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1. 掌握高頻開關(guān)源組成電路的工作原理； 2. 掌握控制芯片TOP223控制原理和穩(wěn)壓原理； 3. 學(xué)會(huì)制作高頻變壓器； 4. 學(xué)會(huì)電路設(shè)計(jì)及調(diào)試。 二、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 采用TOP223芯片制作反激開關(guān)電源，輸入交流電壓為UAC=100-265V，直流輸出電壓為VO=24V，IO=2A，輸出功率大概為為50W，TOP223內(nèi)部集成了MOSFET，且TOP223輸出PWM脈沖控制MOS管。 當(dāng)輸入電壓或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，要求輸出電壓能穩(wěn)定輸出。 三、實(shí)訓(xùn)電路圖 四、實(shí)訓(xùn)電路工作原理 1、EMI濾波電路。差模干擾抑制最X電容C1實(shí)現(xiàn)，共模干擾抑制由共模電感L1和Y電容C8來實(shí)現(xiàn)。 2、整流濾波電路。由D8-D11組成橋式整流電路，并由電解電容C29濾波得到平滑的直流電，UC29=（1.2-1.4）UAC。 3、直流變換電路采用反激拓樸結(jié)構(gòu)。反激電路中的開關(guān)管集成在芯片TOP223中，TOP223有三個(gè)腳分別為D、S 、C。D、S分別為MOS管的漏極和源，C為控制端，接輸出反饋電路。高頻變壓器有三個(gè)繞組分別為：原邊繞組N1，副邊繞組N2，輔助繞組N3。D、S腳分別接入變壓器原邊繞組，副邊繞組接快速恢復(fù)二極管D14進(jìn)行半波整流再經(jīng)電解電容C30濾波得到平滑的直流電，輔助繞組接快速恢復(fù)二極管D13進(jìn)行半波整流再經(jīng)電解電容C13濾波得到平滑的直流電給TOP223的C腳及PC817光耦的副邊供電。 4、反饋采樣電路。由誤差放大器TL431和光耦PC817組成。TL431的1腳接直流輸出電壓，采樣電壓為2.5V，由電阻R25和R11取得。PC817的原邊即二極管接直流輸出電壓，副邊為光控三極管接TOP223的C腳，其原邊和逼邊沒有電氣連接，起到隔離的作用。 5、保護(hù)電路�？焖俦Ｗo(hù)電路由保險(xiǎn)絲承擔(dān)，D2、R17和C34構(gòu)成RCD鉗位器，能夠防止漏極電壓尖峰脈沖損壞TOP223中的MOS管，齊納二極管VR1用于確保最大的鉗位電壓，在正常工作情況下不會(huì)導(dǎo)通，有過壓的時(shí)候才工作。 五、實(shí)訓(xùn)步驟 1、分析電路各組成電路的工作原理； 2、根據(jù)電路圖和萬能板的大小，先把元器件插在萬能板上，看是否擺放整齊、美觀； 3、在萬能板上焊接電路，線盡量不要交叉，不要走斜線，可以從萬能板的正面和反面走線，焊板前測量器件是否完好； 4、TOP-SWITCH223正常工作時(shí)，其控制端C端輸出電壓為5.7V左右； 5、在加電之前用萬用表測量輸入，輸入輸出是否有短路。 6、變壓器的設(shè)計(jì)與繞制，用軟件計(jì)算法或公式計(jì)算法計(jì)算變壓器相關(guān)參數(shù)填入表1中，變壓器的骨架引腳如圖2所示。 ◆變壓器相關(guān)參數(shù)的計(jì)算： 輸入100V至265V，AC，50Hz。 輸出DC24V/2A，f＝100K，效率  =80%（工作頻率的確定，工作頻率越高，響應(yīng)速度越快，調(diào)整范圍大，變壓器可以做得更小。但是場效應(yīng)管、整流二極管以及變壓器發(fā)熱多，損耗大，噪聲大。） 工作周期T＝1/f＝1/100k＝10us ①最大導(dǎo)通時(shí)間Ton（max），反激式占空比Dmax 應(yīng)該取低于0.45。Ton＝10×0.45=4.5us ②變壓器初級(jí)輸入電壓Vp，次級(jí)輸出電壓Vs的計(jì)算。 Vp=Vinmin*1.4=100×1.4=140（V）（用電解電容對(duì)全橋整流進(jìn)行濾波，其直流電壓Vp為1.2-1.4 Vin,取1.4） Vs＝Vo＋VF+VL 其中：VL為輸出級(jí)漆包線壓降，取0.4V：VF為肖特基二極管正向壓降，取0.6V; Vo＝24＋0.4＋0.6=25V ③變壓器匝數(shù)比（n）的計(jì)算（根據(jù)公式：n=NP/NS=VP* Dmax / VS*（1- Dmax）） n＝VP* Dmax / VS*（1- Dmax）＝140*0.45/25*0.55≈5 ④匝數(shù)計(jì)算 Np＝(Vp*Ton/Bw* Ae)×10-2（Ton-us,磁芯選EE28，其有效截面積Ae=0,821cm2） Bw為磁通密度，實(shí)際應(yīng)用磁心的最高溫度為100℃，可以選取0.3T以下。對(duì)于反激式變換器，它是單向勵(lì)磁的，現(xiàn)在選用Bw=0.2T。 Np=（140*4.5/0.2*0.821）*10-2=38匝 Ns= Np /n＝38/5＝8匝 ⑤反饋繞組（NB）的計(jì)算 光耦副邊的工作電壓為15V，二極管的壓降為0.6V，所以反饋繞組NB的供電電壓為15.6V。 Nf=（Vf*Ton/Bm*Ae）×10-2＝(15.6*4.5/0.2*0.821)×10-2＝4匝 ⑥計(jì)算變壓器初級(jí)電感量Lp 初級(jí)電流有效值：Iav＝Pi/Vp*Dmax＝48/140*0.45＝0.76A 初級(jí)峰值電流：Ipeak＝2×Iav＝2×0.76＝1.52A 初級(jí)電感量： Lp＝Vp*Dmax*10-6/Ipeak*fsw=(140*0.45*10-6)/(1.52*100)=0.414mH ⑦線徑的計(jì)算 輸入電流有效值的計(jì)算:  (效率 =80%) 原邊線徑的計(jì)算:  (J取2.5-4A/mm2,dwp單位為mm) 副邊的線徑:  (J取2.5-4A/mm2,dwp單位為mm)
表1 變壓器的相關(guān)參數(shù)
圖2 變壓器的骨架引腳圖 （1）將變壓器骨架固定于繞線機(jī)上，引腳端朝內(nèi)，繞變壓器采用“三明治夾層繞法”，如圖3所示； 圖3 變壓器的繞制 （2）采用的漆包線順時(shí)針繞制19匝，繞滿第1層，留線端于外側(cè)； （3）用2根0.45mm的漆包線并列于第2層繞8匝，采用密繞的方式； （4）用1根0.31mm的漆包線在第3層均勻繞制4匝 （5）將步驟2中所留的線回繞19匝，接于出線端。 （6）將所有繞組的漆包線線端浸錫。 （7）將數(shù)字電橋的兩個(gè)夾子夾住原邊繞組，其它繞組開路，套上磁芯，測試電感量； （8）將磁芯的兩側(cè)連接處墊2層膠紙，重復(fù)步驟7，測試電感量； （9）調(diào)整氣隙的大小，直至電感量達(dá)到要求的范圍。 （10）用膠紙將磁芯固定，將數(shù)字電橋的兩個(gè)夾子夾住原邊繞組，其它繞組短路，測試電感量，所測電感量應(yīng)在要求的漏感范圍內(nèi)； （11）判斷繞組的同名端。 (a)用電橋分別測量原邊與副邊的電感量分別為L1與L2，然后原副邊串聯(lián)，再測量其電感值為L，如果L>L1+L2那么剛才測量的兩端為異名端；如果L<L1+L2 那么剛才測量的兩端為同名端； （b）根據(jù)繞向判斷，兩個(gè)繞組繞向相同，兩個(gè)繞組的起點(diǎn)為同名端；繞向相反，一個(gè)繞組的起點(diǎn)和另一個(gè)繞組的末點(diǎn)是同名端。 （12上電的之前，我們把AC可調(diào)的電壓源輸出關(guān)斷，把頻率設(shè)置為50Hz，并且把電壓調(diào)節(jié)至最低輸出。把電源插頭插上，合上AC電源輸出的開關(guān)，慢慢的調(diào)節(jié)AC電源的電位器，注意觀察電流的變化，如果電流很大，輸出功率很大，立刻關(guān)閉輸出按鈕，進(jìn)行檢查電路。一般地，輸入的空載功率損耗不會(huì)超過3W。 一般當(dāng)輸入電壓達(dá)到100Vac時(shí)，輸出基本正常，當(dāng)沒有反應(yīng)，輸出二極管指示不亮?xí)r，我們把電源關(guān)斷，注意安全，此時(shí)可能高壓儲(chǔ)能電容里面儲(chǔ)存有大容量高壓的能量，而沒有被釋放，這時(shí)我們可以用電阻進(jìn)行放電，再進(jìn)行檢查電路。切記 (13)輸出所需要測量的數(shù)據(jù) ①輸出電壓多少伏,輸入電壓范圍是多少V？ ②空載時(shí)損耗多少瓦？ ⑥在滿載輸出時(shí)，測量電源的效率？
各芯片的引腳圖： TOP223： PC817: TL431: | 
[復(fù)制鏈接]
