电源技术实训(反击式开关电源)

图1-4桥式整理电流流向图1
在e2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图1-5桥式整理电流流向图2中虚线箭头所示。
图1-5桥式整理电流流向图2
综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图1-6桥式整流波形图。
在电源进线处用CX1、UU9.8、CY2构成的滤波隔离电路接在交流电源进线端，用于滤除外电网对电源的干扰、同时也隔离了电源对外电网的干扰。UU9.8为功率电感，起限流作用线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。在火线L进线处加入一个SCK-103的NTC形式的热敏电阻，它阻值25℃时候电阻值10K，阻值随着温度的升高而减小。在电路中起限流用，采用负的温度系数（NTC）的电阻是为了让线路发热时覆铜线的电阻值变大，而SCK103的电阻降低，使限流阻值不易随温度而改变。采用2A/250V的熔断器，保证电路的使用安全。输入端的电路如下图1-2输入端滤波电路图所示。
启动控制：SD4870的启动电流很低，因此可以快速启入电压范围之内，可以采用2 MΩ，1/8 W的启动电阻。
Training by teachers design the circuit board, transformer handmade by students, the same chip, the same core, if transformer coil winding is unreasonable, the switching power supply performance will have decreased a lot of, such as the loss can be increased, the maximum output power will be reduced by the training, students can deepen the understanding of pair of switch power supply understanding.
图1-8取样比较电路原理图
1.5
采用电流模式PWM控制器作为电源的脉宽调制器件。SD4870是电流模式PWM控制芯片。用于高性能、低待机功耗的离线反激变换器的控制。在空载或轻载时，芯片工作在轻载模式，减小开关损耗，提高效率。芯片的低启动电流，使得启动电路可以采用阻值大的启动电阻，来减小待机电流。自带各种保护功能，包括每周期的过流保护、过载保护、输入电压的过压及欠压保护等。抖频工作技术以及带软开关控制的图腾柱式驱动输出可以达到极佳的EMI性能。
该5V反激式稳压开关电源由滤波电路、整流平滑电路、脉宽调制电路、变压器、取样比较电路、基准电压六部分组成。下面详细介绍各个电路设计原理。
1.1
滤波电路在电源中起着重要意义，它可以减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。本次实训的反激式稳压开关电源的输入和输出处都采用了滤波电路。
反激式开关电源变换器：也称Flyback变换器，是将Buck/Boost变换器的电感变为变压器得到的，因为电路简洁，所用元器件少，成本低，是隔离式变换器中最常用的一种，在100W以下AC-DC变换中普遍使用，特别适合在多输出场合。其中隔离变压器实际上是耦合电感，注意同名端的接法，原边绕组和副
边绕组要紧密耦合，而且用普通导磁材料铁芯时必须有气隙，以保证在最大负载电流时铁芯不饱和。
图1-6桥式整流波形图
1.3
变压器是反激电源中最重要的组成部分。由于3脚、2脚、9脚和10脚为变压器线圈的同名端，所以在SD4870输出的PWM信号中高位时让变压器的P3-5脚产生电压，p3脚的点位为低、由于同名端的的点位相同、此时1-2脚、7-9脚和8-10脚没有电压产生。当SD4870输出的PWM信号中零电位时让变压器的P3-5脚电压消失、这时1-2脚、7-9脚和8-10脚的线圈的同名端极性反转产生电压，一部分给SD4870供电，另一部分降压输出。下图1-7为反激电源的变压器原理图。
实训中由老师设计好电路板，变压器由学生手工制作，同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器线圈绕得不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降，学生可以通过该实训加深对开关电源的了解。
关键词：反激式；开关电源；变压器；SD4870
Abstract
The training is to produce a flyback switching power supply. Flyback refers to the primary side of the transformer when conducting side cut-off, transformer energy-storage, raw edge at the end of side edge, conduction, energy release to the load working condition, the general conventional flyback power supply of single, double not common. Flyback transformer flyback switching power supply is the core, which determines the flyback converter with a series of important parameters, such as the duty ratio D, maximum peak current, design of flyback transformer, is to let the flyback switching power supply work in a reasonable working point.
图1-7反激电源的变压器原理图
1.4
取样比较电路是稳压开关电源的反馈的重要组成部分、其中采样比较部分的芯片采用TL431（精密可调基准电源）。TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低，因此广泛应用在各种电源电路中。其封装形式与塑封三极管9013等相同。TL431的主要参数为：1.最大输入电压为37V。2.最大工作电流150mA。3.内基准电压为2.5V。4.输出电压范围为2.5~30V。
Key words:flyback；switching power supply；transformer；SD4870
引言
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
电路通过R13、R14和VR1的构成的分压电路，在输出端输出稳定的5V电压时，在LT431的比较级就可以产出稳定的2.5V电压，若输出的电压大于5V时，LT431就导通让光耦导通，使得脉宽调制器SD4870停止输出PWM信号，让变压器停止输出电压，使得输出的电压下降，当电压下降到5V时LT431有回复正常状态，光耦停止工作，SD4870继续工作，继续输出5V电压。所以图1-8为该开关电源的取样比较电路原理图。
编号：
电源技术实训(论文)说明书
题 目：反激式开关电源制作
院 （系）：信息与通信学院
专 业：电子信息工程
学生姓名：
学 号：
指导教师：
实训时间：2011年12月26日-2012年1月13日
摘 要
本次实训是制作一个反激式开关电源。反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能，原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态，一般常规反激式电源单管多，双管的不常见。反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重要参数，如占空比D，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。
通过本次电源技术的实训，我们能把理论和实践有机的结合在一起，同时能够切切实实增强自己的动手能力。这对我们今后的学习有着巨大的帮助,为以后能够更好的就业埋下铺垫。
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电路板电源接上220V交流电，电流流过热敏电阻（限流）和保险丝（保护），L线和N线之间加入安规电容（CX1）和安全电阻（ZNR1）保护接入电路，再经过共模电感（消除内外的电磁干扰），经过整流桥之后，电压升至约300V，大电容EC1用来滤波，电流经过R1、R2，并对电容EC2进行充电，SD4870A得到一个启动电压后启动，并通过1脚（GATE）控制场效应管SVD04N60F导通，电流经过变压器的异名端4脚对初级线圈进行储能，因为流过R1、R2的电流较小，不能维持SD4870A工作，SD4870A通过1脚给SVD04N60F的栅极一个低电平，场效应管不导通，初级线圈通过电磁的互感作用开始放电，变压器2、3同名端为高电平，电流从2脚出流过二极管FR107，最后进入SD4870A的Vcc端，维持芯片持续工作，芯片的PWM占空比由SD4870A的5脚（RI端）设定，频率为6500/100=65KHz，从而芯片就产生相应占空比的PWM让场效应管SVD04N60F周期性工作；次级线圈的电流由9、10同名端经过双向二极管（增大通过电流）进行半波整流，然后经过π型滤波器（电容EC4、电容EC5和电感L1组成，）滤波，最后输出电压为5V（R9用来消耗电能）；当输出电压大于5V时，R13和R14间的电压大于2.5V，IC3导通，相当于导线，反馈电压在光电耦合器的发射端形成回路，光电耦合器工作，从而SD4870A的7脚（FB端）接收到一个电平信号，让SD4870A改变输出PWM的占空比，场效应管SVD04N60F的截止时间变短，导通时间变长，即变压器的储能时间变长，互感释放能量的时间变短，次级得到的能量就相应的减少，所以电压逐渐减小，降低到稳定的5V；当输出电压小于5V时，电源工作在欠压状态，R13和R14间的电压小于2.5V，即LT431的基准电压小于2.5V，IC3导通，相当于导线，反馈电压在光电耦合器的发射端形成回路，光电耦合器工作，从而SD4870A的7脚（FB端）接收到一个电平信号，让SD4870A改变输出PWM的占空比，场效应管SVD04N60F的截止时间变长，导通时间变短，即变压器的储能时间变短，互感释放能量的时间变长，次级得到的能量就相应的增加，所以电压逐渐升高，升高到稳定的5V。