湖北轻工职业技术学院毕业设计(论文)题目 USB充电器的设计系部信息工程系专业电子信息工程技术毕业设计(论文)任务书设计（论文）题目：USB充电器的设计设计（论文）主要内容：1.介绍USB充电器的背景。
2.总结充电器的概念和特性。
3.描述USB充电器设计方法。
4.实现电路。
从硬件电路上来完成USB充电器的设计。
5.对设计做整体概述和分析。
设计过程中遇到的问题及解决办法、课程设计过程体会、创新点、新颖性、应用价值等。
要求完成的主要任务:本课题要求完成的主要任务是设计USB充电器，实现对交流信号的转换，在交流信号波动时保证输出直流信号的稳定，并且要考虑到散热的问题。
指导教师签名：教研室主任签名：湖北轻工职业技术学院毕业设计(论文)开题报告题目 USB充电器的设计系部信息工程系专业电子信息工程技术班级 09电信班姓名杨小莉指导教师赵欣2012年 3 月 13 日一、选题的依据及意义USB充电器在各个领域用途广泛，特别是在生活领域被广泛用于MP3、MP4、手机、相机等常见电器。
USB充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的装置。
充电器是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置。
在以蓄电池为工作电源或备用电源的用电场合，充电器具有广泛的应用前景。
二、国内外研究概况及发展趋势在2006年12月14日为了统一手机充电器接口，信产部就颁布了《移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法》。
在接口方面参照了通用串行总线(USB)类型A系列接口规范，并将统一的连接接口设在充电器一侧。
新标准的执行将降低消费成本，节约社会资源，减少电子废弃物，避免电子产品对环境的二次污染。
这样将给消费者带来很多的方便：不管更换什么样的手机，只要有一个USB充电器就可以了，使USB充电器更加广泛化。
国际充电器行业市场运营态势、中国充电器行业发展环境等，接着分析了中国充电器产业运行的现状，然后介绍了中国充电器行业市场竞争格局。
随后，报告对中国充电器做了重点企业经营状况分析，最后分析了中国充电器行业运行前景与投资预测。
其中一个发展趋势就是加大充电器输出电流、缩短充电时间。
三、研究内容及实验方案此设计将从以下方面来研究：1、USB充电器的概念、特性、背景2、USB充电器工作原理、设计思路3、USB充电器工作流程4、所用芯片介绍5、对整个电路划分模块进行简介6、产品PCB设计7、产品设计的新颖性8、设计过程中遇到的问题及解决办法四、目标、主要特色及预计工作进度计划目标及工作进度：1、规划论文内容，拟出论文大纲第一周2、整理思绪，开始搜集各方面需要的资料第二周-第三周3、开始写论文，同时搜集缺少的资料第四周-第九周4、查漏补缺第十周5、提交论文第十一周摘要所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。
本文设计的是类似于插座式的USB充电器，USB充电器相当于反激式变压器开关电源，您只需要将USB接口插入即可充电。
介绍了USB充电器的概念、工作原理、工作流程等。
从硬件电路上来设计了USB充电器的原理图，并设计其PCB板。
关键词：USB充电器；充电器；开关电源目录引言 (7)一USB充电器简介 (8)1.1 USB充电器的背景 (8)1.2 USB充电器的概念及特性 (8)1.3 USB充电器的工作原理 (9)1.4 USB充电器的工作流程 (10)二所用芯片的介绍 (10)2.1 TNY280PN（IC） (10)2.2 TL431（基准电压源） (11)2.3 LTV-817C(光耦) (12)三硬件电路分析 (13)3.1 USB充电器电路原理图 (14)3.2 抗电磁干扰(EMI)和整流滤波 (16)3.3 主回路组成 (17)3.4 电压反馈控制 (22)3.5 尖峰电压吸收电路 (24)四PCB的设计 (25)五设计过程中疑难问题及解决办法 (27)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (33)引言您还在为因ipad、iphone等电子产品有数据线但缺少插头而不能充电在烦恼吗？您还在为因电流大小供应不足而不能同时为您的几个电子产品充电在烦恼吗？本文所设计的是一种利用USB接口为我们的电子产品进行充电的插座式大电流充电器，您只需要将您的USB数据线当插头插进充电器即可，便捷省时。
本文围绕介绍USB充电器的背景，总结充电器的概念和特性，描述USB充电器设计方法等各方面来一一介绍，并从硬件电路上来完成USB 充电器的设计。
此产品实现的是输入120V或是220V的交流电，输出5V、3A的直流电的USB充电器，它设计了两个USB接口，能够同时接两个外来充电设备。
一USB充电器简介1.1 USB充电器的背景USB充电器在人们日常生活中应用广泛，与我们的生活密切相关。
随着人们物质水平的提高，ipad、iphone等大电流电子产品越来越普及，对日常生活所用的电子产品大电流充电器的需求增大。
以往的那些结构简单、小电流的充电器已不能满足人们的需求。
目前，各式各样的便捷的充电器都浮于市场，竞争激烈。
在以蓄电池为工作电源或备用电源的用电场合，充电器具有广泛的应用前景。
1.2 USB充电器的概念及特性充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的设备。
充电器在各个领域用途广泛，特别是在生活领域被广泛用于手机、相机等等常见电器。
充电器是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置。
1.3 USB充电器的工作原理USB充电器相当于反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。
反激式：就是在开关管导通的时候存储能量，只有在开关管关断的时候释放才向负载释放能量。
而此设计电路中的开关管K相当于由芯片TNY280PN所组成的开关控制电路。
属于这种模式的开关电源有：并联式开关电源、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源等。
上图是反激式变压器开关电源的精简电路图Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，C是储能滤波电容，R是负载电阻，二极管D起到的是反向阻流的作用。
1.4 USB充电器的工作流程二所用芯片的介绍2.1 TNY280PN（IC）2.1.1 引脚功能介绍漏极(D)引脚：这个引脚是功率MOSFET的漏极连接点.它提供了内部经营为启动和稳态电流运作。
旁路多功能（BPM）引脚：此引脚具有多种功能：1.它是一个外部旁路电容连接点对国内产生5.85V供应。
2.它是一个电流限制值的模式选择，取决于加入对的电容值。
3.它提供了一个关断功能。
当到当前旁路引脚超过5.5 mA,闭锁装置，直到BP M以下4.9 V,在电源电压下降了。
这可以用来提供输出过压保护功能与齐纳从BP连接M引脚到偏置绕组供应。
启用欠压(ENUV)引脚：此引脚具有双重功能：使能输入和线路电压不足感.来源(S)引脚：该引脚在内部连接到输出MOSFET源高低压电力回报和控制电路常见.TNY280PN引脚图2.2 TL431（基准电压源）2.2.1 TL431简介TL431属于一种具有电流输出能力的可调基准电压源，其性能优良，可广泛应用于单片机精密开关电源或精密线性稳压电源中。
基准源提供了一个已知的电压值，用它与输出作比较，得到一个用于调节输出电压的反馈。
此外，TL431还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。
目前在单片精密开关电源中，常用它构成外部误差放大器，再与光耦合器一起组成隔离式反馈电路。
TL431相当于一只可调齐纳稳压管，输出电压由外部精密电阻R1和R2来设定。
2.2.2 TL431的主要参数TL431的主要参数为：1. 最大输入电压为37V。
2. 最大工作电流150mA。
3. 内基准电压为2.5V。
4. 输出电压范围为2.5~30V。
2.2.3 TL431引脚介绍TL431三个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。
TL431引脚图2.3 LTV-817C(光耦)光耦的基本作用，是将输入、输出侧电路进行有效的电气上的隔离；能以光形式传输信号；有较好的抗干扰效果；输出侧电路能在一定程度上得以避免强电压的引入和冲击。
输入侧一般采用发光二极管，输出侧采用光敏晶体管、集成电路等多种形式，对信号实施电-光-电的转换与传输。
输入、输出侧之间有光的传输，而无电的直接联系。
输入信号的有无和强弱控制了发光二极管的发光强度，而输出侧接受光信号，据感光强度，输出电压或电流信号。
此设计中所用的LTV-817C为三极管型光电耦合器，如同PC816、PC817、4N35等，常用于开关电源电路的输出电压采样和误差电压放大电路，也应用于变频器控制端子的数字信号输入回路。
结构最为简单，输入侧由一只发光二极管，输出侧由一只光敏三极管构成，主要用于对开关量信号的隔离与传输。
三硬件电路分析3.1 USB充电器电路原理图3.2 抗电磁干扰(EMI)和整流滤波3.2.1 抗电磁干扰电感L1、CX1以及反馈控制电路中所用的CY1都是用来抗电磁干扰的元器件。
开关电源首先将工频交流电（50HZ交流电）整流为直流电，然后经过开关管（TNY280PN）开关控制电路）变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压，因此，自身含有大量的谐波干扰。
同时，由于变压器T1的漏感和输出二极管D2的反向恢复电流造成的尖峰，都会产生不同程度的电磁干扰。
开关电源中的干扰主要集中在电压、电流变化大（即dvdt或didt很大）的元器件上，尤其是开关管、输出二极管和高频变压器等。
同时，杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。
3.2.2 整流滤波输出整流滤波电路产生的滤波干扰开关电源输出端普遍采用桥式整流，电容滤波电路。
由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得输出电流成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流，。
这种畸变的输入电流，它除了基波外，还含有丰富的高次谐波分量。
3.3 主回路组成主回路是反激式结构，主要由变压器T1，集成电路TNY280PN，二极管D2，电容C5,C8,电感L2等组成。
3.3.1 功率变换控制回路工作过程在U1（TNY280PN）接通的期间，输入电源Ui对变压器初级线圈N1绕组加电，N1绕组有电流i1流过，两端产生自感电动势，同时次级线圈N2绕组的两端也产生感应电动势，但由于绕组同名端相反, 整流二极管D2载止，没有产生回路电流，相当于开路，变压器相当与一个储能电感。
（等效图如下）当U1由接通突然转为关断瞬间，流过变压器初级线圈的电流i1突然为0，而磁通不能突变，因此，在U1关断期间，变压器磁心中的磁通主要由N2线圈回路中的电流来维持,N2中产生反激电流，流过D2向电容C5和负载供电。