1綜合畢業(yè)實(shí)踐說明書綜合畢業(yè)實(shí)踐說明書綜合畢業(yè)實(shí)踐說明書綜合畢業(yè)實(shí)踐說明書論文論文論文論文20062007年年年年信息與通信工程系通信工程專業(yè)畢業(yè)實(shí)踐題目帶保護(hù)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)起訖日期2007年2月2007年6月實(shí)踐地點(diǎn)指導(dǎo)老師系主任2目錄摘要、關(guān)鍵詞一引言二開關(guān)電源的發(fā)展三電路原理總概述開關(guān)電源原理設(shè)計(jì)1抗干擾電路2整流、濾波電路3自激振蕩電路4穩(wěn)壓控制回路保護(hù)電路設(shè)計(jì)1浪涌電壓保護(hù)電路2尖峰吸收保護(hù)電路3過壓保護(hù)電路三元器件簡介1PC817簡介25L0380R簡介3TL431簡介4MBR1545CT簡介四設(shè)計(jì)性能五小結(jié)六致謝七參考文獻(xiàn)八附錄3帶保護(hù)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)帶保護(hù)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)帶保護(hù)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)帶保護(hù)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)摘要線形穩(wěn)壓電源，雖然電特性優(yōu)良，但由于功率調(diào)整器件串聯(lián)在負(fù)載回路里，而且工作在線形區(qū)。因此功率轉(zhuǎn)換效率比較低，為了提高電源需工作在開關(guān)狀態(tài)，作為開關(guān)而言，導(dǎo)通時(shí)壓降很小，幾乎不消耗能量，關(guān)斷時(shí)漏電流很小，也幾乎不消耗能量，所以工作效率在80以上。關(guān)鍵詞開關(guān)電源功率效率一一一一引言引言引言引言開關(guān)電源發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，目前已廣泛應(yīng)用于航天、汽車、家用電器、通信、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等方面，對(duì)于開關(guān)電源而言，接通時(shí)壓降很小，幾乎不消耗功率；關(guān)斷時(shí)漏電流很小，也幾乎不消耗功率。它是通過調(diào)節(jié)開關(guān)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的，開關(guān)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，因此功率損耗小，效率高，而且可以省去電源變壓器，體積小。重量輕；開關(guān)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓范圍寬，交流輸入電壓即使在70265V范圍內(nèi)變化，或負(fù)載大幅度變化，都能獲得良好的穩(wěn)壓效果；另外，使用靈活性高，安全可靠，噪聲也低。開關(guān)電源的不足之處是輸出電壓紋波較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間長，電流電壓變化率大，不宜在空載或負(fù)載電流變化劇烈的場合使用；另外，控制電路復(fù)雜、對(duì)元器件要求高、成本也高。二開關(guān)電源發(fā)展1955年美國羅耶（GHROGER發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開端，1957年美國查賽（JENSEN發(fā)明4了自激式推挽雙變壓器，年美國科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開關(guān)電源的設(shè)想，這對(duì)電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復(fù)時(shí)間的縮短等元器件改善，終于做成了千赫的目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。目前市場上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的KHZ、用制成的KHZ電源，雖已實(shí)用化，但其頻率有待進(jìn)一步提高。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。然而，開關(guān)速度提高后，會(huì)受電路中分布電感和電容或二極管中存儲(chǔ)電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。這樣，不僅會(huì)影響周圍電子設(shè)備，還會(huì)大大降低電源本身的可靠性。其中，為防止隨開關(guān)啟閉所發(fā)生的電壓浪涌，可采用RC或LC緩沖器，而對(duì)由二極管存儲(chǔ)電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器。不過，對(duì)1MHZ以上的高頻，要采用諧振電路，以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開關(guān)損耗，同時(shí)也可控制浪涌的發(fā)生。這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān)。目前對(duì)這種開關(guān)電源的研究很活躍，因?yàn)椴捎眠@種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。當(dāng)前，世界上許多國家都在致力于數(shù)兆HZ的變換器的實(shí)用化研究。三電路原理總概述基極驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件變壓整流濾波保護(hù)電功率因素校正濾波整流浪涌抑制輸入電路輸入電路輸入電路輸入電路變換電路變換電路變換電路變換電路輸出電路輸出電路輸出電路輸出電路5高頻開關(guān)電源由以下幾個(gè)部分組成一、主電路從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括1、輸入濾波器其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。2、整流與濾波將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。3、逆變將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越校4、輸出整流與濾波根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。二、控制電路一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。三、檢測電路除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表數(shù)據(jù)。四、輔助電源提供所有單一電路的不同要求電源。開關(guān)控制穩(wěn)壓原理開關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開，在開關(guān)K接通時(shí)，輸入電源E通過開關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL，在整個(gè)開關(guān)接通期間，電源E向負(fù)載提供能量；當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，輸入電源E便中斷了能量的提供?？梢?，輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的，為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供，開關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置，在開關(guān)接通時(shí)將一部份能量儲(chǔ)存起來，在開關(guān)斷開時(shí)，向負(fù)載釋放。電感L用以儲(chǔ)存能量，在開關(guān)斷開時(shí)，儲(chǔ)存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負(fù)載，使負(fù)載得到連6續(xù)而穩(wěn)定的能量，因二極管D使負(fù)載電流連續(xù)不斷，所以稱為續(xù)流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示式中TON為開關(guān)每次接通的時(shí)間，T為開關(guān)通斷的工作周期（即開關(guān)接通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和）。由式可知，改變開關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為“時(shí)間比率控制”（TIMERATIOCONTROL,縮寫為TRC）。按TRC控制原理，有三種方式一、脈沖寬度調(diào)制（PULSEWIDTHMODULATION,縮寫為PWM）開關(guān)周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。二、脈沖頻率調(diào)制（PULSEFREQUENCYMODULATION,縮寫為PFM）導(dǎo)通脈沖寬度恒定，通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比的方式。開關(guān)電源原理設(shè)計(jì)1抗干擾電路抗干擾電路是由電容CX1、CX2、CY1、CY2、CY3，線路濾波器LB1、LB2、LB3組成的低通濾波器，它具有電感量較大、分布電容較小，所以對(duì)很寬頻率范圍內(nèi)的非對(duì)稱性干擾也有很好的濾波抑制作用。他不但可防止經(jīng)市電線路進(jìn)入的各種對(duì)稱的或不對(duì)稱的干擾信號(hào)進(jìn)入電源內(nèi)，也可防止開關(guān)電源本身產(chǎn)生的高次諧波脈沖串入市電中，對(duì)接在電網(wǎng)上的其它電器設(shè)備產(chǎn)2整流濾波電路整流濾波電路由整流二極管D1、D2、D3、D4和濾7波電容CD1、CD12、CD13組成。通過抗干擾濾波電路凈化后無干擾的220V市電經(jīng)過由D1、D2、D3、D4組成的橋式整流電路，CD1、CD12、CD13濾波電容濾波后，形成約300V的直流電壓。3自激振蕩電路自激振蕩電路是以集成器件5L0380R（U1）為核心構(gòu)成的，它屬于電流型脈寬調(diào)制器，其引腳為1腳電源公共地（GND）；2腳接內(nèi)部場效應(yīng)管漏極（DRAIN）；3腳啟動(dòng)電源（VCC）；4腳電壓反饋輸入（FB）。（以U2為例）插上電源時(shí)電路經(jīng)過電感濾波、橋式整流電路整流成300V直流電壓。一路通過脈沖變壓器B1的1，3端加到U2的2腳內(nèi)部場效應(yīng)管漏極；另一路經(jīng)過啟動(dòng)電阻R1加到U2的3腳啟動(dòng)電源上，使U2內(nèi)部場效應(yīng)館處于微導(dǎo)通狀態(tài)。B1的1，3繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，耦合到B1的4，5反饋繞組，其3端產(chǎn)生的正相脈沖通過R6，D6注入到U2的3腳，使開關(guān)管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，從而完成開關(guān)電源的啟動(dòng)過程。84穩(wěn)壓控制回路（以U2的穩(wěn)壓控制回路為例）穩(wěn)壓控制回路原理B1次極繞組、濾波電容CD9、濾波電感L1構(gòu)成5V電源，限流電阻R12、分壓電阻R16、R15、R17以及三端穩(wěn)壓塊U3組成的基準(zhǔn)電壓比較電路，獲得基準(zhǔn)穩(wěn)壓源。當(dāng)由于某種原因使得5V輸出電壓升高時(shí)，5V電壓經(jīng)R15、R16、R17分壓后得到的取樣電壓就與TL431基準(zhǔn)端R中的25V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在陰極C上形成誤差電壓。當(dāng)取樣電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出端K電位降低，G02內(nèi)部的的1，2引腳的發(fā)光二極管兩端電位差也隨之加大，其發(fā)光強(qiáng)度增大，促使內(nèi)部光敏三極管內(nèi)阻下降，進(jìn)而拉得U2的4腳電位下降，輸出電位也下降；同理當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，則出現(xiàn)相反的過程，最終達(dá)到穩(wěn)壓的目的。9二、保護(hù)電路設(shè)計(jì)1浪涌電壓保護(hù)電路壓敏電阻RV1可以吸收各種外來的浪涌突破中電壓，避免瞬間浪涌使得半導(dǎo)體器件或設(shè)備失效或損壞，該電阻的型號(hào)為10N471K，它是通用型氧化鋅壓敏電阻，其保護(hù)電壓范圍在376V564V之間，常用在使用220V交流電源的開關(guān)電源的輸入端口中。2尖峰吸收保護(hù)電路（以U2為例）由D8，C4，R4組成尖峰吸收電路，保護(hù)U2內(nèi)部的場效應(yīng)開關(guān)管不會(huì)被尖峰電壓擊穿。U2內(nèi)部的場效應(yīng)開關(guān)管從導(dǎo)通到截止時(shí)，開關(guān)變壓器B1的1，3繞組因漏感會(huì)產(chǎn)生很高反向尖峰電壓時(shí)，這時(shí)D8導(dǎo)通，對(duì)電容C4進(jìn)行充電，從而降低反峰電壓值。當(dāng)場效應(yīng)開關(guān)管從截止到導(dǎo)通時(shí)，C4上充的電荷則通過R4泄放掉，這樣就保護(hù)了U2內(nèi)部的場效應(yīng)管不被擊穿。103過壓保護(hù)電路A經(jīng)變壓器B1輸出的電壓經(jīng)L2后，若該電壓大于或等于13V時(shí)。則DW3導(dǎo)通，將使SCR2的G端得到一個(gè)正向電壓，使SCR2導(dǎo)通接地，則電路處于過壓保護(hù)狀態(tài)。B經(jīng)變壓器B2輸出的電壓經(jīng)L1后，若該電壓大于或等于6V時(shí)。則DW1導(dǎo)通，將使SCR1的G端得到一個(gè)正向電壓，使SCR2導(dǎo)通接地，則電路處于過壓保護(hù)狀態(tài)。4欠壓保護(hù)電路經(jīng)變壓器B2輸出的電壓經(jīng)L1后，若該電壓小于5V時(shí)。則U1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，使電路處于欠壓保護(hù)狀態(tài)。三元器件簡介111PC817光電耦合器A光耦合器亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。1腳ANODE2腳CATHODE3腳EMITTER4腳COLLECTORB光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào)，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長，傳輸效率高。它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、開關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器SSR、儀12器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小，它所能提供的電流并不大，不易使半導(dǎo)體二極管發(fā)光。光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響。光電耦合器的隔離電阻很大、隔離電容很?。s幾個(gè)PF），所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。2TL431基準(zhǔn)電源器件A德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從VREF（25V）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為02。TL431大多采用類似普通三極管的T092封裝形式，如圖所是A為陽極，使用時(shí)需接地；C為陰極，需接限流電阻接正電源；R是輸出電壓的設(shè)定端，外接分壓電阻。由圖可以看到，VI是一個(gè)內(nèi)部的25V基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同相端）的電壓非常接近VI（25V）時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從1到100MA變化。BTL431的應(yīng)用13前面提到TL431的內(nèi)部含有一個(gè)25V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在REF端引入輸出反饋時(shí)，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖53所示的電路，當(dāng)R1和R2的阻值確定時(shí)，兩者對(duì)VO的分壓引入反饋，若VO增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導(dǎo)致VO下降。顯見，這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時(shí)VO1R1/R2VREF。選擇不同的R1和R2的值可以得到從25V到36V范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R1R2時(shí)，VO5V。需要注意的是，在選擇電阻時(shí)必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1MA。當(dāng)然，這個(gè)電路并不太實(shí)用，但它很清晰地展示了該器件在應(yīng)用中的方法。將這個(gè)電路稍加改動(dòng)，就可以得到在很多實(shí)用的電源電路，如圖54。一般地，在陰極和參考端之間，可以引進(jìn)R、C串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以做相位補(bǔ)償。圖53推薦的應(yīng)用電路及電壓輸出圖54是一個(gè)最簡單的5VDC穩(wěn)壓電路。圖54精密5V穩(wěn)壓器1435L0380R簡介該集成塊外觀像一只塑封中功率管，內(nèi)部完成了振蕩、輸出等功能，整個(gè)開關(guān)電源電路簡潔，功耗較低，性能優(yōu)越。其工作原理是220V交流電壓經(jīng)過電源開關(guān)和保險(xiǎn)管進(jìn)入由C101和L101組成的干擾抑制濾波器，再經(jīng)橋式整流、濾波后得到300V左右的直流電壓。當(dāng)電源接通瞬間，300V電壓經(jīng)啟動(dòng)支路電阻R102、R103給IC101（5L0380R）腳一個(gè)脈沖，其內(nèi)部的開關(guān)管處于微導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)在5L0380R的腳有電流通過，開關(guān)變壓器的繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢耦合到正反饋繞組，感應(yīng)電壓經(jīng)整流、濾波后注入5L0380R的腳，使開關(guān)管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，完成開關(guān)電源的啟動(dòng)過程。開關(guān)變壓器次級(jí)各繞組經(jīng)各自整流、濾波電路輸出不同的直流電壓，供給解碼器主板。四設(shè)計(jì)性能注意事項(xiàng)1開關(guān)電源的電磁干擾開關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、工作可靠、可遠(yuǎn)程監(jiān)控15等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、通訊、軍事、民用、航空等各個(gè)領(lǐng)域。在很多場合，開關(guān)電源，特別是通信開關(guān)電源要有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，如對(duì)浪涌、電網(wǎng)電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力，對(duì)靜電干擾、電場、磁場及電磁波等的抗干擾能力，保證自身能夠正常工作以及對(duì)設(shè)備供電的穩(wěn)定性。一方面，因開關(guān)電源內(nèi)部的功率開關(guān)管、整流或續(xù)流二極管及主功率變壓器，是在高頻開關(guān)的方式下工作，其電壓電流波形多為方波。在高壓大電流的方波切換過程中，將產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電壓及電流。這些諧波電壓及電流一方面通過電源輸入線或開關(guān)電源的輸出線傳出，對(duì)與電源在同一電網(wǎng)上供電的其它設(shè)備及電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，使設(shè)備不能正常工作；另一方面嚴(yán)重的諧波電壓電流在開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾，從而造成開關(guān)電源內(nèi)部工作的不穩(wěn)定，使電源的性能降低。還有部分電磁場通過開關(guān)電源機(jī)殼的縫隙，向周圍空間輻射，與通過電源線、直流輸出線產(chǎn)生的輻射電磁場，一起通過空間傳播的方式，對(duì)其它高頻設(shè)備及對(duì)電磁場比較敏感的設(shè)備造成干擾，引起其它設(shè)備工作異常。因此，對(duì)開關(guān)電源，要限制由負(fù)載線、電源線產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾及有輻射傳播的電磁場干擾，使處于同一電磁環(huán)境中的設(shè)備均能夠正常工作，互不干擾。TOPSWITCH開關(guān)電源具有單片集成化、外圍電路簡單、效率高的優(yōu)點(diǎn)，在大多數(shù)的電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，開關(guān)電源自身產(chǎn)生的各種噪聲卻形成了一個(gè)很強(qiáng)的電磁干擾源。這些干擾隨著開關(guān)頻率的提高、輸出功率的增大而明顯地增強(qiáng)，對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行構(gòu)成了潛在的威脅；同時(shí)，一些國家對(duì)此也有嚴(yán)格的指標(biāo)，不能滿足者將被拒之門外。本文以美國PI公司TOPSWITCH系列為例，介紹開關(guān)電源的電磁干擾及其抑制。16開關(guān)電源工作在高頻、高壓、大電流開關(guān)狀態(tài)，并以開和關(guān)的時(shí)間比來控制輸出電壓的高低。TOPSWITCH系列器件工作頻率為100KHZ，電源線路內(nèi)的DV/DT很大，產(chǎn)生的各種噪聲通過電源線以共?；虿钅７绞较蛲鈧鲗?dǎo)，同時(shí)還向周圍空間輻射噪聲。圖1給出了一種典型TOPSWITCH系列的開關(guān)電源電路圖，下面以此為例分析其產(chǎn)生噪聲的主要原因。2A電源一次側(cè)回路的噪聲在一次整流回路中，整流二極管D1D4只有在脈動(dòng)電壓超過C2的充電電壓的瞬間，電流才從電源輸入側(cè)流入。所以，一次整流回路產(chǎn)生高次畸變波，如圖1，形成噪聲，這是影響傳導(dǎo)輻射的一個(gè)重要指標(biāo)。此外，電源在工作時(shí)，TOPSWITCH處于高頻率通斷狀態(tài)，在由脈沖變壓器初級(jí)線圈L1、TOPSWITCH和濾波器C2構(gòu)成的高頻電流環(huán)路中，如果布局、布線不合適，造成環(huán)路面積過大，可能會(huì)產(chǎn)生較大的空間輻射噪聲。如圖2（A），為初級(jí)電流IPRI的波形，其基波為開關(guān)頻率，諧波即為干擾波形。17B電源二次側(cè)回路的噪聲電源在工作時(shí)，整流二極管D7也處于高頻通斷狀態(tài)，由脈沖變壓器次級(jí)線圈L2、整流二極管D7和濾波電容C6構(gòu)成了高頻開關(guān)電流環(huán)路，如果布局、布線不合適，造成環(huán)路面積過大，可能向空間輻射噪聲。同時(shí)，硅二極管在正向?qū)〞r(shí)結(jié)內(nèi)的電荷被積累，二極管加反向電壓時(shí)積累的電荷將消失并產(chǎn)生反向電流。由于二次整流回路中D7在開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)頻率很高，即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r(shí)間很短，在短時(shí)間內(nèi)要讓存儲(chǔ)電荷消失就產(chǎn)生反電流的浪涌。由于直流輸出線路中的分布電容、分布電感的存在，使因浪涌引起的干擾成為高頻衰減振蕩。如圖2C所示，VD波形具有電壓變化率高、上升沿和下降沿陡峭的特點(diǎn)。其峰值電壓由變壓器和輸出整流管的分布電容所決定。振鈴干擾波形的頻率變化是2030MHZ。C脈沖變壓器的噪聲脈沖變壓器是開關(guān)電源中進(jìn)行能量儲(chǔ)存與傳輸?shù)闹匾考?，其性能的?yōu)劣，不僅對(duì)電源效率有較大的影響，而且直接關(guān)系到電源電磁兼容性（EMC）。18對(duì)EMC而言，要求脈沖變壓器漏感小、繞組本身的分布電容及各繞組之間的耦合電容要小。2開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)抑制開關(guān)電源的噪聲可采取三方面的技術(shù)一是濾波；二是變壓器的繞制；三是屏蔽。21濾波針對(duì)開關(guān)電源主要通過電源線向外傳輸噪聲的特點(diǎn)，采用濾波技術(shù)抑制干擾，可分為交流側(cè)濾波、直流側(cè)濾波及其他一些輔助措施。1交流側(cè)濾波開關(guān)電源的交流電源線輸入端插入共模和差模濾波器，防止開關(guān)電源的共模和差模噪聲傳遞到電源線中，影響電網(wǎng)中其它用電設(shè)備，同時(shí)也抑制來自電網(wǎng)的噪聲。交流側(cè)濾波器如圖3A、B、C、D所示，其中L為共模扼流圈，圖A、B中的電容器C能濾除串模干擾。圖C、D抑制電磁干擾的效果更佳，圖C中的L、C1和C2用來濾除共模干擾，C3和C4用來濾除串模干擾，R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端L、N不帶電，保證用戶的安全。2直流側(cè)濾波在開關(guān)電源的直流輸出側(cè)插入如圖3所示的電源濾波器，它由共模扼流圈L1、扼流圈L2和電容C1、C2組成。為了防止磁芯在較大的磁場強(qiáng)度下飽和而使扼流圈失去作用，扼流圈的磁芯必須采用高頻特性好且飽和磁19場強(qiáng)度大的恒磁芯。3其他C3為安全電容，能濾除初、次級(jí)繞組耦合電容引起的干擾。C8和R7并聯(lián)在D7兩端，能防止D7在高頻開關(guān)狀態(tài)下產(chǎn)生自激振蕩（振鈴現(xiàn)象）；此外，在二次側(cè)整流濾波器上串聯(lián)磁珠也有一定效果。TOPSWITCH由導(dǎo)通變成截止時(shí)，在開關(guān)電源的一次繞組上就會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，這是由于脈沖變壓器漏感造成的，通常用瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）D6和超快恢復(fù)二極管（SRD）D5組成的電路進(jìn)行鉗位，也有用R、C電路的，但效果要稍差一些。22減小脈沖變壓器的漏感及分布電容對(duì)于一個(gè)符合絕緣及安全性標(biāo)準(zhǔn)的脈沖變壓器，其漏感量應(yīng)為次級(jí)開路時(shí)初級(jí)電感量的13。在磁芯結(jié)構(gòu)尺寸、繞線匝數(shù)一定的情況下，線圈的繞組排列是減小漏感的重要因素，如圖4所示，繞組應(yīng)按同心方式排列，全部用漆包線繞制，留有安全邊距，且在次級(jí)繞組與反饋繞組之間加上強(qiáng)化絕緣層。20對(duì)于多路輸出的開關(guān)電源，輸出功率最大的那個(gè)次級(jí)繞組應(yīng)靠近初級(jí)，以增加耦合，減小磁場泄漏。當(dāng)次級(jí)匝數(shù)很少時(shí)，為了增加與初級(jí)的耦合，宜采用多股線平行并繞方式均勻分布在整個(gè)骨架上，以增加覆蓋面積。在條件允許的情況下，用箔繞組作為次級(jí)也是增加耦合的一種好辦法。在開關(guān)電源的工作過程中，繞組的分布電容反復(fù)被充、放電，不僅使電源效率降低,，它還與繞組的分布電感構(gòu)成LC振蕩器，會(huì)產(chǎn)生振鈴噪聲。初級(jí)繞組分布電容的影響尤為顯著。為減小分布電容，應(yīng)盡量減小每匝導(dǎo)線的長度，并將初級(jí)繞組的始端接漏極，利用一部分初級(jí)繞組起到屏蔽作用，減小相鄰繞組的分布參數(shù)耦合程度。23屏蔽抑制輻射噪聲的有效方法是屏蔽。用導(dǎo)電良好的材料對(duì)電場屏蔽，用導(dǎo)磁率高的材料對(duì)磁場屏蔽。將電路置于屏蔽殼中，屏蔽殼可靠接地或中性線，接縫處最好焊接，以保證電磁的連續(xù)性。對(duì)于脈沖變壓器內(nèi)部而言的屏蔽，即在一次側(cè)和二次側(cè)間加屏蔽層，簡單的辦法，用漆包線均勻繞滿骨架一層，繞組的一端接高壓V端，另一端浮空。如圖5所示，減少了一、二次側(cè)的電場的耦合干擾。此外，將原邊繞在骨架最里邊，原邊起始端與TOPSWITCH的D端連接也是抑制干擾的有效方法。為防止脈沖變壓器的泄漏磁場對(duì)相鄰電路造成干擾，可把一銅片環(huán)繞在變壓器外部，構(gòu)成如圖5所示的屏蔽帶。該屏蔽帶相當(dāng)于短路環(huán)，能對(duì)泄漏磁場起到抑制作用，屏蔽帶應(yīng)與地接通。213開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)考慮的因素還很多，如印制板的制作、元器件的布局以及各種電源線、信號(hào)線的捆扎、配置等，有許多工作要做。全面抑制開關(guān)電源的各種噪聲會(huì)大大提高開關(guān)電源的電磁使開關(guān)電源得到更廣泛的應(yīng)用。小結(jié)小結(jié)小結(jié)小結(jié)經(jīng)過這一系列的學(xué)習(xí)操作，我接觸到了大量平時(shí)沒有接觸到的儀器設(shè)備、元器件以及相關(guān)的使用調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，另外學(xué)會(huì)了怎樣正確查閱資料和利用工具書，同時(shí)已經(jīng)掌握了用設(shè)計(jì)開關(guān)電源的基本思路和方法以及它的整個(gè)流程。熟練的掌握整個(gè)套系統(tǒng)的開發(fā)原理，熟悉了5L0380R功能和使用，完全掌握了PROTEL軟件的使用，PROTEL軟件主要用于原理圖的繪制和印制電路板的制作，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還使我了解了從電路原理圖到印制電路板的制作的全部流程，這對(duì)我以后工作和學(xué)習(xí)是非常有用的。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我體會(huì)到了所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合的越好，設(shè)計(jì)時(shí)考慮得就能更全面，調(diào)試時(shí)就會(huì)減少故障。也熟悉了對(duì)一項(xiàng)課題進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)過程。這些使我在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會(huì)有很大的幫助。22由于經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)面的不足，雖然本設(shè)計(jì)結(jié)果已經(jīng)能夠正確顯示出來，但是還存在著不少的問題。第一，雖然整個(gè)電路經(jīng)過調(diào)試沒有任何問題，但是由于我的知識(shí)面的問題我選擇的元器件還不是最經(jīng)濟(jì)最實(shí)用的。我想在以后知識(shí)面的不斷拓寬，我對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的完善將會(huì)更好的；第二，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，往往構(gòu)思片面，只考慮到功能能否實(shí)現(xiàn)，沒有將設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性考慮周全，使得設(shè)計(jì)在調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障。通過反復(fù)的調(diào)試和改善，本設(shè)計(jì)可順利完成系統(tǒng)功能；第三，大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期，我第一次完整的開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，學(xué)會(huì)了嘗試，敢于面對(duì)挑戰(zhàn)，更加懂得了合作對(duì)于系統(tǒng)開發(fā)成功與否的重要性，這將為我將來的學(xué)習(xí)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。致致致致謝謝謝謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過程中，我從始至終受到了系里許多老師和同學(xué)的無私幫助。尤其是指導(dǎo)教師老師的悉心指導(dǎo)和自始自終的熱情支持和鼓勵(lì)，我在這里向他們表示誠摯的謝意。老師兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、平易近人的品格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和誨人不倦的學(xué)者風(fēng)范，不僅鞏固了我的理論知識(shí)更加提高了我的實(shí)戰(zhàn)能力，楊老師非常注重培養(yǎng)和建立我們獨(dú)立思考和分析問題、解決問題的能力，他總是給予我們思想上的啟示，做我們思維前進(jìn)的指示燈，這使我擺脫了學(xué)習(xí)時(shí)的依賴心理，讓我能夠在以后的生活學(xué)習(xí)中獨(dú)立。同時(shí)楊老師默默無聞的工作精神和強(qiáng)烈的責(zé)任心也潛移默化地感染了我，他將成為我走向工作崗位后最好的學(xué)習(xí)榜樣，我在這里向他致以衷心的感謝。最后，再次感謝學(xué)校給予我這樣一個(gè)學(xué)習(xí)鍛煉的機(jī)會(huì)和環(huán)境，使我對(duì)大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)有了系統(tǒng)的掌握和更深理解，為以后的學(xué)習(xí)工作打下了良好的基23礎(chǔ)。同時(shí)感謝曾給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們。同時(shí)，感謝與我合作的朱秋榮同學(xué)對(duì)我的支持。參考文獻(xiàn)1周占松，蔡宣三開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)北京電子工業(yè)出版社2006。42劉選忠實(shí)用電源技術(shù)手冊(cè)沈陽遼寧科學(xué)技術(shù)出版社19993周志敏，周紀(jì)海開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用北京人民郵電出版社2003。84王國華，王鴻麟，羊彥便攜電子設(shè)備電源管理技術(shù)西安電子科技大學(xué)出版社200415周志敏，周紀(jì)?，F(xiàn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