开关电源设计毕业论文.docx
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开关电源设计毕业论文
电子技术课程设计
设计课题：
开关电源
电气工程及自动化
电气班
一．设计目的
二．设计要求
三．方案总体概要设计
四．分模块设计与分析
五．电路的安装与调试
六．总结
七．元器件清单
八．参考文献和辅助工具
一.设计目的
目前电子类的产品已经深入到人们生活的各项领域当中，每个产品都离不开电源。
就目前电源发展这一块也是形式多样化。
但也存在功率省耗大，转换效率不高，体积大不便于携带等导致性价比不高。
基于这些我们设计一个AC-DC的直流稳压可调的开关电源，它的性能优越，电压可调，体积小、重量轻、性价比高等他将更加普遍使用于生活当中。
希望通过本次课程设计了解ncp1050的功能及用法，进一步将数模电知识加以运用，进而不断提高自己的专业知识。
二.设计要求
基本要求：
1、输入电压：
单相交流额定电压有效值220V±20%
2、频率：
频率范围45-65Hz
3、电流：
在满载运行时,输入220V,小于8A。
在264V时,冲击电流不大于18A
4、输出电压U。
可调范围：
30～36V。
5、最大输出电流IOMAX：
2A。
6、输出噪声纹波电压峰—峰值Uopp≤1V
7、DC—DC变换器的效率q≥70％
发挥部分：
1、进一步提高效率，使q≥85％
2、排除过流故障后，电源能自动恢复为正常
状态。
三.方案总体概要设计：
方案一
步骤如下：
方案一框图
说明：
选择了Boost升压变换器实现DC-DC变换，控制系统选用单片机ADuC812和脉宽调制控制器SG3525通过双闭环回路共同控制DC-DC变换电路，实现输出电压稳定、可调；SG3525产生高频脉冲控制DC-DC变换，ADuC812实现显示、A/D和D/A转换、过流保护、处理电压反馈信号。
该方案的优点：
1.电路结构简单，转换效率高稳压性能优，并且转换效率高;
2.控制系统软件编程工作量较小，难度不大；
3.用脉宽调制型控制器实现PWM控制，产生频率为100KHZ的脉冲较容易，并且完全由硬件产生高频脉冲，实时性好；
该方案的缺点：
1.件电器设计难度较大；
⒉电路板布线工作量较大。
3.控制软件编程工作量大、难度大；
4.所有控制都由单片机实现,对单片机的硬件资源要求很高；
方案二
步骤如下：
方案二框图
隔离变压=>整流滤波=>高频变换=>控制电路=>调整输出
说明：
本电路主要采用3块集成芯片实现对电路的控制，分别是IC1（NCP1050）、IC2（光耦合器SFH615）、IC3（可调式精密电压调节器TL431）。
该方案的优点：
1.电路结构简单，转换效率高稳压性能优，并且转换效率高;
2.性能优越，电压可调，体积小、重量轻、性价比高，可普遍使用于生活当中；
3.NCP1050,TL431等芯片器件功能强大，设计起来比较简单。
该方案的缺点：
1.输出较难调节;
2.电路图难以实现仿真;
结合老师提供的器件及对两种方案的对比，发现方案2容易实现,最终我们小组决定采用第2种方案实行本次电子课程设计。
四．各单元模块设计和分析
NCP1050内部结构图
NCP1050的构成
1、门控振荡器；2、启动与调节电路；
3、欠压闭锁电路；4、输人控制电路；
5、脉宽调制器；6、功率开关管及过流检测电阻；
7、故障逻辑和定时器电路；8、开启触发器与关断触发器；
9、过热保护电路；
NCP1050系列电源的性能特点
（1）芯片内部包含上电启动调节电路、门控振荡器、脉宽调制器、驱动门、功率开关管、故障逻辑与故障触发器、开启触发器、关断触发器、前沿闭锁电路。
采用100V、115V或230V交流固定输人电压时,该系列的输出功率为6~40W,配85~265V宽范围交流输人电压时,可提供3~20W的功率。
占空比调节范围是0~77%。
（2）内部有一个完整的门控振荡器,不需要外接阻容元件即可产生矩形波信号和时钟信号。
（3）利用芯片内部的动态自供电源来提供电源电压二并对其进行调整,能省去反馈绕组,简化高频变压器的设计。
（4）它采用独特的双沿口开、关触发模式来完成脉宽调制功能,可实现控制环路的快速响应。
（5）具有完善的保护功能,包括带滞后特性的输人欠压、保护、过流保护亦称过载保护、输出短路保护、过热保护、控制环路的开环保护功能。
电压调节器TL431内部结构
10w精密开关电源
作精密开关电源使用时,满载时的电率为0.38%（u=85-265v,Io=1.91负载整率为0.57%（u=230v,Io=0.19-1.91A）。
最大输出功率为10w。
该电源总共使用了三片集成电路:
IC1（NCP1050）、IC2（光耦合器sfh615a-4）、IC3（可调式精密电压调节器tl431）。
85-265v交流电经过电磁干扰滤波器（c1，l1）整流滤波器（V1-V4,C2）产生直流高压、再经过一次绕组接NCP1050B的漏极。
由R1、C3和v5构成的钳位保护电路,可吸收高频变压器漏感产生的尖峰电压,防止尖峰电压叠加在输人电压（U1）和感应电压（Uor）上,使Ud超过700V而导致MOSFET雪崩击穿。
R2,C4用来抑制由振铃电压形成的辐射噪声。
C5为供电电容,它有三种功能:
第一,利用动态自供电源来代替反馈绕组,为IC1提供电源电压,因此高频变压器不需要辅助绕组;第二,为门控振荡器频率扫描提供定时时间第三,对输出故障过载、短路或开环故障做出响应。
输出整流管V5采用IN5822型3A/40V快恢复二极管。
为提高电源效率,亦可用型肖特基二极管来代替。
输出滤波器由C7,C8,C9,L2,C11,C12构成。
分别将C7-C9，C11-C12作并联使用,可减小分布电感。
L2采用5uH的磁珠。
R5，R6为输出端的取样电阻。
取样电压UQ与TL431内部的2.5V基准电压进行比较,以决定TL431的阴极电压UK。
当U0上升导致UQ上升导致uk下降时,光藕合器中LED比的工作电流If增大,使NCP1050B的输出占空比减小,最终使U0保持不变。
为频率补偿电容,防止TL431产生自激振荡。
C6是安全电容。
五.电路的安装与调试
总的设计原理图
完成了理论设计的基础之后，进行对自己设计不大肯定的电路，由于软件protues没有ncp1050的元件，不好进行仿真测试，修正。
所以直接开始电路的安装和调试。
在拿到了工具的和器材之后，首先对各元器件进行测试，检查是否芯片存在问题。
在确认没有问题之后，就可以按照布线方案来进行布线了。
布线方案
首先我们小组在protel上设计好原理图，如上图。
先利用protel的自动布线功能，把个连线都布好，然后个别修要修改的元件进行了调整和跳线的修改，因为我们平时没怎么实验和设计过的电路，ncp1050，tl431等元件开始没有见到元器件，不晓得到底是几引脚，都是按照下载的资料设计的封装，电容也是的按照一般的电容的引脚的大小设计的封装。
与同学的交流讨论之后，完成了布线的过程。
布线图如下：
、
六．总结
1.设计过程中遇到的问题及其解决方法。
1）由于上期学习Protel软件时，很多要点都没有理解透彻，通过这次画原理图，加深了对所学知识的理解与应用。
比如，在设置地线与电源线宽时应多加注意。
2）在制板过程中，对PCB的腐蚀应当小心，注意安全问题。
在调试过程中应耐心，仔细，一步一步调试，否则很难找出错误。
3）在PCB板布线过程中，应注意线与线之间的距离，否则做出实物板后，有些线会连到一起。
同时应注意元器件的封装。
2．设计体会
1，在此次的开关电源的设计过程中，更进一步熟悉了protel软件的使用，增强了自己的动手能力。
2，通过此次电源开关的设计，了解了电子专业PCB板的制做流程。
3，对以前所学数模电知识有了更深的撑握。
。
七．元器件清单
单片开关电源集成电路
NCP1050
个
1
0
15
光耦合器
SFH615A
个
1
0
15
电压调节器
TL431
个
1
0
15
晶体管
2N3904
个
1
0
15
整流二极管
1N4006
个
4
0
60
快恢复二极管
MUR160
个
1
0
15
快恢复二极管
IN5822
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-91k
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-2.2k
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-47
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-1k
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-2k
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-2.2k
个
1
0
15
电阻器
RTX-1W-0.5
个
1
0
15
电阻器
RTX-1W-1.2
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-22
个
1
0
15
电阻器
RTX-0.125W-220
个
1
0
15
电容器
CL-0.1UF/600V
个
1
0
15
电容器
CD11-33UF/400V
个
1
0
15
电容器
CC-220PF/400V
个
1
0
15
电容器
CC-22PF/400V
个
1
0
15
电容器
CD11-10UF/100V
个
1
0
15
电容器
CC-100PF/100V
个
1
0
15
电容器
CD11-330UF/25V
个
3
0
50
电容器
CL-0.22UF/50V
1
0
15
电容器
CD11-220UF/25V
2
0
30
电容器
CL-1UF/50V
个
1
0
15
电容器
CD11-1.0UF/50V
个
1
0
15
电感器
10mH
个
1
0
15
电感器
5uH磁珠
个
1
0
15
高频变压器
高频变压器
1
0
15
升级会员 