电子变压器的设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 电子变压器的设计 专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 二八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名学号班级通技06-2专业通信技术设计（或论文）题目电子变压器的设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注助教高级工程师设计（论文）内容：1完成电路设计方案的选择；2单元电路的设计；3整体电路的原理分析。进度安排：第1周：查找资料，选择参考方案； 第周：确定方案；第58周：查找资料，进行单元电路的设计； 第912周：整体电路原理与分析；第1314周：整理报告，确定初稿； 第1516周：检查定稿；第1718周：答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1郑应光模拟电子线路技术南京：东南大学出版社，20052陈有卿实用IR2161时基电路北京：中国电力出版社，20053陈永甫常用半导体器件及模拟电路北京：人民邮电出版社，20064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，20065朱鸿彪实用电子制作电子节能开关北京：电子制作出版社，20066严飞，姜源，杨碧石妙用电子模块222例北京：中国电力出版社，20067王昊，李昕，郑凤翼通用电子元器件的选用与检测北京：电子工业出版社，2006审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。 目录摘要1绪论2第1章总体方案设计31.1方案比较与论证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的计算82.2.3芯片介绍82.3变压电路9第3章制作与调试113.1印制电路图113.2制作调试注意事项11总结12致谢13参考文献14附录1电路原理图15附录2PCB板底图16I摘要我们身边的小型电子产品用的变压器大部分都是电子变压器，如：手机的充电器、照明光源、电视机、VCD机、DVD机、电磁炉里的电源以及电脑里的电源等等。电子变压器具有无噪音、自身耗能低、电压适应范围广等许多优点。电子变压器的广泛应用得益于科技的进步，电子元件成本的降低。在以前无论是直流变压器还是交流变压器，都要使用由软磁磁芯制成的电子变压器，所以以前的电子产品都非常笨重，而现在的家用电器都非常轻巧灵便。根据产品的更新速度，我借鉴前人的一些知识对电子变压器进行了改进，以IR2161芯片为背景设计出一款功能齐全，成本较低的电子变压器。关键词变压；节能；IR2161芯片第14页共16页绪论随着电子技术的飞速发展，变压器的运用越来越广泛，电子变压器的种类和功能越来越齐全。因此，讨论电源技术与电子变压器之间的关系：主要讨论电源技术对电子变压器的要求，像所有作为商品的产品一样，是在具体使用条件下完成具体的功能中追求最高性价比。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”成为电子变压器的发展方向，这几种发展方向都是强调降低成本。从总的要求出发，可以对电子变压器得出四项具体要求，即：使用条件、完成功能、提高效率、降低成本。因此，设计研制一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便电子变压器显得十分必要。为了达到以上要求，本设计采用了基于IR2161芯片电路的电子变压器，该电子变压器功能比较齐全。希望自己能对电子变压器技术进步做一点小小的贡献。第1章总体方案设计1.1方案比较与论证设计电子变压器之前，先考虑以下几方面的因素：第一，家用小型电器工作电压不能直接使用220V市电，必须先经过处理才能使用。不同的电器设备的工作电压不同，所以需变压器作适当处理。第二，我们所设计的变压器能够满足用户需求，能够使生产厂家与消费者达到双赢的目的。第三，制作的电路越简单越好，并要考虑用户安装与使用的方便。第四，应考虑电路安全可靠，并且节约能源。有鉴于此，自己在前人的基础上，总结出如下两种方案：1.电子变压器；2.基于IR2161芯片的电子变压器。功能描述：本电路输入端接220V的市电电压。二极管构成整流桥把市电变成直流电，由振荡变压器，三极管、组成的高频振荡电路，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，获得所需的电压和功率。为限流电阻，电阻、电容和双向触发二极管构成启动触发电路。通过以上分析，总结出电子变压器的系统框图如图1-1所示。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的电路原理图如图1-2所示。图1-2电子变压器电路原理图功能描述：本电路输入端接220V的市电电压。二极管构成整流把市电变成直流电，采用集成芯片IR2161，该集成芯片用于代替了上面的高频振荡电路。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，从而获得所需的电压和功率。IR2161芯片自身附带其它的功能，比如运用在卤素灯的变压器中，其优点有：不需要预热和触发启动时间、无需大容量滤波电容、输出是经隔离的高频低压、安全性好。整流滤波IR2161电路变压电路输出电源通过以上分析，总结出基于IR2161芯片的电子变压器的系统方框图如图1-3所示。图1-3系统方框图基于IR2161芯片的电子变压器的原理图如图1-4所示。图1-4电路原理图1.2方案选择方案一的优点：本电路做成的电子变压器容易调节，各种元器件也比较普通，能够变压。但是电子产品的成本比较高，运用在大型的家用电器中的电源变压比较合适。缺点：此种电源电路生产出来的产品不能够占有市场，消耗金属材料，没有满足节约成本的要求。方案二的优点：本电路做成的电子变压器。是基于智能半桥驱动器芯片IR2161的电子变压器，无需饱和磁环变压器，仅需用少量元器件，则可实现变压功能。鉴于两个方案的比较，为了节约成本、减小实物带来大体积，本次毕业设计选用方案二：即基于IR2161芯片的电子变压器。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的交流电压。电流经过的电压为市电220V,经过电感和电容CLF充电，然后经过四个二极管组成的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，但是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，将其中的交流成分滤掉。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，一方面向电容充电。当<时二极管又截止电容又向放电，电容周而复始的充电放电大大的减小的交流分量，达到了滤波的效果。在选择整流二极管时,为了保证工作点足够稳定,应满足下列条件：(1.5-2)I即：A二极管1N4007的最大整流=1A>0.066A，故选择1N4007型二极管。单元电路图入2-1所示。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，桥式整流器通过的电流除流入IC脚上的启动电流外，其余的大部分电流对电容充电。当IC脚上的电压达到启动阈值11.8V后，IC开始工作。一旦IC启动，由、和组成的电荷泵电路为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。齐纳二极管的作用为分流IC过剩电流，以防止IC损坏。IR2161提供软件启动操作，可以避免浪涌电流产生。IR2161输出125kHz的高频。由于系统中输出高频变压器初级漏感是固定的，在较高的频率下呈现较高的阻抗，初级绕组上的电压较低。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的时间，电路以较低频率运行。在此过程中，IC脚3外部电容上的电压从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上电压超过1V的门限电平持续50ms以上的时间，系统将关闭。如果负载超过最大负载的50，IC脚4上的电压将超过0.5V较低的门坎电压，在经0.5s之后，系统将关闭。不论是短路保护还是过载保护，都能自动复位。IR2161还提供过热关闭功能。当芯片结温超过135的过温度限制值时，半桥开关将停止工作，以避免MOSFET烧坏。单元电路如图2-2所示。图2-2IR2161芯片电路2.2.2的计算在半桥中间点上的电压为DC总线电压的1/2。DC总线的电压与AC线路的电压相同，负载上的电压为AC线路的电压的50，通过的电流为负载电流的一半。由于负载呈电阻性，电流波形为正弦包迹，半桥输出占空比为50，在最大负载上上的峰值电压=0.4V，通过的电流为(2-3)中的峰值电流为(2-4)两端的峰值电压为V(2-5)从式（2-3）、式（2-4）和式（2-5）得到(2-6)对于工作在()=220V交流线路电压下的PLOAD=100W的电子变压器，电流感测电阻值为 （2-7）2.2.3芯片介绍IR2161的其它特点包括：250/400的输出驱动容量、15.6V齐纳二极管钳位、低于300A的微功率起动和30kHz125kHz的内置振荡器等。引脚排列如图2-3示，各引脚功能如表2-1。12345678VCCCOMCSDCSVBHOVSLO图2-3IR2161芯片表2-1IR2161的引脚功能序 号 符 号功 能 描 述 1VCC低侧逻辑和驱动电路的电源电压 2COM集成电路的功率地端和信号地端 3CSD关断时间控制和补偿电容 4CS电流感应输入端 5LO低侧栅驱动输出 6VS高侧浮动电源的返回端 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根据公式计算式中：为最高峰值总线电压，可取其为400V；最大导通时间，其值可选取18s；为最大磁通密度，单位为T，其值可从制造者提供的铁氧体材料工作在100时的曲线获得；为磁芯有效截面积，单位为。计算次级需要的匝数。次级绕组匝数NS可按公式计算。式中：VO()=12V，VAC()=220V。在设计中采用环形磁芯，初级绕组78匝，次级绕组8匝，初级与次级绕组之间利用压塑分离器隔离。单元电路如图