（4）LCD屏顯示輸出電壓。

2.2開(kāi)關(guān)電源的電路組成[3]

可調(diào)開(kāi)關(guān)電源的主要電路組成方框圖如下：

圖2.1 系統(tǒng)組成框圖電路

2.2.1 電磁干擾濾波器（EMI）[4]

(1)設(shè)計(jì)中干擾主要是模干擾與共模干擾兩種。EMI濾波器可以抑制串模干擾和共模干擾。

2.2.2 整流濾波電路[5]

（1）、整流電路

①、工作原理：

圖2.9 整流電路                        圖2.10 整流電路的波形圖

當(dāng)輸入正弦波時(shí)，T=0~Pi為正，二極管D1與二極管D3導(dǎo)通，二極管D2與二極管D4截止，負(fù)載得到半個(gè)正波；同理T=Pi~2Pi時(shí)負(fù)載又得到半個(gè)正波；所以負(fù)載電阻得到的是合成同向單向脈動(dòng)電壓。

②、負(fù)載上的直流電壓和直流電流

一般用輸出電壓的平均值表示直流電壓。

圖2.11 負(fù)載電壓波形

輸出的平均電壓為：

流過(guò)負(fù)載的平均電流為：

流過(guò)二極管的平均電流為：

二極管所承受的最大反向電壓：

• 濾波電路
  

圖2.12 濾波電路

①、基本概念及原理

濾波電路主要通過(guò)電容電感不同特性對(duì)交、直流進(jìn)行濾波。

   電容器C通交流，斷直流。將電容C與負(fù)載并聯(lián)，以穩(wěn)定電壓；

   電感器L通直流，阻交流。將電感L與負(fù)載串聯(lián)，以起到穩(wěn)定電流的作用。

   濾波電路后，保留了直流分量，濾除交流成分，提高直流比例，降低紋波系數(shù)電路，提高了輸出直流電壓的質(zhì)量。

2.3方案的選擇

系統(tǒng)模塊方案如下：

（1）主電路模塊：選用橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源

（2）主電路開(kāi)關(guān)模塊：選擇使用功率開(kāi)關(guān)MOSFET.

(3)控制電路：脈沖調(diào)制選擇UC3843電源集成控制器。

設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源整個(gè)系統(tǒng)的電路圖如下：

如上所示，主電路交流電由C22、L3、進(jìn)行低通濾波整流。濾波后的交流電壓經(jīng)D9整流橋整流。經(jīng)過(guò)電解電容C23濾波后變成直流電，降壓后給C32充電，當(dāng)C32的電壓達(dá)到UC3843的啟動(dòng)電壓時(shí)，UC3843開(kāi)始工作，并提供驅(qū)動(dòng)脈沖，由引腳6驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管工作。隨著UC3843的啟動(dòng)，由Vcc3（輔助電源）給UC3843供電。由于收入電壓超過(guò)了UC3843的工作，為了避免意外，用D14穩(wěn)壓管限定UC3843的收入電壓，否則將出現(xiàn)UC3843被損壞的情況。

電路是保護(hù)必不可少，穩(wěn)定電路是電路正常工作的基礎(chǔ)。電路因輸出不穩(wěn)定和外在因素影響，時(shí)常會(huì)有短路、過(guò)壓、欠壓等現(xiàn)象發(fā)生。使用UC3843有欠壓、過(guò)壓、短路過(guò)流保護(hù)。

反饋電路采用億光光電耦合器和精密穩(wěn)壓源TL431。先利用TL431可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器。再經(jīng)過(guò)億光光電耦合器對(duì)輸出進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)整。

輸出整流濾波電路在一定程度上影響輸出電壓的性能。開(kāi)關(guān)電源輸出端中對(duì)電壓影響主要是一般電源噪聲和高頻噪聲。有以下幾方面解決：

（1）、輸入電源中包含的交流成分被稱(chēng)為輸入電源的噪聲�？稍陔娫摧斎攵嗽黾右粋€(gè)電容C20來(lái)解決。

（2）、高頻噪聲的產(chǎn)生主要有2種：一種是功率管器件在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中產(chǎn)生的；另一種是開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行高頻斬波產(chǎn)生的。濾波電感采用150μH的電感；輸出端采用∏型濾波的方式來(lái)解決

（3）、選用MBR20200進(jìn)行整流。減少高頻噪聲并提高效率。

TL431是一個(gè)熱穩(wěn)定性能良好的器件。外部電極分別為：陰極、陽(yáng)極、參考端。TL431是三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。該芯片具有體積小，參考電壓精度可調(diào)，具有輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)，可用于生產(chǎn)各種穩(wěn)壓裝置。

由圖3.3可看出，VI是一個(gè)內(nèi)部2.5V基準(zhǔn)源，連接到反相輸入運(yùn)算放大器。由運(yùn)放特性可知，只有當(dāng)參考端的電壓很接近VI時(shí)。穩(wěn)定的非飽和電流將隨著參考端電壓變化。參考端電壓的很小的改變時(shí)電流就通過(guò)三極管，電流將由1mA慢慢變化到100mA。

在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)，通過(guò)TL431反饋誤差放大器的輸出，TL431打開(kāi)光電耦合器，光電耦合器的光敏部件在高壓電源反饋，從而控制脈寬調(diào)制控制器的開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)得到一個(gè)穩(wěn)定的直流輸出電壓。

用三端穩(wěn)壓集成電路LM7805構(gòu)成穩(wěn)壓電源，只需要很少的外圍元件，電路，內(nèi)部電路和過(guò)熱保護(hù)和調(diào)節(jié)流量管，使用方便可靠，起來(lái)，而且價(jià)格便宜。本設(shè)計(jì)中LM7805作用是將15V電壓降為5V電壓。

本實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用的是N溝道增強(qiáng)型MOSFET,參數(shù)最大耐壓600V、電流11A、功率125W.MOSFET是工作再高頻的器件。工作頻率可以高達(dá)200kHz以上。使用MOSFET后可以進(jìn)一步減小設(shè)計(jì)的體積和減輕設(shè)計(jì)的重量。同時(shí)，它還具有工作速率快、高功率、耐壓高、高增益，幾乎沒(méi)有存儲(chǔ)時(shí)間，無(wú)熱擊穿等。當(dāng)開(kāi)關(guān)器件使用功率MOSFET時(shí)，漏極電流與漏源極間電壓降成正比。換句話(huà)說(shuō),MOSFET工作在恒定電阻區(qū)可以像電阻一樣起作用。

高頻變壓器在電路中的功能是功率傳送、電壓變換、電氣隔離。本設(shè)計(jì)中主電源電路用到B1變壓器和輔助電源電路用到T1變壓器。

預(yù)設(shè)效率，工作頻率53kHz

電源輸出功率,取110W

變壓器的輸入功率，輸入功率取130W

用面積乘積法來(lái)確定磁芯型號(hào)，選用錳鋅鐵氧體磁芯EE42，可留有一定裕量，有效截面積。

在30 V裕量條件下因?yàn)樗x的MOS管的最大耐壓值。所以允許的最大反射電壓

預(yù)設(shè)效率，工作頻率60kHz

電源輸出功率,取15W

變壓器的輸入功率，輸入功率取18W

根據(jù)面積乘積法來(lái)確定磁芯型號(hào)，，選用錳鋅鐵氧體磁芯EFD20，可以留有一定裕量，有效截面積。

在30 V裕量條件下因?yàn)樗x的MOS管的最大耐壓值。所以允許的最大反射電壓

其中，是輔助繞組電壓，16V.

在一定電壓電流范圍內(nèi)電阻值隨著電壓變化而發(fā)生變化的電阻原件叫壓敏電阻，或者說(shuō)“電壓敏感”的阻器。壓敏電阻電路的“安全閥”的作用：壓敏電阻的特點(diǎn)是當(dāng)添加到它的閾值以上的“UN”，流過(guò)它的小電流，相當(dāng)于一個(gè)封閉的閥，當(dāng)電壓超過(guò)UN，流過(guò)它的電流上升，相當(dāng)于閥開(kāi)。可以執(zhí)行這一功能來(lái)抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過(guò)電壓。過(guò)電壓保護(hù)電路不受損壞。

UC3843是高性能固定頻率電流模式控制器。專(zhuān)為離線(xiàn)和DC/DC變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)。使設(shè)計(jì)方案使用最少的外部元件而節(jié)約成本。UC3843具有良好的調(diào)諧振蕩器，可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖迹_的占空比控制，高增益誤差放大器。UC3843有驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的理想器件：電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出。保護(hù)特性包括輸入和參考欠壓鎖定，各有滯后、逐周電流限制、單個(gè)脈沖測(cè)量鎖存和可編程輸出靜區(qū)時(shí)間。

圖3.8  UC3843管腳連

UC3843各引腳功能如下表：

AT24C02接在電路有配置芯片的作用，可以直接用單片機(jī)進(jìn)行讀寫(xiě)處理，不需要編程器，也不用提高電壓進(jìn)行編程。操作方便。

AD558JN將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。一般與控制芯片和電路相連。本設(shè)計(jì)中用于顯示電路。

電子設(shè)備使用印刷電路板幾。PCB讓電子零件鑲在上面。除了固定各種小零件，印刷電路板的主要功能是提供各種部件電連接。隨著電子技術(shù)的發(fā)展使電子設(shè)備的功能越來(lái)越多。印刷電路板的電路和元件越來(lái)越密集了。

板片由絕緣材料制成，不易彎曲的材料。銅箔覆蓋在整個(gè)板子上。在制板過(guò)程中大部份被蝕刻掉。剩下來(lái)的部份為網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)，這些線(xiàn)被稱(chēng)為導(dǎo)體（導(dǎo)線(xiàn)）或布線(xiàn)。導(dǎo)線(xiàn)提供PCB部件連接。

電路板制作基本流程：1繪制原理圖；2繪制非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫(kù)；3選定PCB設(shè)計(jì)環(huán)境；4零件布局；5放置覆銅區(qū)；6做DRC檢測(cè)。

PCB設(shè)計(jì)規(guī)則：1板型大�。�110mm*195mm和85mm*90mm；2間距約束線(xiàn)：0.3mm；3線(xiàn)角模式：45°；4布線(xiàn)層：頂部、底部；5穿孔類(lèi)型：通孔、焊盤(pán)大�。�1.28mm，通孔直徑：0.6211mm；6走線(xiàn)寬度:最小0.261mm，最大5.2mm，最佳0.80mm；7其它設(shè)置為默認(rèn)值。

PCB板效果圖如圖4.1,4.2所示：

圖4.1  PCB板效果圖1

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