電源設(shè)計-電子設(shè)計

1、電源(dinyun)設(shè)計 2015年5月10日共七十八頁 基礎(chǔ)題類 通訊類 儀器(yq)類 電力電子類 控制類電源(dinyun)類電子設(shè)計競賽題目類型共七十八頁1.電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十八頁電子器件(din z q jin)（1）按可控性分類 1）不控型器件 大功率二極管 2）半控型器件 SCR 3）全控型器件 MOSFET、IGBT（2）按驅(qū)動信號類型分類 1）電流(dinli)驅(qū)動型 SCR 2）電壓驅(qū)動型 MOSFET、IGBT1.電子基礎(chǔ)知識共七十八頁1. 電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十八頁1. 電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十八頁DC-DC1. 電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十

2、八頁計算機電源(dinyun)1.電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十八頁計算機電源(dinyun)1. 電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十八頁1. 電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十八頁1. 電子(dinz)基礎(chǔ)知識共七十八頁2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識電源(dinyun)電壓源電流源共七十八頁電壓(diny)源特性a.理想(lxing)電壓源特性輸出電壓恒定，輸出電流由外電路負載決定，輸出功率可以無窮大。但不允許短路，違背了基爾霍夫電壓定律（KVL)。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁b.實際電壓(diny)源特性輸出電壓在一定輸出電流范圍內(nèi)恒定，輸出電流由外電路負載決定，輸出功率由輸出電壓和輸出電流乘積(

3、chngj)決定。不允許短路，否則會燒壞！但是一般電壓源均有限流和短路保護電路。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁2）.電流(dinli)源a.理想(lxing)電流源特性輸出電流恒定，輸出電壓由外電路負載決定，輸出功率可以無窮大。但不允許開路，違背了基爾霍夫電流定律（KCL)。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁b.實際(shj)電流源特性輸出電流在一定輸出電壓范圍內(nèi)恒定，輸出電壓由外電路負載決定，輸出功率由輸出電壓和輸出電流乘積決定。不允許開路(kil)，否則會燒壞！但是一般電流源均有限壓和開路(kil)保護電路。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁3）.線性電源(dinyun)優(yōu)點：無任何EMI輻射，輸出(shch

4、)電壓紋波小，成本低。缺點：體積大，重量大，效率低。.線性電源基本原理2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁.電源(dinyun)性能指標參數(shù)a) 穩(wěn)壓(wn y)系數(shù) 定義為負載一定時，穩(wěn)壓電路輸出電壓相對變化量與其輸入電壓相對變化量之比 Sr表明電網(wǎng)電壓波動的影響，其值愈小，電網(wǎng)電壓變化時輸出電壓的變化愈小。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁c) 電流調(diào)整(tiozhng)率（負載調(diào)整(tiozhng)率）b) 電壓(diny)調(diào)整率 在額定負載且輸入電壓產(chǎn)生最大變化的條件下，輸出電壓產(chǎn)生的變化量Uo，稱為電壓調(diào)整率。 在輸入電壓一定且負載電流產(chǎn)生最大變化的條件下，輸出電壓產(chǎn)生的變化量Uo，稱為電流調(diào)整率，也

5、稱為負載調(diào)整率。d) 電源效率2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁.穩(wěn)壓(wn y)電路及其工作原理T 為調(diào)整(tiozhng)管DZ 為穩(wěn)壓管A 為線性放大器串聯(lián)穩(wěn)壓電路2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁 T 為大功率調(diào)整管，工作于線性放大狀態(tài)，輸入電壓和輸出電壓相差越大功耗越大，效率很低。調(diào)整管極限參數(shù)的確定必須考慮輸入電壓由于電網(wǎng)波動而產(chǎn)生的變化(binhu)，以及輸出電壓的調(diào)節(jié)和負載電流的變化(binhu)所產(chǎn)生的影響。.線性電壓(diny)調(diào)節(jié)器LM317調(diào)壓器IADJ很小可以忽略不記。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁 線性

6、穩(wěn)壓(wn y)輸出模塊(LM78XX)和負電壓輸出模塊(LM79XX)。 要求輸入電壓和輸出電壓之間由電壓差，且輸出電流(dinli)需要的電壓差越大，其典型值為1-3V，最大可達35V。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁4）.開關(guān)電源優(yōu)點(yudin)：效率高、體積小、重量輕缺點(qudin)：EMI、成本高ACDCACDC2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁（1）.開關(guān)電源電路(dinl)分析方法 各功率開關(guān)管（三極管或二極管）換流(hun li)時刻作為各開關(guān)模態(tài)的轉(zhuǎn)換時刻。 假設(shè)條件充分合理。 a. 開關(guān)管均為理想開關(guān)，導(dǎo)通壓降為零，關(guān)斷電阻為無窮大。 b. 大電容等效為恒壓源，大電感等效為恒流源。

7、。2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁（2）.開關(guān)電源基本電路(dinl)拓撲a.降壓(jin y)型BUCK變換器Q、D為理想開關(guān)管C充分大，輸出電壓基本不變。假設(shè)條件：2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁開關(guān)(kigun)模態(tài)12.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁開關(guān)(kigun)模態(tài)2根據(jù)(gnj)伏秒積平衡原理，可推得D=Ton/T 占空比2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁電壓(diny)控制型BUCK變換器電壓控制(kngzh)PWM波形2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁電流(dinli)控制型BUCK變換器電流控制(kngzh)PWM波形2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁b.升壓(shn y)型BOOST變換器Q、D為

8、理想(lxing)開關(guān)管C充分大，輸出電壓基本不變。假設(shè)條件：2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁開關(guān)(kigun)模態(tài)1開關(guān)(kigun)模態(tài)2根據(jù)伏秒積平衡原理，可推得2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁c.推挽(tu wn)型DC/DC變換器推挽(tu wn)型DC/DC變換器 2.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁模態(tài)1 模態(tài)2 模態(tài)3 2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁驅(qū)動(q dn)脈沖2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁d.半橋型DC/DC變換器半橋型DC/DC變換器 2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁模態(tài)1 模態(tài)2 模態(tài)3 2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁驅(qū)動(q dn)脈沖2

9、.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁e.全橋型DC/DC變換器全橋型DC/DC變換器 2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁模態(tài)1 模態(tài)2 模態(tài)3 2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁驅(qū)動(q dn)脈沖2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁e.反激式DC/DC變換器反激式DC/DC變換器 2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁模態(tài)1 模態(tài)2 驅(qū)動(q dn)脈沖 2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁（3）.開關(guān)電源控制(kngzh)芯片 電壓(diny)控制芯片SG35252.電源基礎(chǔ)知識共七十八頁2.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁 電流(dinli)控制

10、芯片UC3842/32.電源(dinyun)基礎(chǔ)知識共七十八頁設(shè)計： 在設(shè)計一個電源之前，應(yīng)當預(yù)先知道你的電源工作的系統(tǒng)。詳細了解此系統(tǒng)對電源的要求(yoqi)和限制。對系統(tǒng)透徹地了解，可大大降低成本和減少設(shè)計時間。 實際操作時，你可以從變換器要求的規(guī)范列一個表，并逐條考慮。共七十八頁1升壓還是降壓：輸出電壓總是高于還是低于輸入電壓？如果不是，你就不能采用Buck或Buck/Boost.2占空度：輸出電壓與輸入電壓比大于5嗎？如果是，你可能需要一個變壓器，計算占空度保證它不要太大和太小。3需要多少組輸出電壓？如果大于1，除非增加后續(xù)(hux)調(diào)節(jié)器，一般需要一個變壓器。如果輸出組別太多，建議最

11、好采用幾個變換器。共七十八頁4是否需要隔離？多少電壓？隔離需要變壓器。5EMI要求是什么？如果(rgu)要求嚴格，建議不要采用像Buck類輸入電流斷續(xù)的拓撲，而選擇電流連續(xù)工作模式。6成本是極其重要嗎？小功率高壓可以選擇BJT。如果輸入電壓高于500V，可考慮選擇IGBT。反之，采用MOSFET。共七十八頁7是否要求電源空載？如果要求，選擇斷續(xù)(dun x)模式，除非采用問題8。也可加假負載。8能采用同步整流？這可使得變換器電流連續(xù)，而與負載無關(guān)。9輸出電流是否很大？如果是，應(yīng)采用電壓型，而不是電流型。共七十八頁軟件設(shè)計共七十八頁共七十八頁高頻變壓器設(shè)計(shj)程序：1.磁芯材料 2.磁芯結(jié)

12、構(gòu)3.磁芯參數(shù) 4.線圈參數(shù)5.組裝結(jié)構(gòu) 6.溫升校核 共七十八頁變壓器的設(shè)計原則及方法設(shè)計變壓器主要有很兩種方法：面積積AP法 AP：磁芯截面積Ae與線圈有效窗口面積Aw的乘積。 PT-變壓器的計算功率 Ae-磁芯有效截面積Aw-磁芯窗口面積 Ko-磁芯窗口利用系數(shù)，典型值為0.4Kf-波形系數(shù)，方波為4，正弦波為4.44Bw-磁芯的工作(gngzu)磁感強度 Fs-開關(guān)工作頻率Kj-電流密度系數(shù)，取395A/cm2 X-磁芯結(jié)構(gòu)系數(shù)，查表。共七十八頁程控線性穩(wěn)壓電源1224V交流(jioli)整流(zhngli)濾波LM317負載電壓取樣電流取樣帶ADC的MCUPWM調(diào)節(jié)ADJ共七十八頁問

13、題1、電壓取樣(qyng)怎么做？2、電流取樣怎么做？3、如何實現(xiàn)過流保護？共七十八頁共七十八頁共七十八頁程控開關(guān)(kigun)穩(wěn)壓電源開關(guān)電源模塊并聯(lián)(bnglin)供電系統(tǒng)數(shù)控恒流源設(shè)計總結(jié)報告寫作共七十八頁一、任務(wù) 設(shè)計并制作(zhzu)數(shù)控直流電流源。輸入交流200240V，50Hz；輸出直流電壓10V。其原理示意圖如下所示。鍵盤控制器電流源負載顯示器電源2005年數(shù)控直流電流源二、要求1、基本要求（1）輸出電流范圍：200mA2000mA；（2）可設(shè)置(shzh)并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值給定值的1+10 mA；3.歷年競賽題目分析共七十八頁2、發(fā)揮部分（

14、1）輸出電流范圍為20mA2000mA，步進1mA；（2）設(shè)計、制作測量并顯示(xinsh)輸出電流的裝置 (可同時或交替顯示電流的給定值和實測值)，測量誤差的絕對值測量值的0.1+3個字；（3）改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值輸出電流值的0.1+1 mA；（4）紋波電流0.2mA；（5）其他。（3）具有“+”、“-”步進調(diào)整功能，步進10mA；（4）改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流(dinli)變化的絕對值輸出電流值的1+10 mA；（5）紋波電流2mA；（6）自制電源。3.歷年競賽題目分析共七十八頁3.歷年競賽題目(tm)分析共七十八

15、頁3.歷年(lnin)競賽題目分析共七十八頁運放工作(gngzu)于線性放大狀態(tài)3.歷年(lnin)競賽題目分析共七十八頁3.歷年競賽(jngsi)題目分析一、任務(wù)(rn wu)設(shè)計并制作如圖1所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源。圖1電源框圖2007開關(guān)穩(wěn)壓電源共七十八頁3.歷年(lnin)競賽題目分析二、要求在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：1基本要求輸出電壓UO可調(diào)范圍：30V36V；最大輸出電流IOmax：2A；U2從15V變到21V時，電壓調(diào)整率SU2%（IO=2A）；IO從0變到2A時，負載調(diào)整率SI5%（U2=18V）；輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2

16、A）；DC-DC變換器的效率 70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；具有過流保護功能(gngnng)，動作電流IO（th）=2.50.2A；共七十八頁3.歷年(lnin)競賽題目分析2發(fā)揮部分進一步提高電壓(diny)調(diào)整率，使SU0.2%（IO=2A）；進一步提高負載調(diào)整率，使SI0.5%（U2=18V）；進一步提高效率，使 85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；排除過流故障后，電源能自動恢復(fù)為正常狀態(tài)；能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整，步進值1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。其他。共七十八頁3.歷年競賽(jngsi)題目分析共七十八頁3.歷年(ln

17、in)競賽題目分析共七十八頁2011開關(guān)電源模塊(m kui)并聯(lián)供電系統(tǒng) 一、任務(wù) 設(shè)計并制作一個由兩個額定輸出功率均為 16W 的 8V DC/DC 模塊構(gòu)成的并聯(lián)(bnglin)供電系統(tǒng)（見圖 1）。3.歷年競賽題目分析共七十八頁二、要求 1.基本要求（1）調(diào)整負載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓UO=8.00.4V。（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于 60%。（3）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(lin )模塊輸出電流之和 IO=1.0A 且按I1:I2=1:1模式自動分配電流，每個模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于 5%。（

18、4）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個模塊輸出電流之和 IO=1.5A 且按I1:I2= 1:2模式自動分配電流，每個模塊輸出電流的相對誤差絕對值不大于 5%。3.歷年(lnin)競賽題目分析共七十八頁2.發(fā)揮部分（1）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓 UO=8.00.4V，使負載電流 IO在 1.53.5A之間變化(binhu)時，兩個模塊的輸出電流可在（0.52.0）范圍內(nèi)按指定的比例自動分配，每個模塊的輸出電流相對誤差的絕對值不大于 2%。（2）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個模塊輸出電流之和 IO=4.0A 且按I1:I2=1:1 模式自動分配電流，每個模塊的輸出電流的相對誤差的絕對值不大于 2%。（3）額定輸出功率工作狀態(tài)下，進一步提高供電系統(tǒng)效率。（4）具有負載短路保護及自動恢復(fù)功能，保護閾值電流為4.5A（調(diào)試時允許有0.2A 的偏差）。（5）其他。3.歷年(lnin)競賽題目分析共七十八頁/view/7a323c86d4d8d15abe234e32.html3.歷年(lnin)競賽題目分析共七十八頁3.歷年競賽(jngsi)題目分析共七十八頁/v_show/id_XNTYwOTA1OTg4.html高頻(o pn)變壓器制作共七十八頁共七十八頁內(nèi)容摘要電源設(shè)計。DC-DC。c)