電子機電論文編號:JD208     字數:24541,頁數:54         

 
  目 錄
1  緒  論 1
2  開關電源工作原理及設計方案介紹 3
2.1 Adapter的工作原理 4
2.2輸入交流濾波 5
2.3 橋式整流及濾波 6
2.4軟啟動電路 6
2.5脈寬調制控制器UC3842 6
2.6高壓保護回路 7
2.7開關功率管及限流電路 8
2.8直流變換回路（變壓器T901） 8
2.9輸出整流濾波回路 9
2.10電壓取樣和反饋回路 10
3  單元電路的設計 12
3.1 UC3842芯片的介紹 12
3.1.1主要特點 12
3.2 各部分電路分析 17
3.2.2線路濾波原理分析和原件的選擇 17
3.2.3整流濾波部分 19
3.3UC3842的外圍電路 21
3.3.1軟啟動電路 21
3.3.2UC3842脈寬調制及控制電路 22
3.3.3開關管的設計（Q901） 23
3.4變壓器T901的設計 25
3.4.1變壓器的一些特性介紹 25
3.4.2 功率變壓器T901的設計 26
3.4.3 高頻變壓器T901參數 27
3.5T901 的外圍電路 30
3.5.1T901的工作過程 30
3.5.2半波整流濾波部分 31
3.5.3光電耦合反饋回路電路分析 33
3.6  UC3842部分電源電路實例分析 34
3.6.1  S790N抗傳導干擾分析 34
3.6.2  S790N消磁電路分析 35
3.6.3電源同步電路分析 38
4 設計結果數據分析 40
4.1OPEN/SHORT 測試 40
4.2  電氣測試 40
4.2.1重要點位的測量 40
4.2.2整個Adapter的輸入電流 42
4.2.3 整個Adapter的輸入沖擊電流 43
4.2.4節能狀態下的功率 43
4.2.5輸出電壓 43
4.2.6輸出的紋波電壓 44
4.2.7整機效率 45
4.2.8過壓/過流保護測試 45
附錄（1） 46
附錄（2） 48
附錄（3）各元件的參數 49
附圖１ 51
致 謝 52
參 考 53

1  緒  論
Adapter 即電源適配器。電源適配器是小型便攜式電子設備及電子電器的供電電源變換設備，一般由外殼、電源變壓器和整流電路組成，按其輸出類型可分為交流輸出型和直流輸出型；按連接方式可分為插墻式和桌面式。廣泛配套于電話子母機、游戲機、語言復讀機隨身聽、筆記本計算機、蜂窩電話等設備中。多數筆記本電腦的電源適配器可以自動檢測100～240V交流電(50/60Hz)。基本上所有的筆記本電腦都把電源外置，用一條線和主機連接，這樣可以縮小主機的體積和重量，只有極少數的機型把電源內置在主機內。在電源適配器上都有一個銘牌，上面標示著功率，輸入輸出電壓和電流量等指標，特別要注意輸入電壓的范圍，這就是所謂的“旅行電源適配器”，如果到市電電壓只有100V的國家時，這個特性就很有用了，有些水貨筆記本電腦是只在原產地銷售的，沒有這種設計。    電源適配器的標稱電壓通常指的是開路輸出電壓，也就是不接任何負載，沒有電流輸出的電壓值。因此也可以認為這是該電源的輸出電壓上限。對于電源內部使用了主動穩壓單元或者電壓基準元件的情況，一般來說使用高內阻的直流電壓表可以直接測得標稱電壓(更準確的應該用電動勢電橋的方法)，即使市電電壓發生一定的波動，其輸出也是穩穩的恒定值;但是對于市面上廉價的小變壓器，比如給隨身聽之類使用的那種，基本上是傳統磁芯變壓器加上四個整流二極管橋式整流再加上一個大的濾波電容就完事了，這樣的話如果使用普通直流電壓表測得的數值將大于標稱電壓，原因是橋式整流的輸出為脈動直流，簡單的說是一個一個正弦電壓信號的正半周連接成的時間鏈，經過大電容濾波之后會變得平坦一些，但是紋波系數仍然很大(紋波系數就是電壓信號波動的幅度同電壓平均值之比，越小說明電壓越接近直流)，所謂標稱電壓指的是這種電壓對時間積分再除以積分時間，簡單理解就是對時間的平均值，如果用普通直流電壓表測量，測量值十分接近該電壓信號的最大值，所以測不準。同時，如果市電發生波動，該類電源的輸出也會隨之變化。一般來講普通電源適配器的真正空載電壓也不一定和標稱電壓完全一致，因為電子元件的特性不可能完全一致，所以允許有一定的誤差，民用情況根據用途的需要控制在0.1%到5%左右。誤差越小，對電子元件的一致性要求越高，工業生產中的成本也就越高，價格當然也就越貴。其次是電源的標稱電流值。無論任何電源都有一定的內阻，因此當電源輸出電流的時候，會在內部產生壓降，等于輸出電流乘以電源內阻。導致兩件事情，一個是產生熱量，等于輸出電流的平方乘以內阻，所以電源會熱，另一個是輸出電壓變為標稱電壓減去內部壓降，導致輸出電壓降低。通常的設計在考慮完畢散熱問題之后，一般限制一個電流值，當輸出電流達到這個值得時候，輸出電壓降低為標稱電壓的95%，或者其他比例，各廠家根據負載產品的不同需要可以設定更高或者更低的比例，這個電流值就是標稱電流。比如72W的ibm16V電源適配器的標稱電流是4.5A。如果負載電阻過低，導致輸出電流超過標稱電流，一般會發生兩件事情，一個是個別元件由于發熱超過了散熱容量導致燒毀引起電源損壞，另一個是散熱設計留有余量，僅僅體現為輸出電壓進一步降低，如果降低太多可能導致負載無法正常工作。至只有100V的單一輸入電壓，在我國的220V市電電壓下插上就會燒毀。
本設計所做的開關型穩壓電源是脈沖寬度調制型（PWM），采用功率半導體器件作為開關，通過控制開關的占空比調整輸出電壓。當開關管飽和導通時，集電極和發射極兩端的壓降接近零，在開關管截止時，其集電極電流為零，所以其功耗小，效率可高達80%~95%。而功耗小，散熱器也隨之減小，同時開關型穩壓電源直接對電網電壓進行整流濾波調整，然后由開關調整管進行穩壓，不需要電源變壓器；此外，開關工作頻率在幾十千赫，濾波電容器、電感器數值較小。因此開關電源具有重量輕，體積小等特點。另外，由于功耗小，機內溫升低，從而提高了整機的穩定性和可靠性。而且其對電網的適應能力也有較大的提高，一般串聯穩壓電源允許電網波動范圍為220V+10%，而開關型穩壓電源在電網電壓從90V~264V范圍內變化時，都可獲得穩定的輸出電壓。