河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1前言隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展 ， 電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛 ， 電子設(shè)備的種類也越來越多 ， 電子設(shè)備與人們的工作 、 生活的關(guān)系日益密切 。 任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源 ， 它們對電源的要求也越來越高 。 電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕 、 薄 、 小和高效率為發(fā)展方向 。 傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源 。 這種傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源技術(shù)比較成熟 ， 并且已有大量集成化的線性穩(wěn)壓電源模塊，具有穩(wěn)定性能好、輸出紋波電壓小、使用可靠等優(yōu)點(diǎn) 。但通用都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器 。 由于調(diào)整工作在線性放大狀態(tài) ， 為了保證輸出電壓穩(wěn)定 ， 其集電極與發(fā)射極之間必須承受較大的電壓差，導(dǎo)致調(diào)整管功耗較大，電源效率很低，一般只有 45%左右 。 另外 ， 由于調(diào)整管上消耗較大的功率 ， 所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器 ， 很難滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的要求 。 20世紀(jì) 50年代 ， 美國宇航局以小型化 、 重量輕為目標(biāo) ， 為搭載火箭開發(fā)了開關(guān)電源 。 在近半個多世紀(jì)的發(fā)展過程中 ， 開關(guān)電源因具有體積小 、 重量輕 、 效率高 、 發(fā)熱量低 、 性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而逐漸取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的連續(xù)工作電源 ， 并廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中 。 20世紀(jì) 80年代，計(jì)算機(jī)全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代。 20世紀(jì) 90年代，開關(guān)電源在電子、電器設(shè)備、家電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期。 隨著超大規(guī)模集成芯片尺寸的不斷減小 ， 電源的尺寸與微處理器相比要大得多 ； 而航天 、 潛艇 、 軍用開關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備 (如手提計(jì)算機(jī) 、移動電話等 )更需要小型化 、 輕量化的電源 。 因此 ， 對開關(guān)電源提出了小型輕量要求 ， 包括磁性元件和電容的體積重量也要小 。 此外 ， 還要求開關(guān)電源效率要更高 ， 性能更好 ， 可靠性更高等 。 這一切高新要求便促進(jìn)了開關(guān)電源的不斷發(fā)展和進(jìn)步。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2目錄第一章設(shè)計(jì)思路及要求 .31.1設(shè)計(jì)要求 .31.2設(shè)計(jì)任務(wù) .31.3設(shè)計(jì)思路 .3第二章電路環(huán)節(jié)的基本知識 .52.1整流電路 .52.2濾波電路 .82.3并聯(lián)穩(wěn)壓電路 .122.4自激振蕩電路 .162.5變壓器 .19第三章 穩(wěn)壓電源的工作原理及性能指標(biāo) .203.1穩(wěn)壓電源的工作原理 .203.2穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo) .203.3開關(guān)電源的基本工作原理 .223.4開關(guān)電源的種類選擇 .243.5電路的設(shè)計(jì) .283.6保護(hù)電路的設(shè)計(jì) .333.7元器件明細(xì)表 .35第四章 心得體會 .37第五章 參考資料 .38河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3第一章設(shè) 計(jì)思路及要求1.1設(shè)計(jì) 要求1.輸出功率： 120W。2.輸出電壓： (1)115V(2)24V(3)8V(4)5V四路電壓。3.具有次級負(fù)載過載保護(hù)、過壓保護(hù)等。1.2設(shè)計(jì) 任務(wù)1.熟悉有關(guān)資料。2.電路設(shè)計(jì)。(1)電路框圖： 2號圖紙 1張。(2)電路原理圖： 2號圖紙 1張。(3)單元電路： A4紙 2張。3.編寫設(shè)計(jì)說明書，約 15000字。(1)設(shè)計(jì)思想與方案論證。(2)系統(tǒng)工作原理說明 :關(guān)于并聯(lián)自激型穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu) 、 原理與使用方法 ， 請查閱有關(guān)資料。 (3)電路計(jì)算。(4)電路元器件計(jì)算與選擇。(5)元器件明細(xì)表。4.計(jì)算機(jī)打印說明書。1.3設(shè)計(jì) 思路并聯(lián)自激型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)我首先想到的是開關(guān)穩(wěn)壓電源 ， 在穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)上加上自激振蕩電路和保護(hù)電路。其中穩(wěn)壓電源有整流電路、濾波電路 、穩(wěn)壓電路組成 。 經(jīng)整流濾波后輸出的直流電壓 ， 雖然平滑程度較好 ， 但其穩(wěn)定性仍比較差。其原因主要有以下幾個方面：1、 由于輸入電壓不穩(wěn)定 （ 通常交流電網(wǎng)允許有 10的波動 ） ， 而導(dǎo)致整流濾波電路輸出直流電壓不穩(wěn)定。2、 由于整流濾波電路存在內(nèi)阻 ， 當(dāng)負(fù)載變化時 ， 引起負(fù)載電流發(fā)生變化 ，使輸出直流電壓發(fā)生變化。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院43、 由于電子元件 （ 特別是導(dǎo)體器件 ） 的參數(shù)與溫度有關(guān) ， 當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，引起電路元件參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生變化。4、 整流濾波后得到的直流電壓中仍然會有少量紋波成份 ， 不能直接供給那些對電源質(zhì)量要求較高的電路。所以 ， 經(jīng)整流濾波后的直流電壓必須采取一定的穩(wěn)壓措施才能適合電子設(shè)備的需要。常用的直流穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路兩種類型。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院5第二章電 路環(huán)節(jié)的基本知 識2.1整流 電路2.1.1整流電路的分類根據(jù)整流技術(shù)的應(yīng)用和具體電路，我們將變流技術(shù)分成如下幾類： 單相半波整流單相全波整流 不可控整流單相橋式整流 單相整流單相半波可控整流 單相橋式半控整流 可控整流單相橋式全控整流 半導(dǎo)體整三相零式整流 不可控整流三相橋式整流 三相整流三相半控橋 可控整流三相全控橋上面的分類只是按照應(yīng)用最多的情況進(jìn)行的分類 ， 實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)較上面的要多 。 比如六相整流 、 十二相整流等等 。 由于這些電路在勵磁系統(tǒng)中應(yīng)用的較少 ， 我們在分類時就沒有將他們列入 。 實(shí)際上 ， 在早期的模擬式自動勵磁調(diào)節(jié)器的電壓測量回路中 ， 為了保證測量電壓的紋波系數(shù) ， 六相和十二相整流電路應(yīng)用的還是很普遍的，只是現(xiàn)代微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器采用交流電壓采樣方式以后 ，對測量電壓的紋波要求相對降低了而不怎么采用了。2.1.2單相整流電路1.單相半波整流電路單相半波整流電路接線圖及波形圖見 2.1河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院6單相半波整流是半導(dǎo)體變流技術(shù)中最基本的電路 。 他是利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電最基本的方法。由于二極管的單向?qū)щ娦?，變壓器二次電壓只有正方向電流才能夠通過二極管而施加到負(fù)載上 ， 而負(fù)方向由于二極管的阻斷作用而不能施加到負(fù)載上 ， 因此 ， 負(fù)載上獲得的平均電壓僅為變壓器二次電壓的一半 。 由于存在二極管導(dǎo)通壓降和變壓器二次繞組的壓降 ， 故電路中：245.0 UUd =由于在電路的輸出側(cè)裝有濾波電容器 ， 負(fù)載上的最高電壓將可以達(dá)到變壓器二次電壓 的峰值電壓，即 22uud = ；同時， 由于電容器的放 電作用，在變壓 器二次電壓下降時 ， 負(fù)載上的電壓并不隨二次電壓下降而下降 ， 而是由電容器的放電曲線所決定 。 單相半波整流電路的波形圖見 2.2。 圖中 ： 蘭色曲線為變壓器二次電壓 ， 紅色曲線為無濾波電容器時的整流輸出電壓 ， 棕色曲線為有濾波電容器時負(fù)載上的電壓。 當(dāng)整流二極管換為可控硅 ， 電路變化為可控單相整流電路時 ， 負(fù)載上的平均整流電壓由 ： 2cos145.0)(sin221 22 += UttdUUd 式?jīng)Q定。式中： U2 變壓器二次繞組電壓的有效值； 移相角。由式可以看出，當(dāng) 改變時，負(fù)載上獲得的平均整流電壓會有不同的值。2.單相全波整流單相全波整流電路接線圖及波形圖見圖 2.3。ZBI2 e2e1 e2 c Ifz Rfz Ud tUd=0.45U2 圖 一 （ a） 單 相 半 波 整 流 電 路 原 理 圖 圖 一 （ b） 單 相 半 波 整 流 電 路 波 形 圖e2、 Ud2圖 2.1 圖 2.2河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7在變壓器副邊電壓的正半周 ， 二極管 D1處于正向偏置而 D2處于反向偏置狀態(tài) ， D1在正向電壓的作用下導(dǎo)通 ， D2在反向電壓的作用下截止 ， 負(fù)載上獲得 e21電壓 ； 在變壓器副邊電壓的負(fù)半周 ， 二極管 D1處于反向偏置狀態(tài) ， 而 D2處于正向偏置狀態(tài)， D2在正向電壓的作用下導(dǎo)通， D1在反向電壓的作用下截止，負(fù)載上獲得 e22電壓。負(fù)載上的電壓波形如圖 2b中棕色曲線。與單相半波整流電路相比 ， 全波整流的輸出要多一個波 ， 因此 ， 輸出電壓也較半波要高一倍，故： Uc=0.9U2與單相半波一樣 ， 在有濾波電容器時 ， 負(fù)載上的最高電壓為變壓器二次電壓的峰值，使用中應(yīng)當(dāng)特別注意。 3.單相橋式整流單相橋式整流是實(shí)際應(yīng)用最多的單相整流電路 。 電路接線見圖 3。 在電路中 ，四只整流管組成橋式整流 。 在變壓器二次電壓的正半周 ， 電流通過 D1 Rfz D2 W2形成 通路，而 在負(fù)半 周，電流 通過 D3 Rfz D4 W2形成 通路，負(fù) 載上電壓波形見圖 2.6棕色曲線。與全波整流一樣，橋式整流電路的平均輸出電壓：Ud=0.9U2當(dāng)有濾波電容器時，負(fù)載上的最高電壓為變壓器二次電壓的峰值。ZB e1 e21 c RfzUd e21Ifz Ude22 tUd=0.9U2圖 2a 單 相 全 波 整 流 電 路 原 理 圖圖 2b 單 相 全 波 整 流 電 路 波 形 圖 e2、 Ude222圖 2.3 圖 2.4河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院8當(dāng)整流管換為可控硅時 ， 橋式整流可以很方便地變換為可控整流 。 單相橋式可控整流電路的輸出電壓由：2cos19.0 2 += UUd 決定。當(dāng)可控整流橋接入感性負(fù)載時 ， 由于電感電流不能突變 ， 在可控硅關(guān)斷期內(nèi) ，必須在負(fù)載兩端接入續(xù)流二極管以保持電感電流的通路 ， 以防止可控硅關(guān)斷時在電感負(fù)載兩端產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓和可控硅能夠換相導(dǎo)通。2.2濾波 電路2.2.1濾波電路的分類電容濾波電感濾波RC濾波 濾波電路LC濾波兀型濾波交流電經(jīng)過二極管整流之后 ， 方向單一了 ， 但是大小還是處在不斷地變化之中。要把脈動直流變成波形平滑的直流，還需要再做一番 “ 填平取齊 ” 的工作 ，I2 e2ZB UdD1 D3 e1 e2 c tIfz Rfz UdD4 D2Ud=0.9U2 單 相 橋 式 全 波 整 流 電 路 波 形 圖e2、 Ud2單 相 橋 式 全 波 整 流 電 路 原 理 圖圖 2.5 圖 2.6河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院9這便是濾波 。 換句話說 ， 濾波的任務(wù) ， 就是把整流器輸出電壓中的波動成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。2.2.2電容濾波電容濾波電路圖 2.7，電容濾波電路是利用電容的充放電原理達(dá)到濾波的作用。在脈動直流波形的上升段，電容 C1充電，由于充電時間常數(shù)很小，所以充電速度很快；在脈動直流波形的下降段，電容 C1放電，由于放電時間常數(shù)很大，所以放電速度很慢。在 C1還沒有完全放電時再次開始進(jìn)行充電。這樣通過電容 C1的反復(fù)充放電實(shí)現(xiàn)了濾波作用。濾波電容 C1兩端的電壓波形圖 2.8選擇濾波電容時需要滿足下式的條件：2.2.3電感濾波電感濾波電路圖見圖 2.9。電感濾波電路是利用電感對脈動直流的反向電動勢來達(dá)到濾波的作用 ， 電感量越大濾波效果越好 。 電感濾波電路帶負(fù)載能力比較好，多用于負(fù)載電流很大的場合。圖 2.7 圖 2.8河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院10濾波電路是直流電源的重要組成部分，它一般是由電容等儲能元件組成 ， 用來濾除單向脈動電壓中的諧波分量，從而得到比較平滑的直流電壓。圖 2.10所示為橋式整流簡單 RC濾波電路。由圖可以看出，濾波電容 C并聯(lián)于整流電路的輸出端，即 C與 RL并聯(lián)，整流電路的負(fù)載為容性。其工作原理為：設(shè) t=0時接通電源 ， 當(dāng) 2v由零逐漸上升時 ， 二極管 D1、 D3導(dǎo)通 ， D2、 D4截止 ， 電流方向如圖中 箭頭所示 。電流 一路流過 負(fù)載 RL，一 路向電容 C充電 ，充電極 性為上 正、下負(fù) 。 由于電源內(nèi)阻及二極管導(dǎo)通電阻均很小 ， 即充電時間常數(shù)很小 ， 所以充電進(jìn)行的很 快， C兩端的電 壓隨 2v很快上升 到峰值，即 mc Vv 2 。當(dāng) 2v 由峰值開 始下降時，充電過程結(jié)束。圖 2.10橋式整流電容濾波的原理電路 圖 2.11工作波形由于 電容 C兩端 的電 壓 cv 2v ，這 時， 四 只二 極管 均被 反偏截 止， 電容 C向負(fù)載 RL放電，從而使通過負(fù)載 RL的電流得以維持。放電時間常數(shù) RLC取值愈大 ，RL兩端的電壓下降愈緩慢 ， 輸出波形愈平滑 ， 直到下一個半周到來 ， 且 2v cv時 ，D2、 D4才正偏道通（ D1、 D3仍截止），放電過程結(jié)束， 2v又開始給 C充電。如此周而復(fù)始的充電、放電，在負(fù)載 RL上便得到如圖 2.11所示的輸出電壓。圖 2.9河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院112.2.5LC濾波電路與 RC濾波電路相對的還有一種 LC濾波電路，這種濾波電路綜合了電容濾波電路紋波小和電感濾波電路帶負(fù)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。其電路圖見圖 2.122.2.6兀型濾波電路為了 提高濾 波效果， 在電容 C之后 ，我們 再增加一 節(jié) RC低通 電路。 這樣組成的濾波電路稱之謂兀型 RC濾波電路 ， 如 2.13所示 。 經(jīng)過 C1濾波后的電壓 Iv包含直 流分量)(AVIV 和交 流分量， 假設(shè)交 流分量主 要用基 波分量最 大值 mIV1 表示 ，則可求得輸出電壓 Ov 的直流分量和交流分量分別為：)()( AVILLAVO VRRRV += （ 1）mILLmO VCR CRRRV 122221 )1(1 += （ 2）圖 2.13兀型 RC濾波電路式中 R =R RL , 為整 流輸出電 壓基波 的角頻率 ，由（ 2）式 知，為了 得到較好的濾波效果，應(yīng)取 21C R ，此時，式（ 2）可以簡化為mILLOm VRCRRRV 121 1 + 由（ 1）式和（ 3）式可以看出，和簡單的電容濾波電路相比較，兀型 RC濾波電路雖然直流分量衰減了 ， 但交流分量衰減更大 。 在 不變的情況下 ， C2和 R (R圖 2.12河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院12 RL)愈大 ，則 濾波 效果愈 好。 為了 使 R 值大 ，要 求 R和 RL都應(yīng) 大， 但 R增大會使輸出 直流電壓減小， C2的增大又 增大了體積和重 量?？梢娯Ｐ?RC濾波電路雖然可以減小紋波系數(shù)，但因 R上有直流壓降，外特性并沒有得到改善。2.3并聯(lián) 穩(wěn)壓 電路2.3.1硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電源1、電路原理分析 圖 2.14是硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。其中 D1是穩(wěn)壓二極管， R1是限流電阻， R2是負(fù)載 。 由于 D1與 R2是并聯(lián) ， 所以稱并聯(lián)穩(wěn)壓電路 。 此電路必須接在整流濾波電路之后，上端為正下端為負(fù)。由于穩(wěn)壓管 D1反向?qū)〞r兩端的電壓總保持固定值，所以在一定條件下 R2兩端的電壓值也能夠保持穩(wěn)定。下面我們來分析一下具體工作原理： 假設(shè)設(shè)輸入電壓為 UI， 當(dāng)某種原因?qū)е?UI升高時 ， UD1相應(yīng)升高 ， 有穩(wěn)壓管的特性可知 UD1上升很小都會造成 ID1急劇增大 ， 這樣流過 R1上的 IR1電流也增大， R1兩端的電壓 UR1會上升， R1就分擔(dān)了極大一部分 UI升高的值， UD1就可以保持穩(wěn)定 ， 達(dá)到負(fù)載上電壓 UR2保持穩(wěn)定的目的 。 這個過程可用下面的變化關(guān)系圖表示：UI UD1 ID1 IR1 UR1 UD1相反的，如果 UI下降時，可用下面的變化關(guān)系圖表示：UI UD1 ID1 IR1 UR1 UD1圖 2.14河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院13通過前面的分析可以看出 ， 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中 ， D1負(fù)責(zé)控制電路的總電流 ，R1負(fù)責(zé)控制電路的輸出電壓，整個穩(wěn)壓過程由 D1和 R1共同作用完成。2、元件選擇 下面我們來看看已知負(fù)載電壓 UR1和負(fù)載電流 IR1時如何設(shè)計(jì)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。（ 1）初選穩(wěn)壓管 D1一般情況下，可以按照 UD1 UR2和 ID1 （ IR2） max來初步選定穩(wěn)壓管 D1，如果負(fù)載有可能開路則應(yīng)選擇（ ID1） max （ 2 3）（ IR2） max，這是因?yàn)楫?dāng)負(fù)載時所有電流全部都會流過 D1，所以 ID1應(yīng)該適當(dāng)選擇大一點(diǎn)。（ 2）選定輸入電壓一般可選擇 UI（ 2 3） UR2（ 3）選定限流電阻 R1R1（ UI UR2） /（ ID1 IR2）但是需要考慮兩種極限情況：當(dāng) UI最大 ， 且負(fù)載開路時 （ 即 IR2 0） ， 流過 D1的電流最大 。 為了不超過 D1的最大允許電流（ ID1） max，需要有足夠大的電流電阻，否則會燒壞 D1。 則R1需要滿足：R1（ UI） max UR2） /ID1） max當(dāng) UI最小，且負(fù)載電流最大時，流過 D1的電流最小。為了保證此時 D1能夠工作在擊穿區(qū)起到穩(wěn)壓的作用，要有一定的電流流過 D1，一般取 5mA 10mA。則 R1需要滿足：R1N1時 ， 其感應(yīng)電動勢要比初級所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器：當(dāng) N2N2， V1V2，該 變壓 器為 降壓變壓器 .反之則為升壓變壓器 .河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院21第三章 穩(wěn)壓電源的工作原理及性能指標(biāo)3.1穩(wěn)壓 電源 的工 作原理 穩(wěn)壓 電源 的工 作原理 穩(wěn)壓 電源 的工 作原理 穩(wěn)壓 電源 的工 作原理 直流 穩(wěn)壓電源 一般由 電源變壓 器，整 流濾波電 路及穩(wěn) 壓電路所 組成。 變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。 整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。 經(jīng)濾波后 ， 穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出 。 本設(shè)計(jì)主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過 220V50HZ交流電壓經(jīng)電源變壓器降壓后 ，通過 橋式 整流 VD1 VD2整流 成直 流電 再經(jīng)過 濾波 電容 C1平滑 直流 電， 減少直流 電紋波系 數(shù)。最 后，通過 三端集 成穩(wěn)壓器 CW7824穩(wěn)壓 ，將輸出 電壓穩(wěn) 定在 24V左右。圖 3.1穩(wěn)壓電源 框架圖3.2穩(wěn)壓 電源 的主 要指標(biāo) 穩(wěn)壓 電源 的主 要指標(biāo) 穩(wěn)壓 電源 的主 要指標(biāo) 穩(wěn)壓 電源 的主 要指標(biāo) 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓 、 輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等 ； 另一種是質(zhì)量指標(biāo) ， 用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度 ， 包括穩(wěn)壓系數(shù) 、 輸出電阻 、 溫度系數(shù)及紋波電壓等 。 這些質(zhì)量指標(biāo)的含義，可簡述如下： 3.2.1.穩(wěn)壓器質(zhì)量指標(biāo)（ 1）電壓調(diào)整率 SV河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院22電壓調(diào)整率是表征穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標(biāo) ， 又稱為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù) ， 它表征當(dāng)輸入電壓 VI 變化時穩(wěn)壓器輸出電壓 VO穩(wěn)定的程度 ， 通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對變化的百分比）（ %100 OOIVVV 表示。（ 2）電流調(diào)整率 SI電流調(diào)整率是反映穩(wěn)壓器負(fù)載能力的一項(xiàng)主要自指標(biāo)，又稱為電流穩(wěn)定系數(shù) 。 它表征當(dāng)輸入電壓不變時 ， 穩(wěn)壓器對由于負(fù)載電流 （ 輸出電流 ） 變化而引起的輸出電壓的波動的抑制能力 ， 在規(guī)定的負(fù)載電流變化的條件下 ， 通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的白分比來表示穩(wěn)壓器的電流調(diào)整率（ %100OOVV ）（ 3）紋波抑制比 SR紋波抑制比反映了穩(wěn)壓器對輸入端引入的市電電壓的抑制能力 ， 當(dāng)穩(wěn)壓器輸入和輸出條件保持不變時，穩(wěn)壓器的紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰 -峰值與輸出紋波電壓峰 -峰值之比表示，一般用分貝數(shù)表示，但是有時也可以用百分?jǐn)?shù)表示，或直接用兩者的比值表示。 （ 4）溫度穩(wěn)定性集成穩(wěn)壓器的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的穩(wěn)壓器工作溫度 Ti 最大變化范圍內(nèi) （ Tm in Ti Tm ax ） 穩(wěn)壓器輸出電壓的相對變化的百分比值 （ %100OOVV ） / T。3.2.2.穩(wěn)壓器的工作指標(biāo)穩(wěn)壓器的工作指標(biāo)是指穩(wěn)壓器能夠正常工作的工作區(qū)域 ， 以及保證正常工作所必須的工作條件，這些工作參數(shù)取決于構(gòu)成穩(wěn)壓器的元件性能。 （ 1）輸出電壓范圍符合穩(wěn)壓器工作條件情況下 ， 穩(wěn)壓器能夠正常工作的輸出電壓范圍 ， 該指標(biāo)的上限 是由最大輸入電 壓和最小輸入 -輸出電 壓差所規(guī)定，而 其下限由穩(wěn)壓器 內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值決定。 （ 2）最大輸入 -輸出電壓差該 指標(biāo) 表征 在保 證 穩(wěn)壓 器正 常工 作 條件 下穩(wěn) 壓器 所 允許 的最 大輸 入 輸 出之間的電壓差值，其值主要取決于于穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。（ 3）最小輸入 -輸出電壓差河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院23該指標(biāo)表征在保證穩(wěn)壓器正常工作條件下 ， 穩(wěn)壓器所需的最小輸入輸出之間的電壓差值。（ 4）輸出負(fù)載電流范圍 輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍 ， 在這一電流范圍內(nèi) ， 穩(wěn)壓器應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范征所給出的指標(biāo)。 3.極限參數(shù)（ 1）最大輸入電壓 該電壓是保證穩(wěn)壓器安全工作的最大輸入電壓。（ 2）最大輸出電流 是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。3.3開關(guān) 電源 的基 本工作 原理3.3.1開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路原理框圖開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路原理框圖如圖 3.2所示。AC DC比較器脈寬 取樣器振蕩器 基準(zhǔn)電輸入 整流濾波功率 轉(zhuǎn)換電路高頻變 壓器 輸出整 流濾波控 制電路圖 3.2開關(guān)電源電路框圖交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后 ， 變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓通過功率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波 ， 最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。 反饋控制電路為脈沖寬度調(diào)制器 ， 它主要由取樣器 、 比較器 、 振蕩器 、 脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成 。這部分電路目前己集成化 ， 制成了各種開關(guān)電源專用集成電路 。 控制電路用來調(diào)河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院24整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 3.3.2調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理開關(guān)穩(wěn)壓電源按控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種 。 在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電 源電路中 ，絕大 多數(shù)為脈 寬調(diào)制 型 ,即為 PWM技術(shù) 。 PWM技術(shù) ，全稱脈 沖寬度調(diào)制（ PulsewidthModulation,PWM）技術(shù)，是通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制來等效地獲得所需波形 （ 含形狀和幅值 ） 的 。 PWM控制技術(shù)主要是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù) ， 廣泛應(yīng)用在從事測量 、 通信到功率控制與變換的諸多領(lǐng)域 。 PWM開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理就是在輸入電壓 、 內(nèi)部參數(shù)以及外接負(fù)載變化的情況下 ， 控制電路通過被控信號與基準(zhǔn)信號的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋 ， 調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件的導(dǎo)通脈沖寬度 ， 使得開關(guān)電源的輸出電壓被控制信號穩(wěn)定。 調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的控制原理如圖 3.3所示。對于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓 Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓 Uo可由公式 (3.1)計(jì)算：Uo=UM* T1/T公式 (3.1)式中 Um 矩形脈沖最大電壓值； T 矩形脈沖周期； T1 矩形脈沖寬度。當(dāng) Um與 T不變 時，直 流平均電 壓 Uo將與 脈沖寬 度 T1成正 比。這 樣，只要設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的 。圖 3.3脈寬調(diào)制式開關(guān)電源控制原理圖河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院253.4開關(guān) 電源 的種 類選擇開關(guān)型穩(wěn)壓電源的種類很多 ， 分類方法也有多種 。 從推動功率管的方式來分可分為自激式和它激式 ， 在自激式開關(guān)電源中由開關(guān)管和高頻變壓器構(gòu)成正反饋環(huán)路來完成自激振蕩 ;它激式開關(guān)穩(wěn)壓電源必須附加一個振蕩器，振蕩器產(chǎn)生的開關(guān)脈沖加在開關(guān)管上 ， 控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截至 。 按開關(guān)管的個數(shù)及連接方式可分為單端式 、 推挽式 、 半橋式和全橋式等 。 按開關(guān)管的連接方式 ， 開關(guān)電源分為串聯(lián)型與并聯(lián)型開關(guān)電源 ， 串聯(lián)型開關(guān)電源的開關(guān)管是串聯(lián)在輸入電壓與輸出負(fù)載之間的，屬于降壓式穩(wěn)壓電路 ;而并聯(lián)型開關(guān)電源的開關(guān)管是并聯(lián)在開關(guān)電源之間的，屬于升壓式電路。 1.單端反激式開關(guān)電源單端反激式開關(guān)電源的典型電路如圖 3.4所示 。 電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè) 。 所謂的反激 ， 是指當(dāng)開關(guān)管 VT1導(dǎo)通時 ，高頻變壓器 T初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管 VD1處于截止?fàn)顟B(tài) ，副邊上沒有電流通過 ， 能量儲存在高頻變壓器的初級繞組中 。 當(dāng)開關(guān)管 VT1截止時 ， 變壓器 T副邊上的電壓極性顛倒 ， 使初級繞組中存儲的能量通過 VD1整流和電容 C濾波后向負(fù)載輸出。單端反激式開關(guān)電源電路簡單、所用元件少，輸出與輸入間有電氣隔離 ， 能方便的實(shí)現(xiàn)單路或多路輸出，開關(guān)管驅(qū)動簡單，可通過改變高頻變壓器的原 、 副邊繞組匝比使占空比保持在最佳范圍內(nèi) ， 且有較好的電壓調(diào)整率 。 其輸出功率 為20 100W。 它也有其一定的缺點(diǎn) ， 如開關(guān)管截止期間所受反向電壓較高 ， 導(dǎo)通期間流過開關(guān)管的峰值電流較大 。 但這可以通過選用高耐壓 、 大電流的高速功率器件 ， 在輸入和輸出端加濾波電路等措施加以解決 。 單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān) 管 VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍 ， 工作頻率 在 20 200kHz之間。圖 3.4單端反激式開關(guān)電源河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院262.單端正激式開關(guān)電源 單端正激式開關(guān)電源的典型電路如圖 3.5所示 。 這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管 VT1導(dǎo)通時 ,VD2也導(dǎo)通，這時電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量 ， 濾波電感 L儲存能量 ： 當(dāng)開關(guān)管 VT1截止時 ， 電感 L通過續(xù)流二極管 VD3繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管 VD1，它可以將開關(guān)管 VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時問應(yīng)相等 ，所以電路中脈沖的占空比不能大于 50%。由于這種電路在開關(guān)管 VT1導(dǎo)通時 ， 通過變壓器向負(fù)載傳送能量 ， 所以輸出功率范圍大，可輸出 50 200W的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，因此這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。圖 3.5單端正激式開關(guān)電源3.自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源 自激 式開關(guān) 穩(wěn)壓電源 的典型 電路如圖 3.6所示 。當(dāng)接 入電源后 在 R1給開 關(guān)管 VT1提供啟動電流 ， 使 VT1開始導(dǎo)通 ， 其集電極電流 Ic在 L1中線性增長 ， 在L2中感 應(yīng)出使 VT1基極 為正， 發(fā)射極為 負(fù)的正 反饋電壓 ，使 VT1很快 飽和。 與此同時 ， 感應(yīng)電壓給 C1充電 ， 隨著 C1充電電壓的增高 ， VT1基極電位逐漸變低 ，致使 VT1退出飽和區(qū) ， Ic開始減小 ， 在 L2中感應(yīng)出使 VT1基極為負(fù) 、 發(fā)射極為正的電壓 ， 使 VT1迅速截止 ， 這時二極管 VD1導(dǎo)通 ， 高頻變壓器 T初級繞組中的儲能 釋放給負(fù) 載。在 VT1截止 時， L2中沒 有感應(yīng)電 壓，直 流供電輸 人電壓 又 經(jīng)R1給 C1反向充電 ， 逐漸提高 VT1基極電位 ， 使其重新導(dǎo)通 ， 再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài) ， 電路就這樣重復(fù)振蕩下去 。 這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣 ， 由變壓 器河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院27T的次級繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。 自 激 式 開關(guān) 電 源 中 的 開 關(guān)管 起 著 開 關(guān) 及 振蕩 的 雙 重 作 用 ，也 省 去 了 控 制 電路 。 電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài) ， 具有輸入和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn)。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。圖 3.6自激式開關(guān)電源4.推挽式開關(guān)電源 推挽式開關(guān)電源的典型電路如圖 3.7所示 。 它屬于雙端式變換電路 ， 高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè) 。 電路使用兩個開關(guān)管 VT1和 VT2， 兩個開關(guān)管在外激勵方波信號的控制下交替的導(dǎo)通與截止 ， 在變壓器 T次級繞組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個開關(guān)管容易驅(qū)動 ， 主要缺點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在 100 500W范圍內(nèi)。圖 3.7推挽式開關(guān)電源5.降壓式開關(guān)電源 降壓式開關(guān)電源的典型電路如圖 3.8所示 。 當(dāng)開關(guān)管 VT1導(dǎo)通時 ， 二極管 VD1截止，輸入的整流電壓經(jīng) VT1和 L向 C充電，這一電流使電感 L中的儲能增加 。當(dāng)開關(guān)管 VT1截止時，電感 L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載 RL和續(xù)流二極 管VD1釋放電感 L中存儲的能量 ， 維持輸出直流電壓不變 。 電路輸出直流電壓的高河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院28低由加在 VT1基極上的脈沖寬度確定。圖 3.8降壓式開關(guān)電源6.升壓式開關(guān)電源 升壓式開關(guān)電源的穩(wěn)壓電路如圖 3.9所示 。 當(dāng)開關(guān)管 VT1導(dǎo)通時 ， 電感 L儲存能量 。 當(dāng)開關(guān)管 VT1截止時 ， 電感 L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓 ， 該電壓疊加在輸人電壓上 ， 經(jīng)二極管 VD1向負(fù)載供電 ， 使輸出電壓大于輸人電壓 ， 形成升壓式開關(guān)電源。圖 3.9升壓式開關(guān)電源7.反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源 反轉(zhuǎn) 式開關(guān) 電源的典 型電路 如圖 3.10所示 。這種 電路又稱 為升降 壓式開關(guān)電源 。 無論開關(guān)管 VT1之前的脈動直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓 ， 電路均能正常工作 。 當(dāng)開關(guān)管 VT1導(dǎo)通時 ， 電感 L儲存能量 ， 二極管 VD1截止 ， 負(fù) 載RL靠電 容 C上次 的充電電 荷供電 。當(dāng)開關(guān) 管 VT1截止 時，電感 L中的 電流繼續(xù)流通 ， 并感應(yīng)出上負(fù)下正的電壓 ， 經(jīng)二極管 VD1向負(fù)載供電 ， 同時給電容 C充電 。降壓式 、 升壓式 、 反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源的高壓輸出電路與副邊輸出電路之間沒有絕緣隔離，統(tǒng)稱為斬波型直流變換器。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院29圖 3.10反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源一般 來說， 功率很小 的電源 （ 1 100W）采 用電路 簡單、成 本低的 反激型電路較好；當(dāng)電源功率在 100W以上且工作環(huán)境干擾很大、輸入電壓質(zhì)量惡劣、輸出短 路頻繁時 ，則應(yīng) 采用正激 型電路 ；對于功 率大于 500W、工 作條件較 好的電源 ， 則采用半橋或全橋電路較為合理 ； 如果對成本要求比較嚴(yán) ， 可以采用半橋電路 ； 如果功率很大 ， 則應(yīng)采用全橋電路 ； 推挽電路通常用于輸入電壓很低 、 功率較大的場合。 基于本設(shè)計(jì)中開關(guān)型穩(wěn)壓電源是采用全控型電力電子器件作為開關(guān) ， 利用控制開關(guān)的占空比來調(diào)整輸出電壓的新型電源，具有體積小、重量輕、噪音小 ， 以及可靠性高等特點(diǎn) 。 本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)并制作出一種額定輸出功率為 60W的通用的小功率開關(guān)電源 ， 主要采用 TOP246Y、 PC817A、 TL431等專用芯片以及其他的電路元件相配合 ， 使設(shè)計(jì)出的開關(guān)電源具有自動穩(wěn)壓功能 。 因此 ， 本設(shè)計(jì)就選擇了基于 TOP246Y的單端反激式開關(guān)電源。3.5電路 的設(shè) 計(jì)3.5.1 主電路的工作原理電路主要包括輸入整流濾波、 TOP246Y脈寬調(diào)制、高頻變壓器、電壓反饋整流濾波、輸出整流濾波等幾部分，其電路原理圖如圖 3.11所示。該電源共使用 3片集成電路： TOP246Y型 6端單片開關(guān)電源（ IC1） ；線性光耦合器 PC817A（ IC2） ； 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 TL431（ IC3） 。 電阻 R13用來從外部設(shè)定功率開關(guān)管的漏極極限電流 ， 使之略高于滿載或輸入欠壓時的漏極峰值電流 ID(PK)。這 就允許 在電源起 動過程 中或輸出 負(fù)載不 穩(wěn)定但未 出現(xiàn)飽 和的情況下 ， 采用較小尺寸的高頻變壓器 。 當(dāng)輸入直流電壓過壓時 。 R13還能自動降低最大占空比 Dmax， 對最大負(fù)載功率加以限制 。 R13為欠壓或過壓檢測電阻 ， 并能給河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院30線 路提 供電 壓 前饋 ，以 減少 開 關(guān)頻 率的 波動 。 取 R5=2M 時 ，僅 當(dāng)直 流 輸入 UI電 壓 達(dá) 到 100V時 ， 電 源 才 能 起 動 。 GX的 欠 壓 電 流 IUV=50 A， 過 壓 電 流IOV=225 A。有公式UUV=IUV R5公式 (3.2)UOV=IOV R5公式 (3.3)將 R5=2M 分 別 代 入式 （ 2） 和 式 （ 3） 中 得 到， UUV=100V（ DC） ， UOV=450V（ DC） 。 過壓 時最 大占 空 比 Dmax隨 流入 X端 的電 流 IX的 增大 而減 小， 當(dāng) IX從90 A增加 到 190 A時， 最大 占空 比 Dmax就從 78（ 對應(yīng) 于 UUV=100V）線 性地降低到 47（對應(yīng)于 375V） 。在掉電后，欠壓檢測能在 C1放電時減少輸出干擾，只要出現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)失效或者輸入電壓低于 40V的情況，都會使 -GX關(guān)閉 。 當(dāng)開關(guān)電源受到 450V以上的沖擊電壓時 ， R11同樣可使 TOP249關(guān)斷 ， 避免元器件受到損壞。由 VDZ1和 D9構(gòu)成的漏極鉗位電路，能吸收在 MOSFET關(guān)斷時由高頻變壓器初級漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù) MOSFET不受損壞。 VDZ1采用鉗位電壓為 200V的P6KE200A型瞬態(tài)電壓抑制器 。 將電容 C1電阻 R1、 R2和 VDZ1并聯(lián)后 ， 能減少鉗位損耗。選擇全頻工作方式時，開關(guān)頻率設(shè)定為 132kHz。為了減小次級繞組和輸出整流管的損耗 ， 現(xiàn)將兩路次級繞組都分成兩路 ， 每路單獨(dú)使用兩只共陰極肖特基對管 （ D1、 D2、 D3、 D4） 并聯(lián)工作 ， 輸出濾波電路由 C4、 C5、 C6、 L1、 C10、C11、 C12、 L2、 C13、 C14構(gòu)成 。 空載時 ， TOP246Y能自動降低開關(guān)頻率 ， 使得在交流 230V輸入時電源損耗僅為 520mW。 TOP246Y具有頻率抖動特性 ， 這對降低電磁干擾很有幫助。只要合理地選擇安全電容 C20和 EMI濾波器（ L3、 C21、 C22）的元件值，就能使開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁輻射符合 CISPR22（ FCCB） /EN55022B國際標(biāo)準(zhǔn)。將 C20的一端接 UI的正極，能把 TOP246Y的共模干擾減至最小。需要指出， C20和 C21、 C22都稱作安全電容，區(qū)別只是 C20接在高壓與地之間，能濾除初 、 次級耦合電容產(chǎn)生的共模干擾 ， 在 IEC950國際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為 “ Y電容 ” 。C21、 C22則接在交流電源進(jìn)線端 ， 專門濾除電網(wǎng)線之間的差模干擾 ， 被稱作 “ X電容 ” 。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院31河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院32圖 3.11120W通用開關(guān)電源電路原理河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院333.5.2輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì)精密光耦反饋電路由 PC817、 TL431等組成 。 輸出電壓 UO通過電阻分壓器 R7、R8、 R12獲得取樣電壓 ， 與 TL431中的 2.50V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生誤差電壓 ，再經(jīng)過光耦去改變 TOP246Y的控制端電流 IC，使占空比發(fā)生變化，進(jìn)而調(diào)節(jié) UO保持不變。反饋繞組的輸出電壓經(jīng) D10、 C17整流濾波后，給光耦中的接收管提供偏壓。在輸 入端先 通過 EMI濾波 器（由 L3、 C11、 C12構(gòu)成 ）來防 止電磁干 擾，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3.12所示。它能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高電源的抗干擾能力及系統(tǒng)和可靠性。圖 3.12EMI濾波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)參考與本設(shè)計(jì)類似相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料 ， 本電源就采用 AlAP-IA型的 EMI濾波 器 ， 并 合 理 選 擇 了 EMI濾 波 器 （ L3、 C11、 C12） 的 參 數(shù) 值 ： 取 L3=20mH、C11=0.1 F、 C12=0.1 F。 為更好抑制 EMI， 濾波器可采用如圖 3.9所示電路 ，其中 L1、 L2、 C1可除去差模干擾， L3、 C2、 C3可除去共模干擾。初步 濾波 之后 ，加接 單相 整流 橋，交 流輸 入電 壓最大 值為 UACImax=265V，經(jīng) 整 流 濾 波 后 得 到 其 直 流 輸 入 電 壓 最 大 值 UACImax， 由 公 式 （ 3.4） 得 到 ：UDCImax=UACImax*(1.2 1.4)=345V。 而 輸 入 整 流 橋 的 最 大 反 向 電 壓UBR=UDCImax=345V， 則 輸入 整 流橋 的 反 向擊 穿 電壓 URM應(yīng) 滿 足： URM=（ 2 3）UBR=600V。 由于電路的輸入電 流 IACImax限制 在 3.15A以下 ， 即 IACImax=3.15A。當(dāng)交流輸入電壓為固定輸入 220V時，輸入濾波電容通常與輸出額定功率 Po的值相當(dāng) ， 并且 UACImin=85V， UACImax=265V， 由公式 （ 3.4） 和 （ 3.5） 計(jì)算得 ：UDCImin=UACImin*(1.2 1.4) 公式 （ 3.4）UDCImax=UACImax*(1.2 1.4) 公式 （ 3.5）計(jì)算得到： UDCImin=110V， UDCImax=345V。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院34此處取 C20=680 F,耐壓 400V的電解電容。3.5.3基于 TOP246Y的開關(guān)電源設(shè)計(jì)利用 TOP246Y設(shè)計(jì)了一種新型單端反激式開關(guān)電源，其輸出分別為 5V、 8V、24V、 115V電路原理如圖 3.5.1所示 。 該電源設(shè)計(jì)的要求為 ： 輸入電壓范圍為交流 220V，輸出功率為 120W。由此可見，選擇 TOP246Y能夠滿足此要求。從該電路原理圖中可以看出 ， 電阻 R13用來從外部設(shè)定功率開關(guān)管的漏極極限電 流，使 之略高于 滿載或 輸入欠壓 時的漏 極峰值電 流 ID(PK)。這 就允許 在電源起動過程中或輸出負(fù)載不穩(wěn)定但未出現(xiàn)飽和的情況下 ， 采用較小尺寸的高頻變壓器 。 將 F端與 S端短接可將 TOP246Y設(shè)為全頻工作方式 ， 開關(guān)頻率為 132kHz。當(dāng)輸入直流電壓過壓時 ， R13還能自動降低最大占空比 Dmax， 對最大負(fù)載功率加以 限 制 。而 R5為 欠 壓 、過 壓 檢 測 電 阻 ，在 線 路 檢 測 端 L與 直 流 輸入 電 壓 UDCI端連接電阻 R5可進(jìn)行線路檢測，并能給線路提供電壓前饋，以減少開關(guān)頻率的波動 。 取 R5=2M 時 ， 僅當(dāng)直流輸入電壓 UDCI達(dá)到 150V時 ， 電源才能起動 。 -GX的欠壓電 流 IUV=50 A， 過壓電 流 IOV=225 A。 因此其欠壓保護(hù)工作電壓 為 150V，過壓保護(hù)工作電壓 為 450V， 即 TOP246Y在本電路中的直流電壓范圍 為 100 450V，一旦超出了該電壓范圍， TOP246Y將自動關(guān)閉。另外，空載時， TOP246Y能自動降低開關(guān)頻率 ， 使得在交流 230V輸入時電源損耗僅為 520mW。 TOP246Y具有頻率抖動特性，這對降低電磁干擾很有幫助。當(dāng)然 ， 在過壓時最大占空比 Dmax隨流入 X端的電流 IX的增大而減小 ， 當(dāng) IX從 90 A增加到 190 A時 ， 最大占空比 Dmax就從 78%（ 對應(yīng)于 UUV=100V） 線性地降低到 47%（ 對應(yīng)于 375V） 。 在掉電后 ， 欠壓檢測能在 C1放電時減少輸出干擾 ，只要出現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)失效或者輸入電壓低于 40V的情