电子变压器的设计大学优质毕业设计.doc

目录摘要1绪论2第1章总体方案设计31.1方案比较和论证31.2方案选择5第2章单元电路设计62.1输入电源整流滤波电路62.2IR2161芯片电路72.2.1IR2161芯片工作原理72.2.2计算82.2.3芯片介绍82.3变压电路9第3章制作和调试113.1印制电路图113.2制作调试注意事项11总结12致谢13参考文件14附录1电路原理图15附录2PCB板底图16摘要我们身边小型电子产品用变压器大部分全部是电子变压器，如：手机充电器、照明光源、电视机、VCD机、DVD机、电磁炉里电源和电脑里电源等等。电子变压器含有没有噪音、本身耗能低、电压适应范围广等很多优点。电子变压器广泛应用得益于科技进步，电子元件成本降低。在以前不管是直流变压器还是交流变压器，全部要使用由软磁磁芯制成电子变压器，所以以前电子产品全部很粗笨，而现在家用电器全部很轻巧灵便。依据产品更新速度，我借鉴前人部分知识对电子变压器进行了改善，以IR2161芯片为背景设计出一款功效齐全，成本较低电子变压器。关键词变压；节能；IR2161芯片绪论伴随电子技术飞速发展，变压器利用越来越广泛，电子变压器种类和功效越来越齐全。所以，讨论电源技术和电子变压器之间关系：关键讨论电源技术对电子变压器要求，像全部作为商品产品一样，是在具体使用条件下完成具体功效中追求最高性价比。有时可能偏重价格和成本，有时可能偏重效率和性能。现在，“轻、薄、短、小”成为电子变压器发展方向，这多个发展方向全部是强调降低成本。从总要求出发，能够对电子变压器得出四项具体要求，即：使用条件、完成功效、提升效率、降低成本。所以，设计研制一个电路新奇、安全节电、结构简单、安装方便电子变压器显得十分必需。为了达成以上要求，本设计采取了基于IR2161芯片电路电子变压器，该电子变压器功效比较齐全。期望自己能对电子变压器技术进步做一点小小贡献。第1章总体方案设计1.1方案比较和论证设计电子变压器之前，先考虑以下几方面原因：第一，家用小型电器工作电压不能直接使用220V市电，必需先经过处理才能使用。不一样电器设备工作电压不一样，所以需变压器作合适处理。第二，我们所设计变压器能够满足用户需求，能够使生产厂家和消费者达成双赢目标。第三，制作电路越简单越好，并要考虑用户安装和使用方便。第四，应考虑电路安全可靠，而且节省能源。有鉴于此，自己在前人基础上，总结出以下两种方案：1.电子变压器；2.基于IR2161芯片电子变压器。功效描述：本电路输入端接220V市电电压。二极管组成整流桥把市电变成直流电，由振荡变压器，三极管、组成高频振荡电路，将脉动直流变成高频电流，然后由输出变压器TR2对高频高压脉冲降压，取得所需电压和功率。为限流电阻，电阻、电容和双向触发二极管组成开启触发电路。经过以上分析，总结出电子变压器系统框图图1-1所表示。整流滤波高频振荡变压电路输出电路图1-1系统方框图电子变压器电路原理图图1-2所表示。图1-2电子变压器电路原理图功效描述：本电路输入端接220V市电电压。二极管组成整流把市电变成直流电，采取集成芯片IR2161，该集成芯片用于替换了上面高频振荡电路。它将脉动直流变为高频直流，然后由输出变压器对高频脉冲降压，从而取得所需电压和功率。IR2161芯片本身附带其它功效，比如利用在卤素灯变压器中，其优点有：不需要预热和触发开启时间、无需大容量滤波电容、输出是经隔离高频低压、安全性好。整流滤波IR2161电路变压电路输出电源经过以上分析，总结出基于IR2161芯片电子变压器系统方框图图1-3所表示。图1-3系统方框图基于IR2161芯片电子变压器原理图图1-4所表示。图1-4电路原理图1.2方案选择方案一优点：本电路做成电子变压器轻易调整，多种元器件也比较一般，能够变压。不过电子产品成本比较高，利用在大型家用电器中电源变压比较适宜。缺点：此种电源电路生产出来产品不能够占有市场，消耗金属材料，没有满足节省成本要求。方案二优点：本电路做成电子变压器。是基于智能半桥驱动器芯片IR2161电子变压器，无需饱和磁环变压器，仅需用少许元器件，则可实现变压功效。鉴于两个方案比较，为了节省成本、减小实物带来大致积，此次毕业设计选择方案二：即基于IR2161芯片电子变压器。第2章单元电路设计2.1输入电源整流滤波电路输入电源220V交流电压。电流经过电压为市电220V,经过电感和电容CLF充电，然后经过四个二极管组成桥式整流以后得到直流电源。在输入电源经过整流电路以后得到直流电压，不过波动较大任然不能直接作为电源使用，还需进行再一次滤波，将其中交流成份滤掉。工作原理:当电容两端电压升至时二极管、在正向电压作用下工作.此时经、向提供电流，首先向电容充电。当0.066A，故选择1N4007型二极管。单元电路图入2-1所表示。图2-1桥式整流电路2.2IR2161芯片电路2.2.1IR2161芯片工作原理在接通市电电压后，桥式整流器经过电流除流入IC脚上开启电流外，其它大部分电流对电容充电。当IC脚上电压达成开启阈值11.8V后，IC开始工作。一旦IC开启，由、和组成电荷泵电路为IC脚馈送电流。自举二极管和电容为IC高侧驱动器电路供电。齐纳二极管作用为分流IC过剩电流，以预防IC损坏。IR2161提供软件开启操作，能够避免浪涌电流产生。IR2161输出125kHz高频。因为系统中输出高频变压器初级漏感是固定，在较高频率下展现较高阻抗，初级绕组上电压较低。致使变压器输出电压较低，电流较小，同时也避免了保护电路被触发。约经1s时间，电路以较低频率运行。在此过程中，IC脚3外部电容上电压从0V增加到5V。当空载时，=0V，振荡器频率约60kHz在最大负载下，=5V，振荡器频率约30kHz。当输出短路时，电流流过半桥，被感测。只要IC脚CS上电压超出1V门限电平连续50ms以上时间，系统将关闭。假如负载超出最大负载50，IC脚4上电压将超出0.5V较低门坎电压，在经0.5s以后，系统将关闭。不管是短路保护还是过载保护，全部能自动复位。IR2161还提供过热关闭功效。当芯片结温超出135过温度限制值时，半桥开关将停止工作，以避免MOSFET烧坏。单元电路图2-2所表示。图2-2IR2161芯片电路2.2.2计算在半桥中间点上电压为DC总线电压1/2。DC总线电压和AC线路电压相同，负载上电压为AC线路电压50，经过电流为负载电流二分之一。因为负载呈电阻性，电流波形为正弦包迹，半桥输出占空比为50，在最大负载上上峰值电压=0.4V，经过电流为(2-3)中峰值电流为(2-4)两端峰值电压为V(2-5)从式（2-3）、式（2-4）和式（2-5）得到(2-6)对于工作在()=220V交流线路电压下PLOAD=100W电子变压器，电流感测电阻值为 （2-7）2.2.3芯片介绍IR2161其它特点包含：250/400输出驱动容量、15.6V齐纳二极管钳位、低于300A微功率起动和30kHz125kHz内置振荡器等。引脚排列图2-3示，各引脚功效如表2-1。12345678VCCCOMCSDCSVBHOVSLO图2-3IR2161芯片表2-1IR2161引脚功效序 号 符 号功 能 描 述 1VCC低侧逻辑和驱动电路电源电压 2COM集成电路功率地端和信号地端 3CSD关断时间控制和赔偿电容 4CS电流感应输入端 5LO低侧栅驱动输出 6VS高侧浮动电源返回端 7HO高侧栅驱动输出 8VB高侧栅驱动浮空电源 2.3变压电路初级绕组最少匝数可依据公式计算式中：为最高峰值总线电压，可取其为400V；最大导通时间，其值可选择18s；为最大磁通密度，单位为T，其值可从制造者提供铁氧体材料工作在100时曲线取得；为磁芯有效截面积，单位为。计算次级需要匝数。次级绕组匝数NS可按公式计算。式中：VO()=12V，VAC()=220V。在设计中采取环形磁芯，初级绕组78匝，次级绕组8匝，初级和次级绕组之间利用压塑分离器隔离。单元电路图2-4示。图2-4变压电路第3章制作和调试3.1印制电路图为了验证此次毕业设计正确性和节能开关实用性，在Protel99Se环境下，根据“绘制电路原理图电气规则检验生成网络表计划电路板导入网络表元件布局和调整布线”等步骤设计印制电路板底图，然后，用专门仪器或手工制作对应印制板。最终，依据所设计印制电路板组装电路。注意，元件装配过程中应遵照“先里后外，先小后大，先轻后重”标准。3.2制作调试注意事项1.首先检验印刷电路是否设计正确，元器件位置是否安装正确，二极管、电解电容等极性不要装错。2.焊接质量尤其关键，焊接时间较长易损坏元器件，焊点处理是否合理，有没有焊接点短路、虚焊、多出管脚是否剪去。3.制作过程中注意用电安全，根据正常规程进行操作。4.在不明确情况下，能够不通交流电，检验各个元件工作特征；安装正确后，再通入市电220V检测。(以上各项测试是正常工作时电压改变情况，如实际制作好后不能实现设计功效，根据单元电路分析方法，逐步查找原因。总结在我毕业设计中，关键对IR2161电子变压器进行了简单设计和叙述。电子变压器在以后领域中有很好发展，我们身边小型电子产品里面用大部分是电子变压器 。如手机充电器，照明光源，电视机VCD机DVD机和电磁炉里电源还有电脑里电源等等，电子变压器含有没有噪音，本身耗能低，电压适应范围广等很多优点。也使得电子变压器在多种领域利用广泛。经过此次毕业设计，我对电子变压器原理功效和应用领域有了更深刻认识，对已学过专业知识进行了巩固和提升，达成理论联络实际效果。电子领域正以惊人速度发展，只有不停地学习才能适应社会发展需要。我也明白了：活到老学到老才是硬道理。致谢在这三个多月毕业设计中，我真诚地感谢杨老师和同学们帮助，在她们帮助下我顺利完成了此次毕业设计。首先我要衷心地感谢我教导老师杨波，在此次设计过程中她一直给了我无私热情和帮助。开始她细心指导我选题工作，在做开题汇报过程中，又反复而耐心地给我指出问题所在，并帮助我纠正了很多不妥之处。在做系统设计这一过程中，也给我提出了很多意见和提议，并交给我很多处理问题技巧和方法。在写毕业设计论文过程中，我也碰到了很多困难，之所以能坚持完成，这全部离不开我导师和同学们帮助。经过短暂毕业设计，从而提升了我理论水平，真正做到学有所用，即使在其过程中我也碰到部分困难，不过从中我也得到了很多帮助，没有中途而废，没有气馁丧气，在杨老师严格指导下，发觉问题并加以更正，这些全部是一个收获。尤其感谢杨老师帮助，她对我系统提出了很多改善意见，对我论文中部分不足地方也一一地指出。没有她帮助，我也不可能很好完成这次毕业设计，我再次衷心地对杨老师表示感谢。参考文件1郑应光模拟电子线路技术南京东南大学出版社，2陈有卿实用IR2161时基电路北京中国电力出版社，3陈永甫常见半导体器件及模拟电路北京人民邮电出版社，4方大千，朱丽宁电子控制装置制作入门北京国防工业出版社，5朱鸿彪实用电子制作电子节能开关北京电子制作出版社，6严飞，姜源.杨碧石妙用电子模块222例北京中国电力出版社，7王昊，李昕郑凤翼通用电子元器件选择和检测北京电子工业出版社，附录1电路原理图附录2PCB板底图四川信息职业技术学院学生姓名郭杰学号063班级通技06-2班专业通信技术设计（论文）题目电子变压器设计指导老师杨 波 谭望春指导老师考评意见 等级： 指导老师：答辩评语等级： 答辩老师： 总评成绩等级： 考评小组组长：备注以上两项成绩综合后，指导老师考评成绩占总分60%，答辩成绩占总分40%，按五级记分（优、良、中、及格、不及格）。毕业设计（论文）评语