開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共20頁)

1、開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 開關(guān)電源電路圖及清單1.1 60W-12V開關(guān)電源電路圖圖1-1 開關(guān)電源電路原理1.2. 60W-12V開關(guān)電源電清單60W-12V電源清單序號(hào)代號(hào)名稱及規(guī)格數(shù)量/臺(tái)1R3,R13電阻10R/0.25W22R14, R16,R18電阻1K/0.25W33R17電阻2K/0.25W14R12電阻750R/0.25W15R22電阻270R/2W16R15,R21電阻5.1K/0.25W27R9,R11,R19電阻10K/0.25W38R20電阻22R/0.5W19R1電阻680K/0.5W110R10電阻0.47R/2W111R7,R8電阻100K/2W212RTH1熱敏電

2、阻5D-11113SVR1臥式電位器1K114BD1整流橋U4K8115C1,C2電解電容68uF400V216C3,C18高壓陶瓷電容103/1KV217C12高壓陶瓷電容222/1KV118C4電解電容100uF/35V119C9滌綸電容471120C5,C7,C8滌綸電容103321C6,C11滌綸電容223222C17滌綸電容333123C19滌綸電容333124C13,C14, C15電解電容1000uF/16V325C16電解電容470uF/16V126CX1,CX2安規(guī)X2電容 0.1uF/250VAC227CY1, CY2,CY3高壓陶瓷電容222/250VAC328CY4高壓

3、陶瓷電容472/250VAC129D1快恢復(fù)二極管HER207130D2快恢復(fù)二極管HER104131D6肖特基二極管STPS10LCD100132FS1引線式保險(xiǎn)管4A250V134L1輸出濾波電感L-001135Q15N60136T1LS-30-12137U1UC3842138U2PC817139U3TL431140LED發(fā)光二極管141PCB板142TB1接線端子5位 143LF1輸入濾波電感144ZD1,J1短接線245LED發(fā)光二極管1二、開關(guān)電源介紹 開關(guān)電源大致由主電路、控制電路、檢測(cè)電路、輔助電源四大部份組成。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)

4、備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防，LED燈袋，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。它是利用現(xiàn)代，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，一般由（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高

5、智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì)，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)

6、成N+1系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開關(guān)電源運(yùn)行大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中國特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。開關(guān)電源具有以下特征：電源電壓和負(fù)載在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出

7、電壓應(yīng)保持在允許的范圍內(nèi)或按要求變化；輸出與輸入之間有良好的電氣隔離；可以輸出單路或多路電壓，各路之間有電氣隔離。本次實(shí)驗(yàn)是要采用UC3842制作一路輸出的AV220V-DC5V的30W開關(guān)電源。3、 開關(guān)電源原理及其工作原理3.1.開關(guān)電源原理1） 工作模式 開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件（如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等），通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”，讓電子開關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。 開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一

8、種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外，開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。 根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，開關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面簡稱變壓器開關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來

9、分，還可以分成更多種類。2）開關(guān)電源原理 開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的（在導(dǎo)通時(shí)，電壓低，大；關(guān)斷時(shí)，電壓高，電流小）/功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。與線性電源相比，PWM開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的來實(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加

10、輸出的電壓值。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。本實(shí)驗(yàn)電路由主電路、控制電路、啟動(dòng)電路和反饋電路4部分組成。主電路采用單端反激式拓?fù)洹？刂齐娐肥钦麄€(gè)開關(guān)電源的核心，控制的好壞直接決定了電源整體性能，電路電流環(huán)控制采用UC3842內(nèi)部電流環(huán)，電壓外環(huán)采用TL431和PC817構(gòu)成外部誤差放大器。輸入市電首先經(jīng)過濾波、整流后變換為直流電壓，再

11、經(jīng)過直流變換器變換為所需的直流電壓；通過檢測(cè)和控制電路對(duì)其輸出進(jìn)行調(diào)整。圖3-1 開關(guān)電源基本結(jié)構(gòu)框圖3.2.開關(guān)電源工作原理1)開關(guān)電源濾波原理該濾波器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)接地端，兩個(gè)輸出端，制作使用時(shí)外殼使用金屬屏蔽并接地，電路包括共模電感LFIA、濾波電容器CY1、CY2、CX1。CY1、CY2跨接在輸出端，經(jīng)電容分壓后接地，能有效的抑制共模干擾。LFIA對(duì)串模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時(shí)，由于兩個(gè)線圈的磁通方向相同，經(jīng)過偶合后總電感量迅速增大，因此共模信號(hào)呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過。2)整流電路原理從電源濾波輸出后的電壓經(jīng)整流濾波器輸入，經(jīng)過BD1進(jìn)行橋式全波整流得到非穩(wěn)壓的直流輸

12、出。采用橋式全波整流可省去笨重的輸入變壓器，使設(shè)計(jì)重量可大大減輕，輸出也得到近似平滑的良好直流電壓，轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高。3)振蕩電路原理由R12、C6與UC3842內(nèi)部振蕩器，+12V基準(zhǔn)電源一起完成振蕩，產(chǎn)生高頻信號(hào)。+12V基準(zhǔn)電壓經(jīng)過定時(shí)電阻R12給C6充電，然后C6再經(jīng)過芯片內(nèi)部電路進(jìn)行放電，從第4腳得到鋸齒波電壓。由于輸出采用脈寬調(diào)制控制方式，考慮到噪聲電壓也會(huì)影響輸出脈沖寬度，振蕩電路加了消噪電容C7。4)輸出電路原理由于采用的是高頻調(diào)制信號(hào)的方法，故輸出級(jí)電源變壓器很小，調(diào)整管采用頻率響應(yīng)快的N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，輸出級(jí)受UC3842PWM波調(diào)整，通過Q1進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，直流電壓從T原邊N

13、1流經(jīng)Q1輸出變壓器原邊產(chǎn)生大電流的PWM電壓波，經(jīng)過T變比偶合，使輸出端產(chǎn)生大電流的電壓，輸出通過D6整流，C13-C15濾波，再經(jīng)過平波電抗器L1使輸出為平滑穩(wěn)定的12V穩(wěn)壓輸出。N2輸出用作電壓負(fù)反饋。交流220V電源輸入先經(jīng)雙向?yàn)V波器，過濾電網(wǎng)上的干擾諧波，再經(jīng)橋式整流電路變成直流； 再利用高頻PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)控制開關(guān)管，控制反激式斬波電路的輸出電壓，再經(jīng)過濾波電路得到輸出電壓；輸出部分通過光電耦合反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的； 在變壓器部分存在回饋電路是輔助電路，在橋式整流電路的輸出是控制PWM電路的起振。從電網(wǎng)取出的220V交

14、流輸入電壓經(jīng)過隔離變壓器輸出220V交流電壓，這樣做的目的是防止開關(guān)電源出現(xiàn)問題時(shí)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的損失。220V交流輸入電壓CON3經(jīng)雙向?yàn)V波器CY1、CY2和濾波電容CX1輸出220V直流電壓，保險(xiǎn)絲FS的使用是為了防止浪涌電流損壞整流橋BDKBP210。整流過的高電壓（280300VDC）經(jīng)過穩(wěn)壓管C1接到變壓器的一端上，變壓器的另一端接到高壓MOSFET Q1的Source。為了保證控制電路的正常工作，D2、R3、C4、C5構(gòu)成輔助電源為控制芯片UC3842提供工作電壓。根據(jù)反激式變換器的工作原理，當(dāng)電壓由正半周期到負(fù)半周期時(shí)，電壓傳到變壓器的另外一邊。經(jīng)濾波電容和電感的作用，在輸出端得到

15、穩(wěn)定的+12V直流電壓。在控制信號(hào)部分，如果要讓UC3842開始工作，必須要給芯片提供一個(gè)工作電壓。而提供工作電壓的輔助電源，在正半周期是不工作的，因?yàn)樵谡雮€(gè)周期由于反激式變換器的緣故沒有給輔助電源提供電壓。這時(shí)經(jīng)過R7降壓就得到一個(gè)+5V電壓，這個(gè)電壓可以為UC3842提供電壓，所以R7可以起到啟動(dòng)電路的作用，R7的阻值就要求很大，可以達(dá)到100K。在R18和R19的公共短接入反饋電壓，下面的R19、R17、SVR1、TL431和C11構(gòu)成誤差放大器，將誤差信號(hào)通過光電耦合器PC817傳到三極管的基極。UC3842的啟動(dòng)電壓為+12V，這樣也起到了標(biāo)準(zhǔn)電壓的作用，將反饋電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比

16、較，從UC3842的6號(hào)引腳輸出控制MOSFET的開通和關(guān)斷來減小誤差。UC3842為主回路提供一個(gè)方波信號(hào)，使得主回路符合反激原理，方波占空比的大小可以控制輸出電壓的大小，由此，得到我們想要穩(wěn)定的一個(gè)電壓值。四、主要元器件介紹1）UC38421UC3842簡介：Unitrode公司的是一種高性能固定頻率電流型器，包含誤差、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。各管腳功能簡介如下。1腳COMP是內(nèi)部誤差放大器的輸出端，通常此腳與2腳之間接有反饋網(wǎng)絡(luò)，以確定誤差放大器的增益和頻響。2腳FEED BACK是反饋電壓輸入端，此腳與內(nèi)部誤差放大器同向輸入

17、端的基準(zhǔn)電壓(一般為+2.5V)進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制電壓，控制脈沖的寬度。3腳ISENSE是電流端。在外圍電路中，在功率開關(guān)管(如VMos管)的源極串接一個(gè)小阻值的取樣，將脈沖的電流轉(zhuǎn)換成電壓，此電壓送入3腳，控制脈寬。此外，當(dāng)電源電壓異常時(shí)，功率開關(guān)管的電流增大，當(dāng)取樣電阻上的電壓超過1V時(shí)，就停止輸出，有效地保護(hù)了功率開關(guān)管。4腳RT/CT是定時(shí)端.鋸齒波振蕩器外接定時(shí)C和定時(shí)電阻R的公共端。5腳GND是接地。6腳OUT是輸出端，此腳為圖滕柱式輸出，驅(qū)動(dòng)能力是±lA。這種圖騰柱結(jié)構(gòu)對(duì)被驅(qū)動(dòng)的功率管的關(guān)斷有利，因?yàn)楫?dāng)VTl截止時(shí)，VT2導(dǎo)通，為功率管關(guān)斷時(shí)提供了低阻抗的反向抽取電流回

18、路，加速功率管的關(guān)斷。7腳Vcc是電源。當(dāng)供電電壓低于 16V時(shí)，不工作，此時(shí)耗電在1mA以下。輸入電壓可以通過一個(gè)大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后，輸入電壓可在+10+30V之間波動(dòng)，低于+10V停止工作。工作時(shí)耗電約為15mA，此電流可通過反饋電阻提供。8腳VREF是基準(zhǔn)電壓輸出，可輸出精確的+5V基準(zhǔn)電壓，電流可達(dá)50mA。UV3842的電壓調(diào)整率可達(dá)0.01%，工作頻率為500kHz，啟動(dòng)電流小于1mA，輸入電壓為1030V，基準(zhǔn)電壓為4.95.1V，工作溫度為070，輸出電流為1A。2UC3842的性能特點(diǎn)：它屬于電流型單端PWM調(diào)制器，具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡單、安裝調(diào)試簡便

19、、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。能通過高頻變壓器與電網(wǎng)隔離，適于構(gòu)成無工頻變壓器的2050W小功率開關(guān)電源。最高開關(guān)頻率為500kHZ,頻率穩(wěn)定度達(dá)0.2%。電源效率高，輸出電流大，能直接驅(qū)動(dòng)雙極型功率晶體管或VMOS管、DMOS管、TMOS管。輸出電流為200mA，峰值為1A，既可驅(qū)動(dòng)雙極型三極管也可驅(qū)動(dòng)MOSFET管。若驅(qū)動(dòng)雙極型三極管，應(yīng)加入開關(guān)管截止加速RC電路，同時(shí)將內(nèi)部振蕩器的頻率限制在40kHz以下；若驅(qū)動(dòng)MOSFET管，振蕩頻率由外接RC電路設(shè)定。內(nèi)部有高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)電壓源，典型值為5.0V，允許有±0.1V的偏差。溫度系數(shù)為0.2mV/。穩(wěn)壓性能好。其電壓調(diào)整率可達(dá)0.

20、01%/V,能同第二代線性集成穩(wěn)壓器（例如LM317）相媲美。啟動(dòng)電流小于1mA,正常工作電流為15mA。除具有輸入端過壓保護(hù)與輸出端過流保護(hù)之外，還設(shè)有欠壓鎖定電路，使工作穩(wěn)定、可靠。最高輸入電壓=30V，輸出最大峰值電流=1A,平均電流為0.2A,本身最大功耗=1W,最大輸出功率=50W。啟動(dòng)電壓大于16V、啟動(dòng)啟動(dòng)前電源電流僅0.5mA。處于正常工作狀態(tài)時(shí)，工作電壓在1034V之間，負(fù)載電流為15mA。超出此限制，開關(guān)電源呈欠電壓或過電壓保護(hù)狀態(tài)，無驅(qū)動(dòng)脈沖輸出。內(nèi)設(shè)5V(50mA)基準(zhǔn)電壓源，經(jīng)21分壓后作為取樣基準(zhǔn)電壓。內(nèi)設(shè)過流保護(hù)輸入端(3腳)和誤差放大器輸入端(1腳)兩個(gè)PWM控

21、制端。誤差放大器輸入構(gòu)成主PWM控制系統(tǒng)，可使負(fù)載變動(dòng)在30%100%時(shí)輸出負(fù)載調(diào)整率在8%以下，負(fù)載變動(dòng)70%100%時(shí)輸出負(fù)載調(diào)整率在3%以下。過流檢測(cè)輸入端可對(duì)逐個(gè)脈沖控制，直接控制每個(gè)周期的脈寬，使輸出電壓調(diào)整率達(dá)到0.01%/V。如果3腳電壓大于1V或1腳電壓小于1V，PWM比較器輸出高電平使鎖存器復(fù)位，直到下一個(gè)脈沖到來時(shí)才重新置位。利用1腳和3腳的電平關(guān)系，在外電路控制鎖存器的開/閉，使鎖存器每個(gè)周期只輸出一次觸發(fā)脈沖。因此，電路的抗干擾性極強(qiáng)，開關(guān)管不會(huì)誤觸發(fā)，提高了可靠性。3UC3842的引腳排列及內(nèi)部框圖圖4-1 UC3842結(jié)構(gòu)圖UC3842采用DIP-8封裝如上圖4-1

22、，管腳、GND端分別接輸入電壓、輸出電壓、地。為內(nèi)部5.0V基準(zhǔn)電壓引出端。/是外接定時(shí)電阻、定時(shí)電容的公共端。UC3842內(nèi)部框圖如圖2,其主要包括5.0V基準(zhǔn)電源，振蕩器、誤差放大器，過流檢測(cè)電壓比較器、PWM鎖存器、輸入欠壓鎖定電路、門電路、輸出級(jí)、34V穩(wěn)壓管。其中: 1 腳是內(nèi)部誤差放大器的輸出端, 通常此腳與 2反饋網(wǎng)絡(luò), 以確定誤差放大器的增益和頻響。2腳是反饋電壓輸入端, 將取樣電壓加到誤差放大器的反相輸入端, 再與同相輸入端的基準(zhǔn)電壓( 一般為5 V) 進(jìn)行比較, 產(chǎn)生誤差電壓。3 腳是電流檢測(cè)輸入端, 與取樣電阻配合, 構(gòu)成過流保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓異常時(shí), 功率開關(guān)管的電流

23、增大, 當(dāng)取樣電阻上的電壓超過 1 V時(shí), UC3842就停止輸出, 可以有效地保護(hù)功率開關(guān)管。4 腳外接鋸齒波振蕩器外部定時(shí)電阻與定時(shí)電容, 決定振蕩頻率。5 腳接地。6 腳是輸出端, 此腳為圖騰柱式輸出, 能提供 l A 的峰值電流, 可驅(qū)動(dòng)雙極型功率開關(guān)管或 MOSFET。7 腳接電源, 當(dāng)供電電壓低于 16 V 時(shí), UC3842不工作, 此時(shí)耗電在 1 mA 以下。輸入電壓可以通過一個(gè)大阻值電阻從高壓降壓獲得 2。芯片工作后, 輸入電壓可在 10 30 V 之間波動(dòng), 低于 10V 則停止工作。工作時(shí)耗電約為 15 mA。8 腳是基準(zhǔn)電壓輸出, 輸出精確的 5 V 基準(zhǔn)電壓, 電流可

24、達(dá) 50mA。由圖 1( b) 可見, 它主要包括誤差放大器、PWM 比較器、PWM 鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元。UC3842的電壓調(diào)整率可達(dá) 0.01% , 工作頻率為 500 kHz。2）TL431TL431是可控精密穩(wěn)壓源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到從Verf（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2，在很多應(yīng)用中用它代替穩(wěn)壓二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路，可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等。TL431在開關(guān)電源中起到誤差放大器的作用，將產(chǎn)生的直流電壓與標(biāo)準(zhǔn)的+12V比較，將誤差通過PC817送到UC3842中，從而控制Q1的開通和關(guān)斷。將輸

25、出的電壓經(jīng)R19和R18降壓，輸入TL431進(jìn)行比較，再通過電位計(jì)SVR調(diào)節(jié)，使輸出電壓達(dá)到+12V。1內(nèi)部結(jié)構(gòu)TL431的具體功能可以用圖c的功能模塊示意。由圖可以看到，VI是一個(gè)內(nèi)部的2.5V的基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反向輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同向端）的電壓高于VI（2.5V）時(shí)，三極管中才會(huì)有電流通過，同相輸入電壓少于2.5V時(shí),三極管處于截止?fàn)顟B(tài)（理想狀態(tài)下），隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管圖1的電流將從1到100mA變化。當(dāng)然，該圖絕不是TL431的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但可用于分析理解電路。TL431可等效為一只穩(wěn)壓二極管，其基本連接方法如下圖所示。下圖a可作2.5V

26、基準(zhǔn)源，下圖4-3作可調(diào)基準(zhǔn)源，電阻R2和R3與輸出電壓的關(guān)系為U0=(1+R2/R3)2.5V具體工作原理：當(dāng)輸入電壓增大，輸出電壓增大導(dǎo)致了輸出采樣增 大，這時(shí)內(nèi)部電路通過調(diào)整使得流過自身的電流增大，這也就使得流過限流的電路增大，這樣限流電阻的壓降增大，而輸出電壓等于輸入電壓減限流電阻壓降增大使得輸出電壓減小 ，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。2TL431的相關(guān)參數(shù)在絕對(duì)極大等級(jí)下；陰極電壓可達(dá)到37V，陰極電流值范圍為-100+150mA。一般在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，陰極電壓取36V，陰極流過的電流值為100mA。反饋輸入電壓為2.495V，反饋輸入電流為1.5mA。3) PC817PC817是常用的線性光耦，廣泛用在

27、電腦終端機(jī)、可控硅系統(tǒng)設(shè)備、測(cè)量儀器、影印機(jī)、自動(dòng)售票、家用電器，如風(fēng)扇、加熱器等。電路之間的信號(hào)傳遞，常常在各種要求比較緊密的功能電路中被當(dāng)作耦合器件，具有上下級(jí)電路完全隔離的作用，相互不產(chǎn)生影響。使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設(shè)計(jì)。1PC817的特點(diǎn)及內(nèi)部引腳光耦的基本結(jié)構(gòu)是將光發(fā)射器(紅外發(fā)光二極管。紅外LED)和光敏器(硅光電探測(cè)敏感器件)的芯片封裝在同一外殼內(nèi)，并用透明樹脂灌封充填作光傳遞介質(zhì)，通常將光發(fā)射器的管腳作輸入端，光敏器的引腳作為輸出端，當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，光發(fā)射器發(fā)出的光信號(hào)通過透明樹脂光導(dǎo)介質(zhì)投射到光敏器后，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了以

28、光為媒介的電光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳輸，并在電氣上是完全隔離的。光耦的主要性能特點(diǎn)如下： 隔離性能好，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電隔離，其絕緣電阻RISO一般均能達(dá)到1010以上，絕緣耐壓VISO在低壓時(shí)都可滿足使用要求，高耐壓一般能超過lKv,有的可達(dá)10kV以上。 光信號(hào)單向傳輸，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無反饋，可有效阻斷電路或系統(tǒng)之間的電聯(lián)系，但并不切斷他們之間的信號(hào)傳遞。 光信號(hào)不受電磁干擾，工作穩(wěn)定可靠。抗共模干擾能力強(qiáng)，能很好地抑制干擾并消除噪音。光發(fā)射和光敏器件的光譜匹配十分理想，響應(yīng)速度快，傳輸效率高。易與邏輯電路連接。無觸點(diǎn)。壽命大。體積小耐沖擊。工作溫度范圍寬，符合工業(yè)和軍用溫度標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)輸入

29、端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器發(fā)出光線，照射在受光器上，受光器接受光線后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“電-光-電”的轉(zhuǎn)換。 普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號(hào)（開關(guān)信號(hào)），不適合傳輸模擬信號(hào)。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)，這樣隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光信號(hào)，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。五、焊接工藝介紹焊接是整個(gè)試驗(yàn)過程的一種重要環(huán)節(jié)，焊接工藝的好壞直接決定了實(shí)驗(yàn)的成功與否，即使實(shí)驗(yàn)元器件全部都選擇、安裝正確，焊接不達(dá)標(biāo)的話也達(dá)不到理想 效果，因此我們必須學(xué)習(xí)焊接的基本工藝，掌握一些焊接的技巧。1進(jìn)行錫焊，

30、必須具備的條件有以下幾點(diǎn)：焊件必須具有良好的可焊性所謂可焊性是指在適當(dāng)溫度下，被焊金屬材料與焊錫能形成良好結(jié)合的合金的性能。不是所有的金屬都具有好的可焊性，有些金屬如鉻、鉬、鎢等的可焊性就非常差；有些金屬的可焊性又比較好，如紫銅、黃銅等。在焊接時(shí)，由于高溫使金屬表面產(chǎn)生氧化膜，影響材料的可焊性。為了提高可焊性，可以采用表面鍍錫、鍍銀等措施來防止材料表面的氧化。焊件表面必須保持清潔 為了使焊錫和焊件達(dá)到良好的結(jié)合，焊接表面一定要保持清潔。即使是可焊性良好的焊件，由于儲(chǔ)存或被污染，都可能在焊件表面產(chǎn)生對(duì)浸潤有害的氧化膜和油污。在焊接前務(wù)必把污膜清除干凈，否則無法保證焊接質(zhì)量。金屬表面輕度的氧化層可

31、以通過焊劑作用來清除氧化程度嚴(yán)重的金屬表面，則應(yīng)采用機(jī)械或化學(xué)方法清除，例如進(jìn)行刮除或酸洗等。要使用合適的助焊劑助焊劑的作用是清除焊件表面的氧化膜。不同的焊接工藝，應(yīng)該選擇不同的助焊劑，如鎳鉻合金、不銹鋼、鋁等材料，沒有專用的特殊焊劑是很難實(shí)施錫焊的。在焊接印制電路板等精密電子產(chǎn)品時(shí)，為使焊接可靠穩(wěn)定，通常采用以松香為主的助焊劑。一般是用酒精將松，香溶解成松香水使用。焊件要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟群附訒r(shí)，熱能的作用是熔化焊錫和加熱焊接對(duì)象，使錫、鉛原子獲得足夠的能量滲透到被焊金屬表面的晶格中而形成合金。焊接溫度過低對(duì)焊料原子滲透不利，無法形成合金，極易形成虛焊，焊接溫度過高，會(huì)使焊料處于非共晶狀態(tài)，加

32、速焊劑分解和揮發(fā)速度，使焊料品質(zhì)下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致印制電路板上的焊盤脫落。需要強(qiáng)調(diào)的是，不但焊錫要加熱到熔化，而且應(yīng)該同時(shí)將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。合適的焊接時(shí)間焊接時(shí)間是指在焊接全過程中，進(jìn)行物理和化學(xué)變化所需要的時(shí)間。它包括被焊金屬達(dá)到焊接溫度的時(shí)間、焊錫的熔化時(shí)間、助焊劑發(fā)揮作用及生成金屬合金的時(shí)間幾個(gè)部分。當(dāng)焊接溫度確定后，就應(yīng)根據(jù)被焊件的形狀、性質(zhì)、特點(diǎn)等來確定合適的焊接時(shí)間。焊接時(shí)間過長，易損壞元器件或焊接部位；過短，則達(dá)不到效果，時(shí)間最長不超過5s。焊點(diǎn)質(zhì)量及檢查：對(duì)焊點(diǎn)的質(zhì)量要求，應(yīng)該包括電氣接觸良好、機(jī)械結(jié)合牢固和美觀三個(gè)方面。保證焊點(diǎn)質(zhì)量最重要的一點(diǎn)，就是必須避免虛

33、焊。虛焊產(chǎn)生的原因及其危害：虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的，它使焊點(diǎn)成為有接觸電阻的連接狀態(tài)，導(dǎo)致電路工作不正常，出現(xiàn)連接時(shí)好時(shí)壞的不穩(wěn)定現(xiàn)象，噪聲增加而沒有規(guī)律性，給電路的調(diào)試、使用和維護(hù)帶來重大隱患。此外，也有一部分虛焊點(diǎn)在電路開始工作的一段較長時(shí)間內(nèi)，保持接觸尚好，因此不容易發(fā)現(xiàn)。但在溫度、濕度和振動(dòng)等環(huán)境條件的作用下，接觸表面逐步被氧化，接觸慢慢地變得不完全起來。虛焊點(diǎn)的接觸電阻會(huì)引起局部發(fā)熱，局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點(diǎn)情況進(jìn)一步惡化，最終甚至使焊點(diǎn)脫落，電路完全不能正常工作。這一過程有時(shí)可長達(dá)一、二年，其原理可以用“原電池”的概念來解釋，當(dāng)焊點(diǎn)受潮使水汽滲入間隙

34、后，水分子溶解金屬氧化物和污垢形成電解液，虛焊點(diǎn)兩側(cè)的銅和鉛錫焊料，相當(dāng)于原電池的兩個(gè)電極，鉛錫焊料失去電子被氧化，銅材獲得電子被還原。在這樣的原電池結(jié)構(gòu)中，虛焊點(diǎn)內(nèi)發(fā)生金屬損耗性腐蝕，局部溫度升高加劇了化學(xué)反應(yīng)，機(jī)械振動(dòng)讓其中的間隙不斷擴(kuò)大，直到惡性循環(huán)使虛焊點(diǎn)最終形成斷路。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，在電子整機(jī)產(chǎn)品的故障中，有將近一半是由于焊接不良引起的。然而，要從一臺(tái)有成千上萬個(gè)焊點(diǎn)的電子設(shè)備里來，實(shí)在不是容易的事。所以，虛焊是電路可靠性的重大隱患，必須嚴(yán)格避免。進(jìn)行手工焊接操作的時(shí)候，尤其要加以注意。一般來說，造成虛焊的主要原因是：焊錫質(zhì)量差；助焊劑的還原性不良或用量不夠，被焊接處表面未預(yù)先清潔好

35、，鍍錫不牢；烙鐵頭的溫度過高或過低，表面有氧化層；焊接時(shí)間掌握不好，太長或太短；焊接中焊錫尚未凝固時(shí)，焊接元件松動(dòng)。<2>對(duì)焊點(diǎn)的要求：可靠的電氣連接焊接是電子線路從物理上實(shí)現(xiàn)電氣連接的主要手段。錫焊連接不是靠壓力，而是靠焊接過程形成的牢固連接的合金層達(dá)到電氣連接的目的。如果焊錫僅僅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金層，也許在最初的測(cè)試和工作中不會(huì)發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)存在問題，但隨著條件的改變和時(shí)間的推移，接觸層氧化，脫離出現(xiàn)了，電路產(chǎn)生時(shí)通時(shí)斷或者干脆不工作，而這時(shí)觀察焊點(diǎn)外表，依然連接如初。這是電子產(chǎn)品工作中最頭疼的問題，也是產(chǎn)品制造中必須十分重視的問題。足夠的機(jī)械強(qiáng)度焊接不僅起到電氣連接的作用，同時(shí)也是固定元器件，保證機(jī)械連接的手段。這就有個(gè)機(jī)械強(qiáng)度的問題。作為錫焊材料的鉛錫合金本身強(qiáng)度是比較低的，只有普通鋼材的10%。要想增加強(qiáng)度，就要有足夠的連接面積。如果是虛焊點(diǎn)，焊料僅僅堆在焊盤上，自然就談不到強(qiáng)度了。另外，在元器件插裝后把引線彎折，實(shí)行鉤接、絞合、網(wǎng)繞后再焊，也是增加機(jī)械強(qiáng)度的有效措施。造成強(qiáng)度較低的常見缺陷是因?yàn)楹稿a未流滿焊點(diǎn)或焊錫量過少，還可能因?yàn)楹附訒r(shí)焊料尚未凝固就發(fā)生件振動(dòng)而引起的焊點(diǎn)結(jié)晶粗大，像豆腐渣狀或有裂紋。光潔整齊的外觀 良好的焊點(diǎn)要求焊料用量恰到好處，表面圓潤，有金