目錄1概述111基本定義112技術(shù)指標(biāo)213目前的研究現(xiàn)狀32方案論證53正激式變換器拓?fù)浞治?31基本結(jié)構(gòu)633正激式拓?fù)浞治?331基本工作原理7332選擇電路器件的類型84輸入回路的設(shè)計(jì)1041原理電路1042設(shè)計(jì)中的模塊105整流變壓器的設(shè)計(jì)1451變壓器概述14511與變壓器相關(guān)的一些基本概念1552開關(guān)電源變壓器用料介紹1653變壓器設(shè)計(jì)18531變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)18532變壓器繞制方法196輸出回路的設(shè)計(jì)2261電感的設(shè)計(jì)2262濾波電容設(shè)計(jì)247附加電路2571軟啟動電路2572反饋控制電路2674驅(qū)動電路2774保護(hù)電路2775功率因數(shù)校正2876效率改善288設(shè)計(jì)規(guī)范2981部份零件電氣余量使用標(biāo)準(zhǔn)2982零件擺放問題2983CASE設(shè)計(jì)問題3084散熱片設(shè)計(jì)問題3085DFX的基本原則309總電路及PCB3291電路圖3292電路的PCB圖3210電源的性能測試33101效率33102輸入電壓變化，輸出電壓變化33參考文獻(xiàn)34致謝35附錄361元件清單362原理圖393原理圖的PCB圖401概述11基本定義111開關(guān)電源應(yīng)用半導(dǎo)體器件作為開關(guān)（通常是晶體管或MOSFET），將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種電源形態(tài)，并在轉(zhuǎn)變時(shí)利用自動控制穩(wěn)定輸出且有保護(hù)環(huán)節(jié)的電源稱為開關(guān)電源。與其它的電源形式相比，開關(guān)電源的體積小、效率高、重量輕、耗能低。且具有各種保護(hù)功能，目前在郵電通訊、儀表儀器、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、家用電器等等領(lǐng)域應(yīng)用效果顯著。112正激式開關(guān)電源正激式開關(guān)電源（后文都簡稱為正激式）只是開關(guān)電源的一種，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)電源可以分成不同的種類從工作性質(zhì)上分，大體上可分“硬開關(guān)”和“軟開關(guān)”兩種，硬開關(guān)就是指電子脈沖、外加控制信號強(qiáng)行對電子開關(guān)進(jìn)行“開”和“關(guān)”，那么在開關(guān)接通和關(guān)斷期間的電流和電壓的同時(shí)存在，就會造成損耗，而且這種損耗會隨著開關(guān)頻率的升高而增加，但是，由于它比其它變換形式簡單易于實(shí)現(xiàn)，所以，在很多機(jī)種上現(xiàn)在還是沿用這種方式。軟開關(guān)就是電子開關(guān)在零電壓下導(dǎo)通，在零電流下關(guān)斷。理論上它的開關(guān)損耗為零，對浪涌電壓、脈沖尖峰電壓的抑制能力很大，而且工作頻率可以提高到5MHZ以上，實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)，還可以使電源的質(zhì)量和體積有更大的改變。從工作方式上分，又可以分為正激式、反激式、推挽式，將推挽式加以改進(jìn)又可分為半橋式和全橋式，他們的區(qū)別的地方還是很多的，最明顯的地方就是變換器，正激式的變壓器一次側(cè)與二次側(cè)同名端式一致的，而反激式的則剛好相反，而且在具體的功能上二者也有區(qū)別，正激式變壓器只是起到一個(gè)能量的傳遞作用，而反激式變壓器則還要暫時(shí)的儲存能量起到一個(gè)電感的作用，因?yàn)橛捎谧儔浩麟姼械臉O性的不同，反激式變壓器一次側(cè)與二次側(cè)是不會同時(shí)導(dǎo)通的，但正激式和反激式變壓器基本上都是一個(gè)輸入端與反饋繞組共同構(gòu)成一次側(cè)，而輸出端則只有一組，推挽式的變壓器則相當(dāng)于兩個(gè)反相位工作的正激式變壓器的組合，其有兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸出端。一般來說正激式的輸出功率要高一些，成本也相應(yīng)的高一些，而反激式易于實(shí)現(xiàn)，但是功率比較小，成本也低一些，推挽式的電路比較復(fù)雜，輸出功率范圍比較廣。除此之外還有很多的分類方式。12技術(shù)指標(biāo)121機(jī)械指標(biāo)雖然國內(nèi)對于開關(guān)電源的機(jī)械指標(biāo)沒有嚴(yán)格的要求，但是在歐美、日本、東南亞各國都有一定的要求。在外觀上，總的要求是美觀、無油污、小巧光亮、輕便、無松動。另外要求具有一定的抗沖擊震動能力，即要求產(chǎn)品在一定的機(jī)械沖擊試驗(yàn)甚至是破壞性的試驗(yàn)種達(dá)到一定的指標(biāo)，不僅電源的外觀無裂痕損傷，而且電源在滿負(fù)荷通電下還可以正常運(yùn)行。122環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)主要是要求電源在一定環(huán)境下仍可以正常工作，一般的規(guī)定為在室內(nèi)，室溫上升到45時(shí)輸出電壓漂移小于3，室外小于5；在濕度為92、溫度為28的環(huán)境下放置48小時(shí)，絕緣強(qiáng)度不變，當(dāng)然以上都只是個(gè)比較典型的規(guī)定，具體的指標(biāo)要看客戶的實(shí)際要求來定。123電氣標(biāo)準(zhǔn)電氣指標(biāo)的內(nèi)容很豐富，常見的幾個(gè)指標(biāo)如下輸入指標(biāo)包括輸入電壓的相數(shù)、額定的輸入電壓、電壓的變化范圍、電壓頻率及輸入電流。不同的國家有不同交流電壓及頻率，日本100V/5060HZ、韓國220V/60HZ、美國120V/60HZ、澳大利亞240V/50HZ。如果產(chǎn)品要銷往國外的話就要注意這些問題。輸出指標(biāo)包括產(chǎn)品可以承受的輸入電壓變動，即在多大的輸入電壓變動下可以保持輸出的穩(wěn)定不變，還有對于負(fù)載的變動時(shí)輸出的穩(wěn)定程度、環(huán)境變化的影響下輸出的保持程度、在開機(jī)一定時(shí)間之后保持輸出的穩(wěn)定、空載損耗、輸出的紋波（一般而言這個(gè)交流紋波都要求MV數(shù)量級，其標(biāo)準(zhǔn)一般都是要求輸出紋波是輸出值的15）。耐壓指標(biāo)這個(gè)指標(biāo)屬于安規(guī)的內(nèi)容，其要求產(chǎn)品可以承受一定的高壓。絕緣要求要求輸入交流線與輸出線，輸出線、輸入線與機(jī)殼之間的絕緣電阻要達(dá)到幾M（如10M等等）。效率不同的機(jī)種要求不同的效率，一般來說開關(guān)電源的效率都要求達(dá)到80以上。功率因數(shù)日本60W以上輸出功率，其它國家75W以上輸出功率要求做功率因數(shù)校正，功率因數(shù)要達(dá)到095以上。漏電流一般裝設(shè)在可移動設(shè)備上的交流漏電流應(yīng)小于1MA裝設(shè)在固定位置且接地的設(shè)備上的要求交流漏電流應(yīng)小于35MA,在醫(yī)療類產(chǎn)機(jī)種要求異常嚴(yán)格。EMI/RFI電磁射頻指標(biāo)，要求其不能干擾別的電子設(shè)備的正常工作也要具備一定的抗干擾能力。MTBF平均無故障使用時(shí)間，其數(shù)值一般都是要求達(dá)到萬小時(shí)數(shù)量級。保護(hù)一般的內(nèi)容式過流保護(hù)、超載保護(hù)、短路保護(hù)、高壓保護(hù)、過溫保護(hù)。13目前的研究現(xiàn)狀131目前存在的問題開關(guān)電源技術(shù)起步較晚但發(fā)展很快,材料的不斷翻新、用途的不斷廣泛,是它快速發(fā)展的動力,但是在體積、重量、效率、電磁兼容性以及安全性能都不能說是完美,目前來說,存在的主要問題有1器件問題電源的集成度不高,在一定程度上影響到穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)對于電源體積和效率來說也是一個(gè)問題。2材料問題開關(guān)電源使用的磁心,電解電容及整流管體積都較大,比較笨重,在電路中不僅耗能,降低其工作效率,而且會直接導(dǎo)致電源的體積龐大。3能源變換問題目前的變換都是以頻率為基礎(chǔ),改變電壓為目的,其結(jié)果就是工藝復(fù)雜,控制難度大，未來期待更好的能源變換方式的出現(xiàn)。4軟件問題目前,開關(guān)電源的軟件開發(fā)還處于剛剛起步的程度,要真正做到功率轉(zhuǎn)換、功率因子改善、全程自動檢測實(shí)現(xiàn)軟件操作,目前還有很大差距。5生產(chǎn)工藝問題往往是在實(shí)驗(yàn)室可以達(dá)到的技術(shù)指標(biāo),在生產(chǎn)中卻達(dá)不到,人為的因素除外,還有元器件的性能、檢測、環(huán)境、設(shè)備、等等諸多因素。132目前已經(jīng)得到應(yīng)用的主要開關(guān)電源技術(shù)1功率半導(dǎo)體器件目前,功率MOSFET和IGBT已完全可替代功率晶體管和中小電流的晶體管,使實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源高頻化有了可能超快速恢復(fù)二極管和MOSFET同步整流技術(shù)的開發(fā),也為研制高效率或低電壓輸出的開關(guān)電源創(chuàng)造了條件而且,目前已經(jīng)可以將功率器件與電路控制以及檢測執(zhí)行等組件集成封裝,得到標(biāo)準(zhǔn)的、可制造的模塊，可降低成本并提高可靠性2軟開關(guān)技術(shù)在硬開關(guān)方式下工作的開關(guān)電源,開關(guān)器件的電壓和電流波形在時(shí)間上的迭加,會導(dǎo)致開關(guān)損耗，頻率越高損耗也就越大,為此實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù),對于電源效率的提高很有幫助。3有源功率因子校正技術(shù)由于輸入端有整流組件和濾波電容,許多整流電源供電的電子設(shè)備的輸入端功率因子僅065用有源功率因子校正簡稱APEC之后的電路,其功率因子可提高到095099。133未來開關(guān)電源的技術(shù)發(fā)展方向總的來說,開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了飛速的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。國外各大型開關(guān)電源制造商都在致力于開發(fā)新型高性能的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（MN、ZN材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（BS下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成N1冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。除此之外,實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源也很有必要,其可方便研發(fā)工程師對主電路和控制電路設(shè)計(jì)、器件選擇、參數(shù)優(yōu)化、磁設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、EMI技術(shù)、可靠性評估和PCB設(shè)計(jì)等等?？墒顾O(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能最優(yōu)、減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用、節(jié)省研發(fā)周期、節(jié)約成本。2方案論證多路直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)可以通過線性集成穩(wěn)壓電源來設(shè)計(jì)，也可以通過開關(guān)集成穩(wěn)壓電源來設(shè)計(jì)。他們各有特色。線性電源一般是由變壓器變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。而這穩(wěn)壓是有集成穩(wěn)壓器組成，這穩(wěn)壓器是由三個(gè)端子引出，所以其應(yīng)用時(shí)所需的外接元件少、使用方便、穩(wěn)定、價(jià)格低廉等等優(yōu)點(diǎn)。開關(guān)穩(wěn)壓電源一般由變壓器變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。穩(wěn)壓是由控制電路來控制，一般由PWM來控制開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，依靠調(diào)節(jié)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。由于開關(guān)管主要工作在截止和飽和兩種狀態(tài)，管耗很小，故使穩(wěn)壓電源的效率明顯提高，可以達(dá)到8090，并且這一效率不受電壓大小的影響。綜合以上，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采取開關(guān)穩(wěn)壓電源來設(shè)計(jì)多路直流穩(wěn)壓電源。3正激式變換器拓?fù)浞治?1基本結(jié)構(gòu)正激式開關(guān)電源的常見結(jié)構(gòu)框圖如下圖31正激式開關(guān)電源結(jié)構(gòu)框圖各部分功能簡介輸入與整流其一般都采用橋式整流，將輸入的交流整成高壓直流，經(jīng)過濾波輸入變壓器的一次側(cè)。DCDC變換器（即正激式變換器）變壓器是能量傳遞的一個(gè)樞紐，通過它的作用將高壓直流變成次級的低壓輸出。高頻整流及濾波變壓器輸出側(cè)的電壓還不夠理想，需要整流濾波來達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)。反饋電路將輸出部分的電壓或電流信息反饋回到前級，進(jìn)入控制部分，由控制部分來控制交換組件的運(yùn)作狀態(tài)。隔離元件隔離元件的設(shè)立主要是出于安全的考慮，一般常用的隔離組件是光耦，將后級信息反饋到前級。PWM控制部分有兩種控制方式RCC和PWM，RCC是由反饋回來的信號改變電容充放電時(shí)間來達(dá)到控制開關(guān)組件開關(guān)時(shí)間的目的，這種模式實(shí)現(xiàn)的電路電路簡單，不固定頻率，也不容易控制。本次所研究的正激式采用的是PWM控制模式，其是通過反饋信號和相應(yīng)的IC芯片上的標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較，進(jìn)而對應(yīng)的改變開關(guān)管的開關(guān)時(shí)間，這種方式的控制穩(wěn)定度高，可固定頻率，目前流行的開關(guān)電源都是采用這種方式。開關(guān)管常用的是三極管或MOSFET管，通過PWM控制信號來控制變壓器輸入端的電壓（即控制開關(guān)管的飽和和截止），這也是開關(guān)電源與線性電源區(qū)別的地方所在。33正激式拓?fù)浞治?31基本工作原理正激式變換器適用的輸出功率范圍較大（數(shù)瓦至數(shù)千瓦），一般的在最大直流輸入電壓180250V，輸出功率為150300W的場合，這種變換器可能是應(yīng)用最廣泛應(yīng)用的拓?fù)?。若最大輸入電壓低?80V，那么對應(yīng)最小輸入電壓所需的初級輸入電流就太大。若最大輸入電壓超過250V，則開關(guān)管的最大電壓應(yīng)力太大。若超過200W，對于任何直流輸入電壓，所需的初級輸入電流均太大。下圖即為正激式開關(guān)電源轉(zhuǎn)換部分的原理電路圖。圖32正激式開關(guān)電源轉(zhuǎn)換部分的原理圖其基本工作原理圖中Q4、Q5為開關(guān)管，D3、D5為續(xù)流二級管，D1、D2為高頻二極管,TD1為隔離變壓器即DCDC變換器?；竟ぷ鬟^程是在PWM控制信號的驅(qū)動下，當(dāng)開關(guān)管Q4、Q5飽和導(dǎo)通時(shí)，它在高頻變壓器的一次繞組中儲存能量，同時(shí)將能量傳遞到二次繞組，根據(jù)變壓器對應(yīng)端的感應(yīng)電壓極性，D1中的12之間的一個(gè)快恢復(fù)二極管導(dǎo)通，另一個(gè)快恢復(fù)二極管即32之間的）反向截止，把能量儲存在電感L中，同時(shí)提供負(fù)載電流I0；當(dāng)開關(guān)管Q4、Q5截止時(shí)，變壓器二次繞組中的電壓極性反向，使得D1中的32之間的快恢復(fù)二極管導(dǎo)通來進(jìn)行續(xù)流，12之間的另個(gè)快恢復(fù)二極管反向截止，儲存在電感中的能量繼續(xù)提供電流給負(fù)載。變換器輸出電壓為U0DUD3112N即輸出電壓僅決定于電源電壓、變壓器的變比、占空比，而與負(fù)載電阻無關(guān)。變壓器的第三繞組稱為鉗位（或回饋）繞組，其匝數(shù)與一次繞組匝數(shù)相同，并與二極管D3、D5串聯(lián)。當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，鉗位繞組的電感中也儲存能量；當(dāng)T截止,鉗位繞組上的感應(yīng)電壓超過電源電壓時(shí)，二極管D3、D5導(dǎo)通，儲存在變壓器中的能量經(jīng)鉗位繞組1613和二極管D3、D5反送回電源。這樣就可以把一次繞組的電壓限制在電源電壓上。為滿足磁芯復(fù)位的要求，使磁通建立和復(fù)位時(shí)間相等，這樣電路的占空比不能超過05。332選擇電路器件的類型1開關(guān)管的選擇所謂的轉(zhuǎn)換組件為三極管或MOS管，現(xiàn)在采用比較普遍的開關(guān)管還是MOS管，因?yàn)樵谙嗤杀鞠?，MOS管的開關(guān)速度要比三極管快而且驅(qū)動電路也比較的簡單。其主要作用就是把直流的輸入電壓轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制的交流電壓，而后由變壓器的轉(zhuǎn)換在輸出級變成直流，在上電路中還是以MOS管為研究對象，為便于考慮問題把以上的電路中的相關(guān)特性都理想化，得出了如上的波形，從其中可以看出來，在三極管關(guān)閉的時(shí)候，其DS極之間要承受的電壓是輸入電壓與感應(yīng)電壓的迭加，在此我們假設(shè)感應(yīng)電壓也是VIN，那么此時(shí)它所承受的電壓就比較大了，即首先我們在選擇MOS管的時(shí)候就要考慮到它所能承受的DS電壓。一般的要求是VDSMAX2VIN32另外一個(gè)要考慮的因素就是其要承受的峰值電流，由上的分析可知，其值為MOS管導(dǎo)通時(shí)它所承受的電流與消磁電流的迭加。我們定義消磁電流為IMAGTMAXVIN/L1/8010305265/4001064140625A33為導(dǎo)通占空比，L為輸出電感值。則DS極的峰值電流為IDSIL/NTMAXVIN/L2410121512/22012414062553A34其中N初級對次級的圈數(shù)比IL輸出電感的電流2輸出電壓的大小輸出電壓為U0DUD3512N可見其輸出是與三極管導(dǎo)通占空比相關(guān)的，這也為是實(shí)現(xiàn)PWM（脈寬調(diào)制）輸出的控制的理論依據(jù)ONVGOFF2VINVDSVINIDSID1中的32之間的二極管TIL圖33輸出的波形綜合公式32、33、34可以選擇2個(gè)K2611并聯(lián)來設(shè)計(jì)本次的開關(guān)管，在開關(guān)管OFF時(shí)，其VDS720V,在開關(guān)管ON時(shí)，其ID4A，用兩個(gè)并聯(lián)可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。4輸入回路的設(shè)計(jì)41原理電路輸入部分常見的電路如下這是一個(gè)典型的輸入/濾波電路其由EMI濾波器、啟動浪涌電流抑制部分、浪涌電壓抑制部分、橋式整流、輸入濾波電容組成。圖41輸入回路原理圖42設(shè)計(jì)中的模塊EMI濾波模塊整流部分與開關(guān)管的電流電壓的快速變換，電感電壓和電容電流的迅速變化，構(gòu)成了干擾源。其表現(xiàn)就是在輸出電壓上產(chǎn)生紋波，對于外圍設(shè)備也會產(chǎn)生影響，故有必要采用濾波器對于輸入及輸出進(jìn)行濾波，EMI濾波器設(shè)計(jì)的目的是將開關(guān)管產(chǎn)生的噪聲濾除，防止其進(jìn)入輸入回路，也起到濾除兩條輸入交流線與大地所產(chǎn)生噪聲的目的。出于EMC的要求，這個(gè)部分基本上在所有的開關(guān)電源中都可以看到。對于開關(guān)電源的兩根進(jìn)線而言，存在共模干擾（兩根進(jìn)線受干擾的信號相對參考點(diǎn)大小、方向相同）和差模干擾（兩根進(jìn)線受干擾的信號相對參考點(diǎn)大小相等、方向相反）。像雷電時(shí)，兩根線受影響基本相同，屬于共模干擾，而如電網(wǎng)電壓瞬時(shí)波動，兩根在線的電位是相反的，屬于差模干擾。實(shí)際干擾多是這兩種干擾的不同比例的組合。一般都是采用共模電感和差模電感來分別對共模干擾和差模干擾進(jìn)行抑制，共模電感是使用一個(gè)磁心上繞制兩組方向相同的導(dǎo)線，使用高磁導(dǎo)率的磁心，一般匝數(shù)也很少，這樣在差模干擾信號的作用下，干擾源產(chǎn)生的對電流在磁心中產(chǎn)生方向相反的磁通相互抵消，線圈電感幾乎為零，故不能抑制差模干擾，但是，對于共模干擾其產(chǎn)生的磁通是同向的，磁通得到加強(qiáng)，線圈電感很大，其共模阻抗就很大，共模電流大大減弱。而差模電感則是兩個(gè)繞向相反的線圈構(gòu)成的，其對于差模干擾有抑制作用，對于共模干擾則沒有，其工作原理的分析同上。實(shí)際中采用的差模共模干擾抑制電路，并不是單純的使用這兩個(gè)電感，往往是由差模電感和多組電容構(gòu)成的，在差模電感前的電容和差模電感構(gòu)成差模抑制器（圖中的C4和LF1），而差模電感和其后的電容則構(gòu)成共模抑制器（圖中LF1和C9、C11）。電路圖如下圖42EMI濾波電路啟動浪涌電流抑制模塊在電路打開的瞬間，由于濾波電容的充電，而此時(shí)電路上所呈現(xiàn)的阻抗是很小的，所以會有很大的浪涌電流，如果沒有保護(hù)組件的話對于電路是存在損壞的隱患的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中為了解決這個(gè)問題常采用的是圖示中的方法。即加入一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（NTC），當(dāng)然也有采用將一個(gè)電阻串在交流在線后與單向晶閘管（SCR）并聯(lián)來解決這個(gè)問題的，其基本工作的原理就是串入的電阻是很大的，可以在開機(jī)的瞬間吸收浪涌電流，單向晶閘管的門極是接在后級的反饋信號，后級濾波電容充電完畢后，會將晶閘管導(dǎo)通，電阻被短接，電路恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，采用這種電路的話既要有觸發(fā)電路也要求器件的散熱能力要良好。采用NTC熱敏電阻的話，NTC熱敏電阻起到過溫保護(hù)和軟啟動的作用，其阻值在它沒有發(fā)熱之前是很大的，一旦有大的峰值電壓的出現(xiàn)，會促使它發(fā)熱，發(fā)熱之后其阻值就會變的很小，那么就可以吸收電流而達(dá)到保護(hù)電路的目的，在電容充電的過程中，由于它的發(fā)熱其電阻又會變小對于電路馬上將要進(jìn)入的正常工作又不會造成影響。在選擇熱敏電阻的時(shí)候要多方面的權(quán)衡，保證在電路正常發(fā)熱的條件下它的阻值不會影響到電路的工作。電路圖如下所示中的負(fù)溫度系數(shù)NTC1。圖43啟動浪涌電流抑制電路浪涌電壓抑制模塊采用浪涌電壓抑制部分的目的是為了抑制由于電路異常（像雷電）所造成的輸入電壓的瞬間高壓，一般采用的是壓敏電阻（圖中14D561）。壓敏電阻是一種特種電阻，其基本的特性就是在其兩端所加的電壓一旦超過它的閾值電壓（也叫壓敏電壓）時(shí)，它的阻值就會變得很小，對于與之并聯(lián)的后級電路來說，輸入正常的時(shí)候，由于它的阻值很大，不會影響的后級的工作，輸入異常的時(shí)候由于其阻值很小短接了后級，起到到了保護(hù)的作用。在選用壓敏電阻的時(shí)候要重點(diǎn)關(guān)注它的標(biāo)稱壓敏電壓和所能承受的最大峰值電流。電路如下圖所示圖44浪涌電壓抑制電路橋式整流模塊橋式整流的基本原理在此就不再詳述，關(guān)鍵來考慮下整流管的選擇。主要要考慮的參數(shù)正向平均電流、反向電壓、浪涌電流、預(yù)期的耗散功率。每兩只管子串起來完成交流電壓的半波整流那么正向平均電流就是是整個(gè)電流平均值的一般，所承受的反向電壓是輸入電壓的半個(gè)周期。一般小電流選用LN400X系列就行了，如果電流比較大達(dá)到了3A以上的話就可以采用LN5XXX系列。電路如下圖所示圖45整流電路輸入濾波模塊輸入濾波電容也就是俗稱的“大電容”，常采用的是電解電容，因?yàn)樗母鞣矫娴男阅芨m合在交流輸入部分作為濾波電容。在選用電容的時(shí)候首先要考慮它對于紋波電流的承受能力，由于輸入部分的紋波電流是比較大的，如果選擇的電容不能承受，那么紋波電流在其內(nèi)部會產(chǎn)生熱量，從而縮短其使用壽命。其次要求其等效串聯(lián)電阻ESR要小，ESR小對于電源效率的提高是有幫助的，還要考慮電容的工作溫度范圍，一般的電解電容的最高允許工作溫度為105，對于其大小有經(jīng)驗(yàn)法對于交流輸入，功率一瓦所需12UF的電容容量。此次設(shè)計(jì)的功率在260W瓦以上，所以選容量為470UF的電容了，至于耐壓值因?yàn)檎鳛V波輸出的電壓為22012265V了，所以選擇400V的耐壓值，綜合以上就選擇470UF/200V來串聯(lián)（方便電源在110V的交流電下也能繼續(xù)用）。電路如下圖所示圖46輸入濾波電路5整流變壓器的設(shè)計(jì)51變壓器概述變壓器（如下圖所示）是開關(guān)電源中的一個(gè)核心組件，也是所有組件中需要自己設(shè)計(jì)的器件之一，不同的機(jī)種會有不同的變壓器，所以實(shí)際上變壓器的設(shè)計(jì)是個(gè)大課題，在此，僅對正激式變壓器設(shè)計(jì)做一個(gè)簡短的介紹。變壓器在正激式開關(guān)電源中主要起到一個(gè)能量的傳遞的作用，即將能量從一次側(cè)瞬間傳遞到二次側(cè)，另外，變壓器還提供其它的功能1電壓變換，即通過改變初次間的匝比來改變輸出的電壓。2多路輸出，即增加多個(gè)不同匝數(shù)的次級，可增加多個(gè)不同的輸出。3絕緣隔離，為了安全，要求離線供電或高壓端和低壓端不能共地，變壓器則提供了安全的隔離。圖51高頻變壓器也稱變換器511與變壓器相關(guān)的一些基本概念3磁導(dǎo)率1的磁性材料為反磁性材料像銀、銅等。略大于1的磁性材料為順磁性材料。遠(yuǎn)大于1的磁性材料為鐵磁性材料。1則是真空。4居里溫度圖52居里溫度曲線圖示為磁芯的磁導(dǎo)率（）與溫度（T）之間的關(guān)系曲線，基本上所有的磁芯產(chǎn)品的T圖都連線是這個(gè)走向，在隨溫度上升到一定高度后會急劇的下降，定義由08到02與1的交點(diǎn)多對應(yīng)的溫度為居里溫度，其含義是，一旦磁性材料達(dá)到這個(gè)溫度之后，其磁性將由軟磁性轉(zhuǎn)變成硬磁性。其是磁芯的一個(gè)重要參數(shù)。5磁芯損耗磁芯損耗也稱之為鐵損，是變壓器的損耗來源之一，其由三部分組成磁滯損耗PH、渦流損耗PE、殘留損耗PC。磁滯損耗是磁化所消耗的能量，即磁化過程中部分磁疇在外磁場去除之后又會恢復(fù)原來的方向，那么磁場再次加到其上是，要實(shí)現(xiàn)對它的磁化就要消耗一部分的能量以用于校正這些磁疇，其一個(gè)粗略的計(jì)算公式是PH51則可以看出其與磁滯曲線的面積是正比的。在設(shè)計(jì)磁芯的時(shí)候可以參考待選磁芯的磁滯曲線來考慮將來使用中可能達(dá)到的磁滯損耗。圖53磁滯曲線渦流損耗則是由于交變電流在磁芯中產(chǎn)生環(huán)流而引起的歐姆損耗，其公式表示為PE2BWD2F/652其中D為磁芯的度，為電阻率，BW為工作磁感應(yīng)強(qiáng)度，F(xiàn)為頻率。殘留損耗由磁化延遲與磁矩共振引起的，在整個(gè)損耗中所在的比重不大。一般在設(shè)計(jì)中都不考慮。6漏感簡而言之，漏感就是初次級不能耦合的磁力線部分，設(shè)計(jì)變壓器的時(shí)候要盡量的減少漏感，因漏感在釋放能量的時(shí)候會產(chǎn)生尖峰電壓，而且對變壓器的效率也是一大影響。7溫升變壓器的磁心損耗和線圈損耗（即銅損）是造成變壓器溫升的一個(gè)因素，另外一個(gè)造成溫升的因素就是輻射表面的面積，氣流流過變壓器，變壓器溫度會降低，降低的程度與氣流速度有關(guān)。要像精確、系統(tǒng)的計(jì)算出變壓器的溫升是不可能的，但是可以通過一些經(jīng)驗(yàn)曲線來得到一個(gè)大概的值，得到的這個(gè)值誤差一般在10度以內(nèi)。8銅損銅損一般是由三部分構(gòu)成導(dǎo)線的歐姆損耗、集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)。實(shí)際中集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)所帶來的損耗往往要比導(dǎo)線的歐姆損耗大得多。線圈中的可變磁場感應(yīng)產(chǎn)生了渦流，集膚效應(yīng)是由繞線的自感產(chǎn)生的渦流引起的，其使得電流只流經(jīng)繞線外層極薄的部分，這部分的厚度或環(huán)形導(dǎo)電面積與頻率的平方根成正比。因此，頻率越高，繞線損失的固態(tài)面積就越多，增加了交流阻抗從而增加了銅損。臨近效應(yīng)是由繞線的互感產(chǎn)生的渦流引起的，其引起的銅損比集膚效應(yīng)大得多，而且，多層繞組的臨近效應(yīng)損耗更是相當(dāng)?shù)拇?，感?yīng)的渦流迫使凈電流只流經(jīng)銅線截面的一小部分，增加了銅損，最嚴(yán)重的還是臨近效應(yīng)感應(yīng)的渦流使原來流經(jīng)繞組或繞組層的凈電流幅值增加了很多倍。52開關(guān)電源變壓器用料介紹1線架BOBBINBOBBIN線架也叫做骨架，在變壓器中起支撐作用。開關(guān)電源常用到是電木PM，其屬于熱固性材料，穩(wěn)定性高，不易變形，耐溫150，可承受370之高溫表面光滑，易碎，不能回收。適用于耐溫較高之變壓器2鐵心CORE開關(guān)電源中用到的鐵芯為金屬軟磁材料的一種，金屬軟磁材料的基本構(gòu)成都是氧化鐵和其它二價(jià)的金屬化合物。目前常使用的金屬有錳MN、鋅ZN、鎳NI、鎂NG、銅CU。其常用組合如錳鋅MNZN系列、鎳鋅NIZN系列及鎂鋅MGZN系列。其使用頻率范圍由1KHZ到超過200KHZ不等。其具體來講按照鐵心中含有的金屬不同又可分為金屬鐵心、鐵氧體鐵心和鐵粉心。在開關(guān)電源中使用的是鐵氧體鐵心，因?yàn)檫@種鐵心的磁導(dǎo)率和電阻率都比較高，這樣可以降低磁芯損耗，而且價(jià)格低，磁感應(yīng)強(qiáng)度也比較大。其結(jié)構(gòu)目前用的最多的磁心結(jié)構(gòu)是POT（罐型），它是磁心在外，銅線在里面，可以減少EMI，為了改善它的散熱情況，衍生出了很多中的形狀，像EE型、EI型、PM型、RM型等等，其中使用比較頻繁的主要是E類的鐵心。3鐵弗龍?zhí)坠荑F弗龍為塑料中耐溫最高280300最耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、最抗粘、最滑溜耐磨之工程塑料材料，而廣泛用于機(jī)械，汽車，電子，化工閥門等零件。鐵弗龍為信號、儀控綱路及耐熱電線電纜的最佳絕緣材料，成功用于各類家電用品、通訊設(shè)備/計(jì)算機(jī)、各類化學(xué)、機(jī)械及電氣/電子工業(yè)領(lǐng)域，在變壓器中是一種最常用的套管材質(zhì)。4馬拉膠帶馬拉膠帶是一種聚酯薄膜POLYESETERTAYE，這種膠帶適應(yīng)于需要薄質(zhì)、耐用和高介電/耐電壓強(qiáng)度材料時(shí)的絕緣用途，聚脂薄膜膠有極佳的抗化學(xué)品、抗氧化和防潮能力，并可扺受切割及磨損，耐溫130，HIPOT5KV。其作用是控制層間的絕緣、防止繞組與繞組間的高壓及繞組也外部的高壓。一般情況下，初級對次級和次級對初級磁心包一圈，初級對次級和初、次級對磁心包三圈，膠帶寬度應(yīng)大于幅寬01MM，起始和結(jié)尾搭頭510MM。5三層絕緣線三層絕緣線是一種四氟乙烯共聚物，其耐溫可達(dá)150，高壓可承受5KV一分鐘，其在變壓器繞制中多用于繞制次級，出于安規(guī)的考慮這樣可以增加絕緣距離和絕緣等級，并提高初次級的耐壓能力。6漆包線漆包線一般用來繞制初級繞組，漆包線有很多種，其中耐溫多在120度以上，常用的有UEW線，其耐溫有130度。7凡立水是一種含浸材料，一般在變壓器制作的最后都有一道含浸的工序，即把變壓器放在含浸材料中浸一段的時(shí)間，其目的是能增加變壓器的機(jī)械強(qiáng)度、提高絕緣性能、延長使用壽命、還能散熱、防潮、固定，還能使外觀更加的漂亮。53變壓器設(shè)計(jì)531變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)下面列述了實(shí)際生產(chǎn)中常用的一些變壓器設(shè)計(jì)的基本公式，很多公式都是來源了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，只能作為參考。（1）變壓器的計(jì)算功率PTP011/2410121511/085805W53（2）設(shè)計(jì)輸出能力根據(jù)設(shè)計(jì)要求所需的輸出能力為AP（PT104/4BMFKWKJ）1165805104/（40188010303468）1160680729629CM454所以選擇200W的變壓器EE42骨架和配套的磁心磁芯有效截面積AC1495MM1192MM178204MM255窗口截面積AM2899MM1495MM1344005MM256所以磁芯截面積乘積為AP2KACAM20217820413440050958028268MM4滿足要求（2）線圈計(jì)算由于正激式變換器最大的占空比要低于05所以取033我設(shè)計(jì)的脈沖頻率是80KHZ有TON1/F0331064125US57W1UP1TON102/（2BMAC）2654125102/018178204342匝58取34匝所以輸出24V的次級邊匝數(shù)為W212434/（265025）123169811匝59取12匝輸出12V的次級邊匝數(shù)為W2212/265025W1615849057匝510取6匝（4）導(dǎo)線線徑JKJAP0141024680680729629014102493889055A/MM2511I初級繞組IJK（24101215/265150973584906A512SMIIJ/J150973584906/4938890551501901105620285165843MM2513因?yàn)?0KHZ的穿透深度為D661/F1/2661/800001/20233698791MM5142D202336987910467397582MM515而SMI0285165843MM2所需線徑為D030128243720602564874MM所以可以選D021MM截面積為0034636059MM2所以要10根圓銅線并繞。本次設(shè)計(jì)采用“三明治的繞法”所以剛開始時(shí)可以采用10根線徑為03MM銅線進(jìn)行并繞17匝，在接著用10根線徑為021MM的銅線進(jìn)行并繞17匝。II次級繞組SMJ2110/5121151071952686MM2516所需線徑為07883902962MM157678059由于線徑的小于兩倍的穿透深度，所以可以選擇線徑為D05MM其截面積0196349541的圓銅線8根并繞SMJ2215/51211510702929029MM2517它要求的線徑為030534224920610684498MM（因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是才用堆疊式則它的截面與次級繞組I是相同的）。需要注意的是，應(yīng)該確保初級繞組和去磁繞組緊密耦合532變壓器繞制方法下表是變壓器繞制的說明表51變壓器繞制的說明12V15A24V10A正激式高頻變壓器的設(shè)計(jì)繞組層次相位始末線徑匝數(shù)繞線方式膠帶層數(shù)N1161203MM10173N2151403MM1三重絕緣線34雙線并繞1N37/82/3/412V,15A05MM86均繞3N45/67/824V、10A05MM86均繞3N71213021MM1017均繞3N810903MM13密繞3注1613為一次主繞組（12腳剪掉，這樣繞是典型的“三明治”繞法，這樣可以減小漏感，本次設(shè)計(jì)功率24101215258W有必要要考慮漏感問題，所以采用“三明治”繞法）。1514為反饋繞組109為VCC繞組7/8為12V輸出端5/6為24V輸出端參數(shù)計(jì)算出來只是標(biāo)志著變壓器的設(shè)計(jì)第一步的完成，要完成設(shè)計(jì)則必須繞制成功，變壓器的繞制有很多的講究和技巧。繞制方式的差異會直接影響到變壓器的電氣性能，在繞制時(shí)要注意以下幾個(gè)因素1是否符合安全規(guī)范。2繞組之間是否耦合良好。3是否可保證漏感盡可能地小。以上因素是相互影響的，在繞制時(shí)要采取折中的方式。首先考慮符合安全規(guī)范。如果開關(guān)電源的輸入電壓峰值高于40V，就要受到一個(gè)或多個(gè)國際安全規(guī)程組織所制定的規(guī)范約束。在不同的國家不同的市場會有不同的規(guī)范，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之前就應(yīng)該首先了解這些規(guī)定，安全規(guī)程對于變壓器的要求一般不都是爬電距離、絕緣強(qiáng)度和溫升，一般的方法式在一次側(cè)的繞組之間要用一層的膠帶絕緣，一次側(cè)與二次側(cè)之間要用三層膠帶絕緣，有時(shí)候?yàn)榱嗽黾优离娋嚯x則有必要使用擋墻，這樣做一方面增加了絕緣強(qiáng)度也增加了爬電距離，但是在一定程度上影響到了散熱，對于溫升由有影響了，所以，繞法的制定，需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且，還需要多次的嘗試。其次考慮這么使繞組之間耦合良好。一次與二次，二次與二次繞組的緊密耦合，是變壓器設(shè)計(jì)的最理想的目標(biāo)，如果耦合很差，功率信號在到達(dá)輸出整流器之前就已經(jīng)被延遲了，這會使得存儲在磁心上的磁能在繞組上產(chǎn)生很大的尖峰，從而影響到后續(xù)電路的工作。二次繞組間的耦合情況會影響到輸出交叉調(diào)整性能，所謂交叉調(diào)整就是一個(gè)輸出端負(fù)載變化時(shí)，使其它輸出端電壓波動的大小。為達(dá)到繞組的緊密耦合，可以采用將兩根或更多的導(dǎo)線絞合在一起，然后把他們同時(shí)繞在骨架上，一般的經(jīng)驗(yàn)是對于2428號線，大概是每厘米絞一圈，絞的太緊,容易損壞絕緣層。也有把多根導(dǎo)線放在一起同時(shí)繞，而不是把他們絞合在一起，大部分的時(shí)候他們是緊挨著的。在實(shí)際生產(chǎn)出于操作的難度和成本的考慮，常用的還是后一種方式，即把多股導(dǎo)線放在一起繞制。最后考慮減少漏感的繞制漏感的影響就像是在繞組上串上了一個(gè)獨(dú)立的電感，它式導(dǎo)致功率開關(guān)管漏極或集電極和輸出二極管陽極上尖峰的原因。對于已經(jīng)選定的磁心和計(jì)算好的繞組，可以由下式據(jù)算漏感LLEAKBW/3TINSK1LMTNX2/100W1518式中K1對于簡單的一次和二次繞組，取3，如果二次繞組是交錯(cuò)在一次繞組兩層之間，取085；LMT整根繞線繞在骨架上平均每匝的長度；NX要分析的這個(gè)繞組所包含的匝數(shù)W1繞組的寬度BW制作好的變壓器所有繞組的厚度TINS繞組的絕緣厚度上述公式已經(jīng)給出了影響繞組漏感的主要因素。在設(shè)計(jì)中可以控制的主要因素式選擇磁心的長短，繞組的寬度，以及匝數(shù)的多少。另外，一次與二次耦合大的好壞對于一次漏感也有很大的影響。所以在實(shí)際繞制中通常采用的是初、次級夾層繞制的方式（即通常所說的“三明治繞法”），即把一次側(cè)分成兩個(gè)部分來繞制，先在第一層上繞制一次側(cè)的1/2，然后在其上面繞制二次側(cè)，最后完成一次側(cè)的另一半，要盡量的增加繞線的高度、減少繞組的厚度減少繞組的匝數(shù)，選材上要選用高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低損耗的磁芯材料。在繞制時(shí)通?？紤]的就是以上的幾個(gè)問題，實(shí)踐中的很多東西會與書本上的介紹有很大的差距，所以以上只能作為一個(gè)參考，在設(shè)計(jì)中還是要以實(shí)踐為準(zhǔn)。6輸出回路的設(shè)計(jì)61電感的設(shè)計(jì)如在拓?fù)浞治鲋兴尸F(xiàn)的波形，可以看到它是個(gè)脈動的直流，與要求的輸出狀態(tài)還是有差距的，所以有必要在后級加入整流濾波部分。而且電源的主要損耗是在輸出級上，所以它的設(shè)計(jì)對于電源效率的提高也會有大的的影響?；镜脑韴D如下所示圖61輸出電路電路中電感L的設(shè)計(jì)計(jì)算如下濾波電感L的作用是在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，為負(fù)載存儲能量。電氣上的作用就是把開關(guān)方波脈沖積分成直流電壓。對于其設(shè)計(jì)比較簡單，過程如下1選好磁心通常選擇鉬鐵合金磁環(huán)，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部有氣隙，當(dāng)然選用有氣隙的鐵氧體磁心也可以。2確定輸出所需的最小電感計(jì)算最小電感可以由下面的公式來設(shè)計(jì)LMINTONESTVINMAXVOUT/14IOUTMIN61其中VINMAX對應(yīng)輸出整流器的最高峰值電壓（我設(shè)的交流輸入最大為230V，經(jīng)過整流后，則輸出的峰值電壓23009210V左右）VOUT輸出電壓（24V12V）TONEST估計(jì)的最大輸入電壓下，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間UON2/N1DUID1UO1N1/N21UI2434/122300362因?yàn)殚_關(guān)頻率為80KHZ,則TONESTD11/F03125375US63因?yàn)檩敵龅膬陕返碾妷菏谴嬖诒稊?shù)關(guān)系所以計(jì)算的結(jié)果是一致的。IOUTMIN預(yù)先知道的輸出端上的負(fù)載最小電流50的額定值24V10A路的電感值為L01MIN37521024/141050100UH6412V15A路的電感值為LO2MIN37521012/141550700UH653估計(jì)需要的磁心的尺寸先計(jì)算存儲在磁心中的能量ELLI2OUTAV66然后查閱你所選擇磁心生產(chǎn)廠家給你提供的資料手冊，就基本上可以確定要用哪種磁心了。4計(jì)算繞組匝數(shù)N1000L/AL67其中AL是可以通過上述的查表過程得到的一個(gè)廠家給予的常數(shù)5檢查磁環(huán)的窗口面積是否能繞下這些匝數(shù)繞組占用磁環(huán)窗口面積的百分比由下式?jīng)Q定WINDOWNAWIRE/AWINDOW10068其中AWIRE繞組導(dǎo)線的橫截面積（可在導(dǎo)線規(guī)格表中查得）AWINDOW磁環(huán)可以提供的繞線面積N繞組匝數(shù)如果這個(gè)值超過4050，那么繞組的窗口面積就太大了。這是因?yàn)槔@線要從余下的空間穿過，若余下的空間小于50那么繞線就無法穿過。遇到這種情況時(shí)可以選用尺寸大一點(diǎn)的磁心或者導(dǎo)線線徑減小一點(diǎn)，但后一種方法會導(dǎo)致銅損的增加而使電感發(fā)熱量的增加,得出電感的設(shè)計(jì)參數(shù)如下表6112V15A24V10A雙磁環(huán)設(shè)計(jì)表12V15A,24V10A雙磁環(huán)的設(shè)計(jì)表繞組層數(shù)相位始末線徑匝數(shù)線長電感值N134102MM4027750UHN212062MM2017M120UH62濾波電容設(shè)計(jì)它可以簡單地由所需要的輸出紋波電壓峰峰值決定，這個(gè)輸出紋波電壓就是迭加在輸出直流電壓上的交流三角波，對于正激式變換器，輸出紋波的典型值是30MV（峰峰值），如果電流對于紋波比較敏感，那么可以在輸出濾波電容的后面再加入一級直流濾波。由于輸出的電壓具有高頻的紋波，所以選擇電容時(shí)其阻抗頻率特性也是要納入考慮的范疇。由下式可以大概的設(shè)計(jì)輸出電容值COUTMINIOUTMAX1MIN/FVRIPPLEPKPK69式中IOUTMAX輸出端的額定電流值MIN在高輸入電壓和輕載下估計(jì)的最小占空比（典型值是03）VRIPPLEPKPK期望的輸出電壓紋波峰峰值輸出為24V10A的濾波電容的設(shè)計(jì)根據(jù)公式有C10（103）/（8010330103）3000UF此次設(shè)計(jì)就用兩個(gè)2200UF/35V的電容并聯(lián)和兩個(gè)2200UF/16V電容并聯(lián)。7附加電路附加電路的內(nèi)容很龐雜，之所以叫附加電路，并不是因?yàn)樗恢匾喾催@些電路對于電源功能的實(shí)現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用，只是由于不同的機(jī)種將這些電路置于不同的位置，所以嚴(yán)格來說他們既不屬于輸入電路也不屬于輸出電路，而且這里面的很多電路現(xiàn)在都已經(jīng)集成到了芯片，像控制電路、功率因數(shù)校正電路等等。要完成電源的各種保護(hù)作用、完成輸出的自動控制、完成功率因數(shù)的校正等等功能都離不開這些電路。71軟啟動電路所謂軟啟動就是指在開關(guān)電源接上電源后，驅(qū)動脈沖逐漸加寬到設(shè)計(jì)值，使輸出電壓慢慢建立的過程。如果記錄輸入電流的波形會發(fā)現(xiàn)，其在輸入的瞬間會有很大的尖峰出現(xiàn)，具有軟啟動功能的電源就可以防止其對于開關(guān)管的沖擊以保護(hù)開關(guān)電源。本次設(shè)計(jì)的軟啟動電路如下圖所示圖71軟啟動電路由于設(shè)計(jì)要求直流電壓到200V時(shí)電源啟動，而穩(wěn)壓管Z2的穩(wěn)壓值是10V，加上壓降07。驅(qū)動電流設(shè)置在2MA、取樣電阻的電流為08MA。所以啟動電阻R14（20011）/20810368K,所以選R1468K,軟啟動就是由R14、C18、R31、Q6、R30、Z2。啟動時(shí)間由C18和R31的值決定。72反饋控制電路這個(gè)部分的電路對于開關(guān)電源輸出的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用，前面已經(jīng)分析到了電路的輸出是可以通過控制開關(guān)管的開關(guān)時(shí)間來控制的，這也就是就是脈寬調(diào)制（PWM）的理論依據(jù)了，現(xiàn)在脈寬調(diào)制電路現(xiàn)在已經(jīng)集成到了芯片上，具體的電路我們只知道其中的工作模塊，也只需要了解下其中的工作模塊。下圖是反饋電路圖72反饋電路開關(guān)電源的控制IC有很多種，有電壓型控制、電流型控制、電壓滯環(huán)控制、變頻控制等等。本次設(shè)計(jì)中用的是電流型控制器UC3843。它將從輸出反饋來的電壓信號（這個(gè)電壓信號一般都來自與TL431取樣腳）與IC內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓信號進(jìn)行比較，得到的誤差信號被放大再經(jīng)過處理，它還可以接收開關(guān)管處的電流反饋。在兩者的配合下共同完成改變輸出的PWM波形從而對于開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，從而可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。圖中IREF2425/39103550UA這么大的基準(zhǔn)電流，可以抵御一些干擾，所以R239K可以滿足設(shè)計(jì)的需要。TL431的基準(zhǔn)端和控制端用一個(gè)電阻和一個(gè)電容串聯(lián)是因?yàn)闇p少輸出紋波系數(shù)。由于初次級之間的電壓懸殊，所以要實(shí)現(xiàn)反饋則需要能實(shí)現(xiàn)反饋隔離的組件，用的最多的反饋隔離組件就是光電耦合器，簡稱光耦（PC817），光耦主要由兩部分組成一是發(fā)光體，實(shí)際上就是發(fā)光二極管，其受到輸入電流的控制而發(fā)出不同程度的紅外光，而另一部分就是受光器，其接受到光照以后，產(chǎn)生與發(fā)光強(qiáng)度對應(yīng)的電流，這就實(shí)現(xiàn)了反饋隔離，其信號單向傳遞具有很強(qiáng)的抗干擾能力且傳輸效率高。74驅(qū)動電路當(dāng)設(shè)計(jì)的功率比較大時(shí)，僅靠UC3843來控制開關(guān)管是沒有用的。必須加上驅(qū)動電路。下圖是本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路，是用PNP型的A1020和NPN型的C2655來構(gòu)成互補(bǔ)功率放大電路。圖73驅(qū)動電路74保護(hù)電路保護(hù)電路現(xiàn)在也集成在控制IC里面了，一般來說開關(guān)電源都有過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過功率保護(hù)。當(dāng)然這些電路也是可以用分立組件構(gòu)成的，但是出于成本和電路體積的考慮，實(shí)際中采用的基本上都是采用具有相關(guān)功能的IC來完成的這些保護(hù)的功能，像電壓型控制的芯片本身就具備過壓保護(hù)（也就是輸出電壓超過額定輸出電壓的上限值）的功能，對于過流保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，在芯片內(nèi)部采用的方式因不同的芯片而不同，其中一種保護(hù)方式就是在通過檢測串聯(lián)在輸出端上的一個(gè)電阻的電壓來檢測輸出電流，同電壓反饋控制一樣，電流信號放大后輸入電流誤差放大器中，到檢測到輸出電流接近設(shè)定值時(shí)，就阻礙電壓誤差放大器的作用，從而把電流加以限制，以免其繼續(xù)的增大。這種過電流保護(hù)有個(gè)固有的缺點(diǎn)，就是響應(yīng)速度很慢，但輸出突然短路，會來不及保護(hù)功率開關(guān)，而且在磁性組件進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)也無法檢測。這些會導(dǎo)致在幾個(gè)微妙內(nèi)電流成指數(shù)上升而損壞功率開關(guān)。一種更好的保護(hù)方式是在功率開關(guān)管上串聯(lián)一個(gè)電流檢測器（電阻或者電流互感器），其目的是檢測流過開關(guān)管的瞬時(shí)電流，當(dāng)其超過瞬時(shí)電流限制值時(shí)就關(guān)斷開關(guān)管，其響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)對于像磁心飽和在內(nèi)的引起的各種瞬時(shí)過電流情況下對于開關(guān)管的保護(hù)。75功率因數(shù)校正像在輸入部分，只有在輸入端的交流電壓的瞬時(shí)值超過濾波電容上的電壓時(shí)，整流二極管才會因?yàn)檎蚱枚鴮?dǎo)通，而輸入電壓的瞬時(shí)值低于濾波電容上的電壓時(shí)，整流二極管則反向偏置而截止。這樣的結(jié)果就是導(dǎo)致輸入后級電路的實(shí)際輸入電壓波形就是脈沖尖波。這顯然導(dǎo)致電能使用效率的降低，而且由于電路中存在的電抗作用，電壓和電流的相位不是一致的，在后級電路中有功功率的比重就會減小很多。所以現(xiàn)在國際上，日本60W以上，其它國家75W以上要求做功率因數(shù)校正，要求功率因數(shù)達(dá)到095以上。目前功率因數(shù)的校正已經(jīng)集成到了芯片中，下面簡短的介紹下基本的工作原理將整流后的輸出電壓與芯片中的基準(zhǔn)電壓比較，將結(jié)果送入誤差放大器，放大的信號與橋式整流的脈動電壓一起加的乘法器中相乘，而后輸出一個(gè)電流信號并與從開關(guān)管引出的開關(guān)電流一起加到電流誤差放大器中，放大后的誤差信號去驅(qū)動脈寬調(diào)制信號，來改變開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)輸出部分的電壓與電流波形的一致，減少電流的諧波，提高功率因數(shù)。76效率改善影響開關(guān)電源效率的因素很多，歸納起來大致有以下幾個(gè)方面1開關(guān)管的驅(qū)動不當(dāng)2變壓器的設(shè)計(jì)不佳3浪涌吸收電路設(shè)計(jì)不佳4整流部分設(shè)計(jì)不佳5附加電路的參數(shù)選擇不當(dāng)在這些因素中間，與效率最密切的還是開關(guān)管和整流部分的設(shè)計(jì)問題，因?yàn)殚_關(guān)管的開關(guān)速度很快的，在高頻環(huán)境下開關(guān)管的開關(guān)損耗就不可忽視了，另一個(gè)方面，整流二極管的正向壓降、反向恢復(fù)時(shí)間，對于起損耗大小是息息相關(guān)的，所以，在設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮開關(guān)管和整流二極管的選擇，對于變壓器的設(shè)計(jì)要注重磁芯和饒制方式。8設(shè)計(jì)規(guī)范本部分所考慮的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循的一些規(guī)范，這些規(guī)范都是來源于經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，每一條都是從節(jié)約成本提高生產(chǎn)效率、縮短短的研發(fā)周期并滿足最佳的性能出發(fā)，在開關(guān)電源設(shè)計(jì)的后期有必要考慮這些問題。81部份零件電氣余量使用標(biāo)準(zhǔn)電解電容類條件輸入90264VAC,輸出滿載,環(huán)境溫度251實(shí)際工作電壓標(biāo)稱電壓的932實(shí)際工作紋波電流標(biāo)稱紋波電流的803實(shí)際工作溫度標(biāo)稱工作溫度804實(shí)際工作壽命13000HRSMOS類條件輸入90264VAC,輸出滿載,環(huán)境溫度254實(shí)際工作VDS值標(biāo)稱工作VDS值的802實(shí)際工作平均電流標(biāo)稱工作電流的753實(shí)際工作VGS電壓標(biāo)稱工作GS的904實(shí)際工作溫度標(biāo)稱工作溫度的80二極管，三極管類條件輸入90264VAC,輸出滿載,環(huán)境溫度251實(shí)際工作電壓標(biāo)稱電壓的802實(shí)際工作電流標(biāo)稱電流的753實(shí)際工作沖擊電流標(biāo)稱沖擊電流904實(shí)際工作溫度標(biāo)稱工作溫度的80電阻條件輸入90264VAC,輸出滿載,環(huán)境溫度251實(shí)際工作電壓標(biāo)稱電壓的502實(shí)際工作溫度標(biāo)稱工作溫度的8082零