脉冲宽度调制型开关稳压电源的设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

通常情形下，单个键盘包括部分字母键、功能键，数据键。依赖键盘对计算机进行基本指令数据以及数据地址的输入，人机对话也是我们完全可以比较容易完成的。

按照分类我们一般把其分为2类：一种是非编码键盘，另外一种是编码键盘。

3.7 输出电路

3.7.1 稳压输出部分

由于此电路的稳定电压输出模块是由数字控制这块的电压的控制规则转变的，稳压输出、A/D转换、延时启动、以及过流保护显示是它的重要组成部分，0~100V作为电压的输出范围，步进精度为1V，共有100个状态位，所以我选用DAC0832的A/D转换器这和前面的介绍相呼应。这次论文里的模块采用1个控制字当做1V，比如0.0，1.0，2.0…~100V作为电源部分的输出电压，则电压控制字就由0,1,2…~100。假如输出的电压达到100V情况下，A/D的基准电压值就是+100V。D/A这块输出电压最大为：

??100?9.77V （4-5） V??100/1023由A/D这里的输出电压值可以代替稳压输出电路的参考电压值，这两个电压值之间的关系是线性的，变化范围是0~100V，当然我们既能够认为稳压输出部分采用的是串联反馈型的稳压电路，也可以认识到输入的直流功率放大器是参照的预设电压。运算放大器与三极管主要组成这块电路， 运放的同名端由D/A转换这一块的输入电压值而得到，通过R5、RW3以及R6的构成的分压电路分压以后流入运算放大器的反相一端，经过运算放大器的比较放大之后，复合调整管被其驱动。一旦A/D转换输出的电压以及取样电压值相同的情况下，这时候，电路就达到了平衡的状态，经过计算得到R6为340Ω，R5是500Ω。假设电压输出为VOUT，电位器处于中间的状态，我们可以算出其大小：

V2=[（R6+51/2)/(R5+R6+51）]?Vout=0.294Vout (4-6)

Vout=V1/0.294=3.4V1 (4-7)

因为V1=V2，得到Vout=100v

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3.7.2 输出电压显示电路

采用数字电压表对输出电压进行采样以及测量，然后还要显示出来，这样可以完成输出电压值的随时监督控制，我们可以经过显示器显示2个电压值：第一个是AT89C51预先设定的电压值然后另一个就是输出电压的实际测量值。当系统正常工作时它们相差比较小。如果出现异常状况，我们能够通过显示电路发现期望值不对，接着采用相应的方法处理。

3.8变压器的设计

3.8.1概述

变压器式PWM稳压电源得基本部件，它的作用是电压变换、电气隔离、以及传输能量。DC-DC变换器可以分为两个主要的类型:非隔离变换器以及隔离变换器,其中隔离与否就是指主电路的功率传输的过程中是不是存在着电气隔离,绝大部分情况下就是指是不是存在着变压器的隔离。非隔离的变换器之中,还是包含着不少缺点,比方说,输出与输入没有办法隔离系统的安全性就会存在一些隐患,输出输入得电流以及电压比没有办法很大和没有办法实现多路的输出等一系列难题。很明显这一系列问题可以用变压器来解决，他可以在主电路中实现：隔离、降压、多路输出的任务。比较实用的隔离用变压器主要包含以下几中特征:

(1)从不理想得直流到理想得直流都能实现变换; (2)它在变换的情况下可以不考虑能量的损耗; (3)输出和输入可以完全的隔离;

(4)它的变换过程中中,不管是从副边到原边或者原边到副边,结果都是一样的有效方便。所以变压器用在隔离直流一直流变换器之中起到十分关键的作用,变压器的性能的高低会直接影响到全部系统性能的高低。

3.8.2变压器的设计方法

稳压电源中有两种常用的设计方法来设计变压器, 第一种是求出它的一些参数,然后查表找出它的磁芯的编号,并进行设计。另外一种是求出磁芯的窗口的面积AW以及磁芯的有效的截面积Ae得乘积AP。依据AP值

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的大小,找到所需要的磁性材料得编号。前面一种办法叫Kg法,后面的方法就叫做为Ap法。我采用的就是AP法,因此仅仅对AP法进行简单的介绍。

设变压器副边Ns匝，原边NP匝, ,当原边按照电压V进行工作情况下,按照定律：

V1?KffsNPBWAe （4—8） 式子中 BW 为磁通的密度

fs 为开关正常情况下频率

Kf 波形系数，方波取4 Ae 磁芯的有效面积

铁芯的窗口的面积Aw和使用的系数k0的乘积，就是Ae,它的面积就是原边的绕组NP与副边的绕组Ns所占据滴窗口面积之和。即：

K0AW?NPAP?NSAS （4—9） 其中 K0为窗口使用系数 AP 每匝原边绕组占用面积 AW 铁芯的窗口的面积 AS 每匝副边绕组的面积

每匝的占用面积以及流过的电流值I以及电流的密度J有下列的式子：

I1J

I2AS?JAP?经过整理可得：

AWAe?V1I1?V2I2 （4—10） JfK0KfsBWAWAe就是铁芯的截面积与变压器的窗口面积滴积。V1I1?V2I2为副

边以及原边的功率。以上的式子显示出工作的磁密度BW、波形的系数Kf、

窗口的使用系数值K0、工作的开关频率值fs、以及电流的密度值J都会对面积的乘积产生影响。其中电流的密度值J会对温升产生直接的影响,也会影响到AWAE,可表示为:

J=KJ?AWAE?X

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上面式中 KJ为电流密度的比例的系数 X为数值，根据实际情况定。 进一步可得： AWAe?PTK0KffsBWKJ?AWAE?X （4—11）

因此以上的表达式表明铁芯的选取就是AP值的合理选择,当输出功率为PT情况下,铁和铜损的温升就是在规定的范围之内。

3.8.3变压器的设计步骤

鉴于本论文中所涉及的桥式的变压器,它的2个周期之内,它的变压器的原边的绕组一直处于工作状态,绕组以及磁芯的利用效率率相对较高,想要降低磁化的电流值,使得原边的匝数比较多,因此选择一些合金材料来当做磁芯的材料,而且要求磁芯不带气隙值。

（1）确定铁芯型号

按照电源得效率以及容量来稳定电源的输入功率值。或者设计出电源的输出的电压值为220V,满负载时输出的电流值就是2A,所以输出功率就是:220V? 2A=440W

输入的功率为，假设系统的效率为91%：

Pi?P0??440?483W （4—12） 0.91此外电源模块的工作时的频率为20KHZ,因此可以选择EE55/55/21的磁芯来使用。

（2）确定铁芯最佳的磁感应强度值

当对变压器进行设计的时候,要求确定铁芯铁损和铜损在一个允许得范围之中,根据多数情况下的工作的经验,仿制造的工频变压器都使铁损等于铜损,因此设计得变压器有很高的效率。然而铁芯有一个最佳状态的的磁感应的强度的幅值Bopt,这也是变压器的工作的频率、铁芯损耗、工作的电压以及副边、原边得匝数比等一系列参数。 （3）变压器的匝数计算

原边的匝数主要由下面的式子确定:

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