实验用小功率开关电源

电极 电压变 化 率。
３ ４ 液晶 显示 电路 。液 晶显 示 电路 的主要 功 能是方 便 工程 人员 检测 开 ． 关 电源 的 电压 电流数 据 。液 晶显 示 电路 分为 两 部分 ，一 是Ａ 转换 电路 ，而 Ｄ 是液 晶 电路 。Ａ转 换 电路 实现 的功能 是 采集 开关 电源 输 出 的电压 值 以及 负 Ｄ 载 电流值 ， 并且通 过 单 片机 的控 制作 用 来实 现从 模拟 电压 、电流 值 到数字
值 ， 改善波 形 ，同时 电路有 很 高的效 率 。 此 外 ，与传 统 的开关 电源 相 比 ，本设 计有 两大特 点：一 是使 用液 晶屏 显 示 电压 、 电流 的输 出 值 ， 极大 的方 便 了 实验 人 员 的使 用 ；二 是 易 于实 现 ，工 程实 用性 非常 强 。
参考文献 ： ［］ １李金伴 ， 《 开关电源技术》，化学工业 出版社 ，２ ０ ． ０６ ［］ （ ２ 臼）长谷 川彰著 ， 《 开关稳压 电源 的设计与应用 》，何希才译 ，科 学 出版社 ，２ ０ ． ０６
液 晶显示 模 块和 Ａ ８ Ｃ ２ 片机 构 成 了液 晶显 示 电路 部分 ；另 外 ，还 有 由 Ｔ９ ５单
换器Ａ ｃ８ ２ Ｄ ０３ ，既 可 以满 足液 晶显 示 的速度 要求 ，又 充分 节约 了控制 单片机
的Ｉ０ 源 ，同时 ，供 电 电压 和液 晶显 示屏 同为 ５。 ／资 ｖ
路 是核心 与关 键 。
本设 计 中，采 用反 激式 变压 器结 构 ，这种 结构 多适 用 于小功 率 开关 电
源 。变 压器 的设 计过 程在 工程 上 没有 统一 的方 法 ，必 要 的步 骤包 括磁 芯尺 寸 设计 、磁 通密 度计 算 、原副边 匝数 设计 、气 隙计算 等等 。
电压 比较进行 反馈 ，稳定 反馈线 圈 电压 ，从而 稳定 副边 电压
图２ Ａ 转换 与液 晶显示 环节 的仿 真结 果 Ｄ ４培 柬语 本 开 关 电源 的设 计 涵 盖 了 电力 电 子 、控 制 理论 、单 片 机控 制 技术 、
ｕ ｜
ｃ 言程序 设计 、 电子变 压器 设计 、Ａ 转换 、液 晶显示 技术 以及 电磁 兼容等 语 Ｄ － 众 多 内容 。 电路 设 计 简 单 ， 成本 低 ，性 能稳 定 ，能 够 很好 的稳 定 电压 幅
１开 关 电潭基本 曩理 典 型 的开关 电源 主要包 括 输入 电 网滤波器 、输入 整流 滤波 器 、隔离 变 压 器 、输 出整 流 滤 波 器 、反 馈 控 制 电路 、 保 护 电路 ，各 个 部分 的功 能 如 下： １ ）输 入 电网滤波 器 ：消除 来 自电 网的干扰 ， 同时对 于开关 电源 产生 的 干 扰可 以起 到隔 离作用 ，防止 干扰 进入 电 网。２ ）输 入整 流滤波 器 ：对 网压 整 流滤 波 ，从而产 生直 流 电压 。３ ）隔离变 压器 ： 隔离变 压器将 原边 的直 流 电压通 过开关 管 的开关 作用耦 合到 副边 ，转 移能量 同时起到 隔离 作用 。４ ） 输 出整 流滤 波 器 ：将 副 边输 出 的 同频 率 交流 电压 整 流滤 波 ，得到 稳 定的 直 流 电压 。５ ）反 馈 控制 电路 ：与 基准 电压 相 比较 ，通 过 反馈 形 成 稳 定的 输
液 晶 电路 的作 用是 将Ａ 转换 电路 转换 出来 的 数字 量的 电压值 和 电流值 Ｄ
显示 出来 ，便 于 使用 者监 视 开关 电源 输 出的 电压 值和 负 载 的电流 值 ，以及 调节 输 出 电压 值 使用 。液晶 显示 屏选 择 最常 用 的 １０ 模块 ，它是 不 能独立 ６２ 使用 的 ，也 需要 控制 器 的控 制 ， 由于Ａ ８Ｃ ２ Ｔ９ ５ 单片机 有 丰 富的 Ｉ０ ／ 资源 ，在 Ａ 转 换电路 中 ，还有 大量 剩余 的Ｉ０ 源 ，故液 晶显示 电路 和＾ 转换 电路使 Ｄ ／资 Ｊ ） 用 同一 控制 器 ，即Ａ８ Ｃ ２ Ｔ９ ５ 。 图为 Ｐｏ ｅｓ ｒ ｔｕ 软件 的仿真 显 示 结果 ，液 晶屏 显 示的 电压 和 电流 值 分别 为４ ９９和 ０ ３３ ，而 设定 的 模拟 量 分别 为５ 和０ ３ ，仿 真结 果 和理 论值 ．９ Ｖ ． １Ａ Ｖ ．Ａ 非常接 近 ，说 明仿真 的结 果非 常成功 。
图１ 电压 反馈 电路 的设计 ３２ 主 电路设 计 。主 电路是 开关 电源 能量 转换 的 电路 ，是整 个 开关 电 ． 源 的主 要工 作 电路 。主 电路 实现 了从 交流 网压 到 最终 加在 负 载上 的直 流 电 压 的 电压形 式变 换 。按 照工 作 的顺序 ，可 以分为 整流 电路 、变压 器 电路 、 开 关 电路和 直流 输 出 电路 。在 主 电路 设计 过程 中，变 压器 设 计 以及 开关 电
出。６ ）保 护 电路 ：对 于 电源 和 负载 的过压 过流 保护 。
件 ，它 实现 了直 流 到交 流 的转换 ，使 得 电压 和 能量 从变 压器 原边 到 副边 的
耦合 成为现 实 。选择 开关 管时 ，应 该 留有足够 的耐 压裕 量 。
３ ３保 护 电路 设计 。在 反激 变换 器 中， 由于 变压 器漏 感的 存在 ，开 关 ． 管 的集 电极 电压 在关 断 边沿 试 图过 电压 ，另 外 ，如 果没 有接 负载 ，在开 关 边沿 会 出现 较 高的 副边 关断 能 力。这 两 个 因素都 会 影响 开关 应力 ，保护 电 路 的作用 就是减 小 晶体 管的开 关应 力 。Ｒ Ｄ Ｃ 保护 电路 的工 作原理 是 ：当开 关 管关 断时 ，并 联在开 关管 两端 的Ｒ Ｄ 路可 以为 原边 电路 提供 旁路 ，降低 集 Ｃ旁
Ｖ Ａ
一 【科产研 】 一 高技品发
实 验 用 小 功 率 开 关 电源 设 计
王晓 明Ｉ ・ ２
（． Ｉ 中国人 民武装警察部队学院 河北 廊坊 ０ ５ ０ ；２ 中国矿业 ００３
中图分类号 ：Ｔ ９ 文献 标识码：Ａ 文 章编号：１ ７ — ７ ９ （ ０ ０ ５ ０ ５ －０ Ｎ３ ６ １ ５ ７ ２ １ ）０ ２ ０ ８ １
开关 电源 的名称 来 源于 开关 管 ，说 明开关 管是 整个 开关 电源 的核 心部
［］ ３ 周志敏 、周 纪海 、纪 爱华 ， 《 开关 电源 实用 技术 》 ，人 民邮电 出版
社 ，２ ０ ． ０７
电压 、 电流 值 的转换 。本 设计 中采 用的Ａ 转 换芯 片是８ 逐次逼 近 串行Ａ 转 Ｄ 位 Ｄ
２开 关 电源 设计 ■述 为 了实验 使用 的 方便 ， 以及 开关 电源 模块 化 的趋 势 ，本设 计采 用整 流 桥 和 稳 压 电 容 构 成 了整 流 电 路 部 分 ； 采 用 固 定 频 率 电 流 模 式 控 制 器 Ｕ ３４ 为核心 制作成 ＰＭ 动 电路部分 ，此 部分 电路 也是 开关 电源 的核心 部 Ｃ８ ４ Ｗ驱 分 ：电子变 压 器、 开关 管 、滤波 网络 和 负载 构成 了直流 输 出电路 部 分 ：电 子 变压 器 的反馈 线 圈 、滤波 网络 、分 压 电路 和补 偿 网络 构成 了 电压 反馈 电 路 部 分；Ｒ 元 件构 成 了振 荡器 电路 部 分 ；采样 电阻和 滤波 网络 构 成 了电 、ｃ 流 反馈 电路部 分 ；Ａ Ｃ ８２ 片和Ａ ８Ｃ ２ Ｄ ０３ 芯 Ｔ ９５ 单片 机 构成 了Ａ 转 换 电路部 分 ； Ｄ
Ｒ 、Ｄ 件构成 的保 护 电路 部分 。 、Ｃ 元
３开 关 电壕 设计 过程
３ １控 制电路 设计 。控 制 电路是 开 关电源 电路的控 制 核心 ，本 设计 中 选 用 电流 模式 控制 器Ｕ ３４ 。Ｕ ３４ 是美 国Ｕ ｉｒｄ 公司 生产 的 一种 高性 Ｃ ８４ Ｃ８ ４ ｎ ｔｏ ｅ 能单 端 输 出式 电流控 制 型 脉 宽调 制 器 芯 片 ， 外 围 电路 简 单 、带 有 欠 压锁 定、 过流过 压 保护 等诸 多优 点 。Ｕ３ ４ 芯片外 围电路 简单 实 用 ，其 中关键 Ｃ８４ 是 电压 反馈 控 制 电路 ，图为 本设 计 的 电压 反馈 电路 设计 结果 ，反 馈 线圈 经 过 滤 波稳压 后 ，在 经过 电阻Ｒ和 ＲＯ ９ Ｉ 的分压 输 入￣ Ｕ３ ４ 的２ Ｃ８４ 号管 脚 ，通 过