精品电源适配器的设计与制作.docx

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精品电源适配器的设计与制作

电源适配器的设计与制作

毕业设计（论文）

《笔记本电脑电源适配器

的设计与制作》

专业（系）电气工程系电气自动化专业

班级

学生姓名

指导老师

完成日期

2013届毕业设计任务书

一、课题名称：

笔记本电脑电源适配器设计

二、指导老师：

陈勇宏

三、设计内容与要求

1、课题概述

根据市场需求，需要设计制造一款笔记本电脑电源适配器，其设计方案有两种；

（1）采用变压器、整流、稳压；

（2）采用开关电源；

采用开关电源的优点：

不需要笨重的电源变压器，效率高，体积小，造价低。

开关电源已广泛用于工业产品及家用电子产品中

2、设计内容与要求

开关电源的技术要求：

（1）.确定设计方案，绘制方框图；

（2）.设计各部分电路，要求尽量采用集成电路，在保证实现基本功能和主要技术指标的前提下采用通用型元器件，并注意降低成本，以获取较高的性价比；

（3）.分析各单元电路的工作原理和特性；

（4）.画出整机电路图，设计印制电路板，并说明电路调试的基本方法；

（5）.每组制作实物一件。

完成毕业设计说明书一份。

3、技术指标：

（1）.输入交流电压：

110V～260V；

（2）.输入直流工作电压：

19±0.1V；　　

（3）.直流工作电流：

4A；

（4）.具有短路保护、过载保护等功能。

（5）.使用环境：

0～40℃。

1）设计19V开关电源的电气原理图，PCB图，PCB板要按照CE标准。

2）采用集成元件，元件数量要尽可能少。

3）设计开关变压器的参数。

4）按要求设计、制作PCB板图，并装配调试，由指导老师提供部分元件。

5）编写使用说明书。

包括电气原理图；电路板图；元件明细表。

6）图纸要独立完成，文字表达准确，条理清晰，文笔通顺，采用打印。

四、设计参考书及参考网址　

1、陈梓城主编　《模拟电子技术基础》，高等教育出版社

3、王建生主编　《电源技术教程》，高等教育出版社

4、周志敏、周纪海编　《开关电源实用技术设计与应用》，人民邮电出版社

5、《开关电源设计》电子工业出版社王志强

6、《开关电源的原理与设计》张站松

7、《开关电源印制板电路板（PCB）工程设计》中国电力出版社杨恒

五、设计说明书要求

1.封面

2.内容摘要

3.目录

4.引言

5.正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的6.说明及特点）

7.文献

8.致谢

9.附录（参考文献、图纸、材料清单等）

六、设计进程安排

第1周：

资料准备与借阅，了解课题思路。

第2-3周：

设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。

第4-6周：

进行毕业设计，完成说明书初稿。

第7周：

指导老师检查毕业设计完成情况，作好毕业答辩准备。

第8周：

毕业答辩与综合成绩评定。

七、毕业设计答辩及论文要求

1、毕业设计答辩要求

答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。

学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。

答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。

2、毕业设计论文要求

文字要求：

说明书要求打印（除图纸外），不能手写。

文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。

图纸要求：

按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

曲线图表要求：

所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

摘要

开关电源技术是一门运用半导体功率器件实现电能的高效率变换、将粗电变换成精电，以满足供电质量要求的技术。

由于在开关电源中半导体功率器件工作在高频开关方式，因此它具有高频率、高功率密度、高可靠性。

本文主要介绍了基于UC3842的开关电源电路拓扑的选取、变压器和电感设计、功率驱动电路、控制电路及保护电路的设计。

开关电源采用MOSFET作为开关器件，通过控制开关器件导通的占空比调整输出电压。

开关电源对电网的适应能力强，当开关电源在电网电压为220V±10%范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。

本设计主要分为四章，分别介绍了开关电源的发展，工作原理，电路设计及参数计算和电磁兼容设计。

回顾开关电源技术的发展过程，可以看到，高频率、小型化、集成化、智能化以及高可靠化是大势所趋，也是今后的发展方向。

关键词：

开关电源；电路拓扑；电磁兼容、

Abstract

Switchingpowersupplytechnologyisthatsemiconductorpowerdevicesareusedtoachievehighefficiencypowerconversionthatmakesthepowerchangefromcrudetovaritronix.Thequalityofpowersupplymeetsthetechnicalrequirements.Forpowersemiconductordevicesintheswitchingpowerworkinginhighfrequencyswitching,ithasahighfrequency,highpowerdensityandhighreliability.ThispaperintroducestheUC3842basedswitchingpowersupplytopologyselection,transformerandinductordesign,Power-drivencircuit,controlcircuitandprotectioncircuitdesign.SwitchingpowerMOSFETisusedasaswitchdevice,theoutputvoltageisadjustedbythecontrolswitchdutycycle.Switchingpowersupplyisadaptabletothegrid.Theoutputvoltageissteadywhenswitchingpowersupplyvoltageiswithinthescopeofchanges220V±10%.Thepaperconsistsoffourchapters.Switchingpowersupplydevelopment,workingprinciples,circuitdesignandparametersandEMCdesignareintroduced.RecallingSPStechnologydevelopmentprocess,high-frequency,small,integrated,intelligentandhighreliabilityisthegeneraldevelopmenttrend.

Keyword:

Switchingpowersupply;circuittopology;EMC

第1章绪论

1.1什么是电源适配器

近年来，电子产品，如笔记本电脑、液晶显示器、数字录像机、数码相机、个人数字助理（PersondigitalAssistar，PDA）、手机、游戏机、随身听等发展迅速，其中绝大多数需要低压直流电源为其供电或为其机内电池充电。

为了从市政电力的交流系统中获取电力，两者之间必须有AC/DC的转换装置，这就是电源适配器（祥见左图）。

它是将交流电网的交流电转换成电子产品锁要求的直流电压，其输出电压一般较低（几伏到十几伏），功率较小（几瓦到一百多瓦）。

为了满足电子产品能在全球范围内使用，要求电源适配器的输入电压范围为全球电压输入范围（90-265Vac）。

1．2电源适配器的发展与趋势

在我们生活中广泛使用的适配器有两种类型，分别是交流电源适配器（也称线性电源适配器）和直流电源适配器）。

交流适配器的内部主要是通过电源变压器来完成转换输出，直流适配器内部则是通过整流电路组成的。

在之前使用的交流电源适配器主要是通过内部的电源变压器来完成转移，但是其在转移的过程中，功耗的损失相当大，所以开关电源适配器就应运而生。

开关电源适配器主要是通过整流电路组成，损耗小很多。

被广泛的用于网络延长器、路由器、通信设备、手机、手提电脑和PSP等。

随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。

任何电子设备都离不开可靠的电源，他们对电源的要求也越来越高。

电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。

传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。

这种传统稳压电源技术比任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。

电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。

较成熟，并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点。

但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和质量都很大的滤波器。

由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。

开关电源型稳压电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。

以功率晶体管（GTR）为例，当开关管饱和导通时，集电极和发射极两端的压降接近零。

所以其功耗小，功率可高达70%—95%。

而功率小，散热器也随之减小。

开关型稳压电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器。

此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。

因此开关电源具有重量轻、体积小等优点。

另外，由于功率小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。

而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220±10%，而开关型稳压电源在电网电压在110—260伏范围内变化时，都获得稳定的输出电压。

开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。

另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。

1.3选题背景

随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。

任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。

传统的线性稳压电源具有稳定性能好、输出电压纹波小、使用可靠等优点，但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。

由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管的功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。

另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的需要。

开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源，通过控制