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 3
1.1　方案比较和论证 3
1.2　方案选择 5
第2章　单元电路设计 6
2.1　输入电源整流滤波电路 6
2.2　IR2161芯片电路 7
2.2.1　IR2161芯片工作原理 7
2.2.2　计算 8
2.2.3　芯片介绍 8
2.3　变压电路 9
第3章　制作和调试 11
3.1　印制电路图 11
3.2　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2　PCB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<时二极管又截止电容又向放电，电容周而复始充电放电大大减小交流分量，达成了滤波效果。
在选择整流二极管时,为了确保工作点足够稳定,应满足下列条件：
≧(1.5-2)I即：A
二极管1N4007最大整流=1A>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

2.2　IR2161芯片电路
2.2.1　IR2161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2-2　IR2161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300μA微功率起动和30kHz～125kHz内置振荡器等。引脚排列图2-3示，各引脚功效如表2-1。

1
2
3
4
5
6
7
8
VCC
COM
CSD
CS
VB
HO
VS
LO

图2-3　IR2161芯片
表2-1　IR2161引脚功效
序 号
符 号
功 能 描 述
1
VCC
低侧逻辑和驱动电路电源电压
2
COM
集成电路功率地端和信号地端
3
CSD
关断时间控制和赔偿电容
4
CS
电流感应输入端
5
LO
低侧栅驱动输出
6
VS
高侧浮动电源返回端
7
HO
高侧栅驱动输出
8
VB
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18μs；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2　PCB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