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开关稳压电源设计说明书

开关稳压电源设计说明书
学生姓名:
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专业班级:物电学院电子2班报告提交日期: 2014年5月20日
湖南理工学院物电学院
目录
一、设计任务及要求 (2)
1、设计任务 (2)
2、设计要求 (2)
二、基本原理与分析 (2)
三、方案设计 (5)
1、开关器件的选择 (5)
2、参数的设定 (5)
四、电路设计 (5)
1、电路整体设计 (5)
2、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:I max=1.0 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R L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:(U i-U0)T1/L=U0T2/L

U0=U1T1/(T1+T2)=(T1/T)U i,σ=T1/T
由上式可见,可以通过控制开关管激励脉冲的占空比σ来调整开关电源的输出电压U0。

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:I max=1.0 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100m w,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I om=1.0A,输出功率P0=5.5W。

2、电路工作原理
交流电压u经过VD1~VD4,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R 2,C 4和VD 6组成。

输出整流滤波电路由VD 5,C 5,L 2和C 6组成。

输出电流的途径如下:正半周时从次级电压u 2的正端→VD 5→L 2→负载R L →返回端RTN →R 6→R 4→u 2的负端。

VD Z 采用1N5230B 型4.7V 稳压管。

R 7为LED 的限流电阻,R 8是VD Z 的限流电阻。

由于LED 的正向电流I F <1mA ,使U R7<0.1V,因此R 7上的压降可以忽略不计这样U 0值就等于U z 与U F 之和。

R 4是过流检测电阻。

实现恒流的电路特点是用晶体管VT 的发射结压降U BE ,去检测输出电流I 0返回时在R4上形成的压降UR 4.常态下VT 截止而不起作用,I 0为恒定值。

当发生过流故障时,I0增大,使得
UR 4=I0R 4>U BE ,VT 立即导通,并取代控制环路直接驱动光耦合器,维持I 0不变。

R 6上形成的压降可使控制环路在U 0约等于0V 的状态下仍能正常工作。

R 3为基极限流电阻。

R 4用来设定输出电流的极限值I olimit ,取R 4=0.7Ω时,I olimit =U BE /R4=1.0A.R4的额定功率应满足下述条件:P=2it
o I
lim 2*R 4=1.4W ,实选1.4W 电阻。

VD 5采用FR201
型3A/200V 的快恢复二极管,要求其反向恢复时间t rr <150ns,平均整流电流ID=3I olimit ;为了提高电源效率,有条件者可选用肖特基二极管,VD 6为1A/600V 快恢复二极管。

图4 5.5W 手机电池充电器电路
220V
+5.5V 1.0A
0.7Ω 1.4W
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).:高等教育,2008
[2]谭博学,苗慧静.集成电路原理及应用.第2版.:电子工业,2010。

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