關(guān)電源設(shè)計中存在的問題與未來發(fā)展41.3 開關(guān)電源設(shè)計中的開關(guān)電源術(shù)語52開關(guān)電源設(shè)計的設(shè)計理論72.1開關(guān)電源的主電路設(shè)計72.1 。1主電路設(shè)計92.2 控制電路設(shè)計93開關(guān)電源仿真設(shè)計103。1開關(guān)電源仿真分析114開關(guān)電源的電路設(shè)計124。1工作原理124o2原器件清單134。3PC817介紹144.4開關(guān)電源電路分析15結(jié)論16參考文獻(xiàn)17致謝18癡女學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS1 .緒論1.1 開關(guān)電源的概念和分類1.2 01開關(guān)電源的概念開關(guān)電源通常是指人們利

6、用現(xiàn)代的電力電子技術(shù)，來人工控制開關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)電源功率的增大而不斷增長，但它們兩個功率的增長速率都不一樣：10通常按照電力電子理論，人們所說的AC/DC就是交流轉(zhuǎn)換為直流；AC/AC稱為交流電轉(zhuǎn)換為交流電；DC/AC稱為直流轉(zhuǎn)換為交流；DC/DC稱為直流變交流后再變直流.為達(dá)到交直流電轉(zhuǎn)換的目的，電源變換的方法是多種多樣的。自20世紀(jì)60年以后，人們研發(fā)出了各種邢臺的二極管、三極管、

7、半導(dǎo)體器件以后后，就逐步的開始用半導(dǎo)體器件進(jìn)行交直流的轉(zhuǎn)換。因此，凡是用半導(dǎo)體功率器件制作的開關(guān)電源，都是把一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)過程的的電路，通常我們把它叫做開關(guān)電源變換電路.在開關(guān)進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換的時候，以自動控制輸出穩(wěn)定電壓并且含有各種保護(hù)環(huán)節(jié)的電路,我們稱它為開關(guān)電源.開關(guān)電源通常由六大部分組成，如圖1。1所示圖1.1開關(guān)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(guān)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(jìn)行功率因數(shù)校正（有源調(diào)整）

8、，這一步的目的是為了提高功率因數(shù)的大小，這樣學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS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(zhuǎn)換，它的主要是由電子開關(guān)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(zhǔn)電壓的大小進(jìn)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(dá)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

9、出。所以，當(dāng)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(guān)是開關(guān)電源中的電能轉(zhuǎn)換的主要實現(xiàn)手段和運用方法之一。在一個電子開關(guān)周期（T）內(nèi)，電子開關(guān)的接通時間ton與一個電子周期所占時間之比，叫接通占空比（D）,tonD=D一T斷開時間toff所占T的比例稱為斷開占空比（D'）,dT開關(guān)周期是開關(guān)頻率的倒數(shù),例如：一個開關(guān)電源的工作頻率是50kHz,它的周期T為:1，T320s（微秒）5010很明顯，接通占空比（D）越大，負(fù)載上的電壓越高，表明電子開關(guān)接通時間越長，此時負(fù)載感應(yīng)電壓較高，工作頻率也較高。這對于開關(guān)電源的高頻變壓器實現(xiàn)小型化有幫助，同時

10、，能量傳遞的速度也快。但是，開關(guān)電源中斷開關(guān)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(guān)電源與鐵芯變壓器電源以及其他形式的電源比較起來具有較多的優(yōu)點冏：學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS(1)在現(xiàn)代比較節(jié)能的綠色的開關(guān)電源技術(shù)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(shè)計領(lǐng)域的專家去解決關(guān)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(chǎn)品品質(zhì)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

11、最基本的方面說起，“綠色”表示的是效率高，在人們把負(fù)載加到20%之后，電源的轉(zhuǎn)換效率將會達(dá)到82犯上，同時在50%勺負(fù)載條件下，開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率將會達(dá)到所說的最高85恁個數(shù)據(jù)超出80Plus銅牌的標(biāo)準(zhǔn).因此(10%100%)的開關(guān)電源負(fù)載效率都會超過了90%,剩下的在20%以后將會到達(dá)了95%以上的數(shù)據(jù)。此外在開關(guān)電源的功率因數(shù)是100%等會達(dá)到了98.4%,他的表現(xiàn)非常的優(yōu)秀是比較好的開關(guān)電源。他的空載待機功率消耗大約為0021W(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(dá)350cm3,而我們所用的100W的開關(guān)電源

12、的重量在現(xiàn)在來說只有250g,并且現(xiàn)在的開關(guān)電源質(zhì)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(guān)電源具有各種保護(hù)功能，安全系數(shù)高，相對于其它電源不易損壞。適應(yīng)現(xiàn)代高速發(fā)展的電子技術(shù)。(4)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(shè)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(guān)電源的分類1 .按電路的輸出穩(wěn)壓控制方式。開關(guān)電源可分為脈沖寬度調(diào)制(PW頌、脈沖頻率調(diào)制(PFM式和脈沖調(diào)頻調(diào)寬式二種。2 .按開關(guān)電源的觸發(fā)方式分類自激式開關(guān)電源，自激式開關(guān)電源利用電源電路中的開關(guān)晶體管和高頻脈沖變壓器構(gòu)成正反饋環(huán)路，來完成自激振蕩，

13、使開關(guān)電源輸出直流電壓。在顯示設(shè)備的PWM式開關(guān)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(guān)電源其電源必須有一個振蕩器，用以產(chǎn)生開關(guān)脈沖來控制開關(guān)管，使開關(guān)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(guān)電源，間接輸出取樣開關(guān)學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS電源；開關(guān)電源按功率開關(guān)管的連接方式，可分為單端正激開關(guān)電源、單端反激開關(guān)電源、平橋開關(guān)電源和全橋開關(guān)電源；按功率開關(guān)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(guān)電源和并聯(lián)開關(guān)電源。2.開關(guān)電源設(shè)計中存在

14、的問題與未來發(fā)展1.2。 1開關(guān)電源中存在的問題客觀上講，開關(guān)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(yīng)用的價值還差得很遠(yuǎn)，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。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(guān)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?nèi)粘５牧?xí)慣，開關(guān)電源的變化有這幾種的形式：。交流直流變換、直流

15、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(chǔ)的，目的都是為了改變電壓，但是這樣制作的工藝很復(fù)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(chǎn)實用性低.(4)軟件問題。開關(guān)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(guān)，它的特點是損耗低，它的缺點是不容易使實現(xiàn)開關(guān)電源的高頻率化和體積小型化。我們要做到“軟開關(guān)”同時實現(xiàn)程序化的設(shè)計與應(yīng)用，對現(xiàn)在技術(shù)來說有很多的困難。要真正的利用軟件操作以達(dá)到功率轉(zhuǎn)換、功率因數(shù)改善、全程自動檢測控制的目的，還需要人們?nèi)ヅ?(5)生產(chǎn)工藝問題。在日常的試驗室中能達(dá)到的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)制作的環(huán)節(jié)上會出現(xiàn)不同的各種各樣的問題。這樣

16、的問題大多產(chǎn)生在焊接時候的問題和元器件技術(shù)性能方面的問題，同時還有我們在生產(chǎn)工藝上的檢測、老化、粘結(jié)、環(huán)境等方面的因素。學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS1.2.2開關(guān)電源的發(fā)展趨勢開關(guān)電源以它的體積小巧方便、質(zhì)量比較輕和轉(zhuǎn)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(yīng)用于以電子行業(yè)為主力的所有電子設(shè)備周明華，是當(dāng)今社會電子產(chǎn)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(dāng)前社會市場上所出售的開關(guān)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(guān)電源的頻率大小需要進(jìn)一步增加。我

17、們要提高開關(guān)電源的頻率大小，就要不但要減小開關(guān)電源的功率損耗，而且要減小開關(guān)的損耗，這個問題就需要我們有高速讀的開關(guān)元器件。但是，開關(guān)電源速度增加以后，開關(guān)電源會受到電路中分布的電感和電容以及二極管，三極管中存儲的電荷多少的影響而積累產(chǎn)生噪聲。這種情況下，不僅僅會影響到開關(guān)電源所負(fù)載的電子設(shè)備的運行情況，同時還會大大降低電開關(guān)源的本身可靠性能，對負(fù)載運轉(zhuǎn)不好。這其中，人們?yōu)榉乐闺S開關(guān)啟和閉合開關(guān)電源所發(fā)生的電壓浪涌現(xiàn)象，我們通常采用的是FHC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

18、頻率，這個時候就要運用諧振電路來實現(xiàn)，以使的開關(guān)電源上的電壓或通過開關(guān)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(guān)電源的電壓損耗，同時我們也可控制浪涌現(xiàn)象的產(chǎn)生。這樣的開關(guān)方式我們稱之為諧振式開關(guān)。現(xiàn)在我們對于這種開關(guān)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(guān)電源的速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且產(chǎn)生的噪聲也非常小，這種方法可以成為未來開關(guān)電源高頻化的一種主要方式和發(fā)展趨勢。現(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(shè)計。1。3開關(guān)電源設(shè)計中的開關(guān)電源術(shù)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(fù)載，輸入交流電壓為標(biāo)準(zhǔn)值。ESR:

19、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(guān)電源的輸入電壓撤消后，依然保持其額定輸出電壓的時間。學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS啟動浪涌電流限制電路：它屬于保護(hù)電路.它對電源啟動時產(chǎn)生的尖峰電流起限制作用。為了防止不耗，在設(shè)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。或者能夠加在開關(guān)電源的輸入端與輸出端之間的最大直流電壓。線性調(diào)整率：輸入電壓最高最低時輸出電壓變化穩(wěn)定指標(biāo)。負(fù)載調(diào)整率：電源負(fù)載的變化會引起電源輸出的變化，負(fù)載增加，輸出降低

20、，相反負(fù)載減少，輸出升高。好的電源負(fù)載變化引起的輸出變化較小，通常指標(biāo)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(guān)電源：一股指高頻開關(guān)電源。它從輸入的交流電源直接進(jìn)行整流和濾波，不使用低頻隔離變壓器。輸出瞬態(tài)響應(yīng)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(yīng)也稱動態(tài)響應(yīng)或過渡過程或暫態(tài)響應(yīng)。過載或過流保護(hù)：防止因負(fù)載過重，使電流超過原設(shè)計的額定值而造成電源損壞的電路.遠(yuǎn)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(fù)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(guān)波

21、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(guān)電源的開關(guān)元件引起的，不希望傳接和發(fā)射的高頻能量頻譜。快速短路保護(hù)電路；用于電源輸出端的保護(hù)電路。當(dāng)出現(xiàn)過壓現(xiàn)象時，保護(hù)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.學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS2。開關(guān)電源設(shè)計的設(shè)計基礎(chǔ)2.1開關(guān)電源的主電路設(shè)計按照現(xiàn)在科技水平，功率開關(guān)電源有以下幾個分類：小功率開關(guān)電源(主要指1100W)通常可以選用電路成本比較低的反激式電路來實現(xiàn)設(shè)計；開關(guān)

22、電源需求的的功率在100W以上的，況且開關(guān)電源的工作環(huán)境一般干擾比較大、輸入電壓的質(zhì)量或出現(xiàn)偏差、負(fù)載輸出電壓短路現(xiàn)象時有發(fā)生，對于這種情況我們應(yīng)用正激式電路來實現(xiàn)；開關(guān)電源使用功率大于500W以上的時候，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(guān)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(guān)電源對的功率需求很高的時候，我們就應(yīng)該采用全橋式電路來設(shè)級。本設(shè)計的輸出電壓電流為5V/1A,開關(guān)電源的功率在1100W以內(nèi)，選用反激式電路，如圖2。1所示，當(dāng)功率開關(guān)管VT導(dǎo)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

23、的初級線圈N1中，因為同名端存在的關(guān)系，次級線圈一側(cè)的二極管V1不會因此導(dǎo)通，所以負(fù)載不會有電流通過。當(dāng)功率開關(guān)晶體管的VT導(dǎo)通斷開的時后，變壓器的次級繞組以輸出電壓U0可以為負(fù)載提供電壓，并且會對變壓器進(jìn)行消磁口V1-TCNiJCN2CRU0VT.圖2.1反激開關(guān)電源電路2。1。1主電路設(shè)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;學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS每個工頻周期內(nèi)電壓變化。(2)設(shè)計開關(guān)頻率fs,最大占空比Dmax=0。45。按照要求設(shè)定開關(guān)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。PinmaxRomax7eff

24、iciency|avgmaxPinmax/VDCmax|peak2|avgmax/D(3)設(shè)計反激變壓器根據(jù)最大峰值電流，確定原邊的電感量:Pinmax2Q5LmLpeakfS根據(jù)經(jīng)驗選定磁芯尺寸，計算原邊匝數(shù):NpLmLpeak/AeBmaxAe是磁芯截面積，Bmax是設(shè)計的最大磁通密度。根據(jù)電感量和匝數(shù)，設(shè)計氣隙。根據(jù)原邊開關(guān)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(diào)整率，有時候需要調(diào)整變壓器原邊的匝數(shù)(4)開關(guān)管選擇：功率MOSFET考慮開關(guān)管電壓應(yīng)力；開關(guān)管電流應(yīng)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(fù)二極管；計算二極管的耐壓：VdVdcmaxNs/NpV

25、。3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(yīng)力，紋波要求，選擇電解電容(7)RCD吸收電路學(xué)士學(xué)位論文BACHELORSTHESIS圖2.2RCD吸收電路考慮問題點：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：Psnuber2,Vc/RMOSEFT關(guān)斷時，當(dāng)Vds超過RCD緩沖電路中的電容兩端的電壓VsiH，緩沖二極管導(dǎo)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(guān)周期內(nèi)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。吸收電路消耗的電能可由下式計算得：2VSNVSNVRO2VSN1pe

26、akPSND3fSLlkIdsRsn22。2控制電路設(shè)計在開關(guān)電源電路中的設(shè)計中，比較多的是采用負(fù)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(zhǔn)確度的作用。所以開關(guān)電源的主電路以及它的反饋控制電路則構(gòu)成了自動控制系統(tǒng)，它的經(jīng)典結(jié)構(gòu)如下圖2。3所示。本電路中控制電路的設(shè)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(xué)術(shù)上我們又稱它為回饋，它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)基本概卜中不可或缺的一種。反饋主要是在無線技術(shù)中產(chǎn)生的，后來它成為研究各個領(lǐng)的自動調(diào)節(jié)的重要原理依據(jù)之一。反饋本質(zhì)上說就是被控制過程對控機構(gòu)反作學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS用過程，這樣一

27、中反作用會影響系統(tǒng)的本來過程或者結(jié)果.在日常生產(chǎn)生活中人們可以通過反饋的概念了解各種復(fù)雜系統(tǒng)的原理和動態(tài)機制結(jié)構(gòu)，從而揭示了不同物質(zhì)之間運動的相互聯(lián)系、相互作用。反饋包括負(fù)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(biāo)間的的誤差降低，從而使系統(tǒng)更加穩(wěn)定；負(fù)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(fù)反饋的研究是主要的，它是控制論中的核心關(guān)鍵問題。在開關(guān)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

28、要影響放大電路的交流特性，比如帶寬、增益、輸入輸出電阻等。人們通常把負(fù)反饋分為四種狀態(tài)：壓用負(fù)反饋、壓并負(fù)反饋、流用負(fù)反饋、流并負(fù)反饋這四種狀態(tài)。在電路設(shè)計中應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)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。圖2。3閉環(huán)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)10學(xué)士學(xué)位論文BAC

29、HELOFRSTHESIS3。開關(guān)電源仿真設(shè)計3。1開關(guān)電源仿真分析K3寺Goa圖3。1,5V1A開關(guān)電源仿真圖4i7開關(guān)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(jìn)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(jié)果如圖3.2和3。3.圖3.2輸出電壓波形圖11學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS4開關(guān)電源的設(shè)計4。1電路工作原理該電路由開關(guān)電源和輸出電路兩部分組成.當(dāng)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

30、工作電流，這是三極管Q1開始導(dǎo)通三極管Q1開始工作，Q1的集電級電流線性增長.而這時變壓器L2中可以感應(yīng)出三極管Q1為正反饋，其中基級為正級，發(fā)射級為負(fù)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(dá)到飽和狀態(tài)，與此同時，由于電容C3在感應(yīng)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(yīng)出三極管Q1基級為負(fù)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

31、步驟。經(jīng)過變壓器處理的電壓在L3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(fù)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(dāng)因為負(fù)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(fù)載能力減弱，這會使得輸出電

32、壓變得很小。與此同時，因為三極管Q2電壓減小，它會進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài).這樣三極管Q1的電壓會變大，負(fù)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(shè)計的電路具有過流過載保護(hù)功能。具體地說就是當(dāng)負(fù)載過大或者負(fù)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?fàn)顟B(tài)，沒有輸出，防止由于負(fù)載太大引起的損壞.12zgx學(xué)士學(xué)位論文七絲夕BACHELOFRSTHESIS4.2 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560aR314電

33、阻1KQR4,R515電角單電容400V/2o2uFC116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T1118USB雨座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(shè)備，自助取款機中。在家電中用的也比較多，列如電風(fēng)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

34、們前端與負(fù)載完全隔離，實現(xiàn)光電隔離。其根本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(shè)計：1213學(xué)士學(xué)位論文BACHELOFRSTHESIS圖4.1,PC817內(nèi)部結(jié)構(gòu)pc817c在開關(guān)電源電路中也有著比較重要的作用，主要是是起到開關(guān)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pwr®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(yán)重危害！所以pc817c在開關(guān)電源中主要的作用是起到光電隔離13.PC817參數(shù)如表42表42PC817參數(shù)圖參數(shù)符號額定值單位正向電流IF50mA輸入

35、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軸出r發(fā)射極集電極電壓Veco6V集電極電流IC50MV集電極功耗jPC150MW總功耗ptot200MW隔離電壓Viso5000Vrms工作溫度Topr30to+100°C存儲溫度Tstg50to+200°C焊接溫度Tsol260°C圖2光耦PC817應(yīng)用電路圖PC琳圖4:14BACHELOFRSTHESIS學(xué)士學(xué)位論文4.4 開關(guān)電源電路分析在現(xiàn)在科學(xué)中開關(guān)電源主要是由濾波整流電路、功率調(diào)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

36、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(jìn)行第一次整流濾波|14:比較取樣電路的作用一方是面從輸出端取樣電壓，和我們設(shè)定的值進(jìn)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(hù)電路檢測電路提供保護(hù)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(yuǎn)程啟動，它為保護(hù)電路和控制電路（PWM1芯片）工作提供開關(guān)電源集成控制器多位脈寬調(diào)制型信號，最早的脈寬調(diào)制型一般都是電壓調(diào)制型，電壓調(diào)制型指的是的是如果瞬時響應(yīng)不理想，對電路會產(chǎn)生負(fù)面作用.電流控制型脈寬調(diào)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(chǎn)的電流控制型脈寬調(diào)制器種類和數(shù)量等比較多且質(zhì)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(guān)技術(shù)，目前國外廠家生產(chǎn)的諧振集成控制器使開關(guān)電源的工作頻率已可以達(dá)到1MHz開關(guān)電源集成控制器的功能決定了開關(guān)電源整機使用元器件的多少，電路設(shè)計的復(fù)雜程度，直接影響著開關(guān)電源的可靠性及性能15：