四川教育學院
應用電子設計報告
課程名稱： protel99 電路設計
系部： 物理與電子技術系
專業班級： 應用電子技術 0901
學生姓名： x x x
學號指導教師
完成時間
開關電源電路設計報告
一. 設計要求：
直流穩定電源主要包括線性穩定電源和開關型穩定電源，由於開關穩壓電源的優點是體積小，重量輕，穩定可靠，適用性強，故選擇設計可調開關穩壓電源，其具體設計要求如下：
（1）．所選元器件和電路必須達到在一定範圍內輸出電壓連續可調，輸出電壓u0=+6v —— +9v連續可調，輸出額定電流為500ma；
（2）．輸出電壓應能夠適應所帶負載的啟動效能,且輸出電壓短路時，對各元器件不會產生影響；
（3）．電路還必須簡單可靠，有過流保護電路，能夠輸出足夠大的電流。
二. 方案選擇及電路的工作原理
方案一：
首先用乙個橋式整流電路將輸入的交流電壓變成直流電壓，然後經過電容濾波，然後在經過乙個npn型**管q1調整管，最後整過電路形成乙個通路，達到最終的效果。
方案二：
開關電源同其它電子裝置一樣，短路是最嚴重的故障，短路保護是否可靠，是影響開關電源可靠性的重要因素。igbt（絕緣柵雙極型電晶體）兼有場效應電晶體輸入阻抗高、驅動功率小和雙極型電晶體電壓、電流容量大及管壓降低的特點，是目前中、大功率開關電源最普遍使用的電力電子開關器件[6]。igbt能夠承受的短路時間取決於它的飽和壓降和短路電流的大小，一般僅為幾μs至幾十μs。
短路電流過大不僅使短路承受時間縮短，而且使關斷時電流下降率過大，由於漏感及引線電感的存在，導致igbt集電極過電壓，該過電壓可使igbt鎖定失效，同時高的過電壓會使igbt擊穿。因此，當出現短路過流時，必須採取有效的保護措施。
為了實現igbt的短路保護，則必須進行過流檢測。適用igbt過流檢測的方法，通常是採用霍爾電流感測器直接檢測igbt的電流ic，然後與設定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅動訊號的關斷；或者採用間接電壓法，檢測過流時igbt的電壓降vce，因為管壓降含有短路電流資訊，過流時vce增大，且基本上為線性關係，檢測過流時的vce並與設定的閾值進行比較，比較器的輸出控制驅動電路的關斷。
在短路電流出現時，為了避免關斷電流的過大形成過電壓，導致igbt鎖定無效和損壞，以及為了降低電磁干擾，通常採用軟降柵壓和軟關斷綜合保護技術。
在設計降柵壓保護電路時，要正確選擇降柵壓幅度和速度，如果降柵壓幅度大（比如7.5v），降柵壓速度不要太快，一般可採用2μs下降時間的軟降柵壓，由於降柵壓幅度大，集電極電流已經較小，在故障狀態封鎖柵極可快些，不必採用軟關斷；如果降柵壓幅度較小（比如5v以下），降柵速度可快些，而封鎖柵壓的速度必須慢，即採用軟關斷，以避免過電壓發生。
為了使電源在短路故障狀態不中斷工作，又能避免在原工作頻率下連續進行短路保護產生熱積累而造成igbt損壞，採用降柵壓保護即可不必在一次短路保護立即封鎖電路，而使工作頻率降低（比如1hz左右），形成間歇「打嗝」的保護方法，故障消除後即恢復正常工作。下面是幾種igbt短路保護的實用電路及工作原理。
利用igbt的vce設計過流保護電路
該電路是利用igbt過流時vce增大的原理進行保護的電路，用於專用驅動器exb841。
exb841內部電路能很好地完成降柵及軟關斷，並具有內部延遲功能，以消除干擾產生的誤動作。含有igbt過流資訊的vce不直接送至exb841的集電極電壓監視腳6，而是經快速恢復二極體vd1，通過比較器ic1輸出接至exb841的腳6，其目的是為了消除vd1正向壓降隨電流不同而異，採用閾值比較器，提高電流檢測的準確性。如果發生過流，驅動器exb841的低速切斷電路慢速關斷igbt，以避免集電極電流尖峰脈衝損壞igbt器件。
三. 單元電路設計計算與元器件的選擇
我們在此選擇的通過方案一來實現開關電源的短路保護，採用的元器件有：用四個二極體構成乙個橋式整流電路d1—d4：
以及兩個1000uf的電容c1，c2：
乙個水泥電阻r6,乙個5.1k的電阻r1，
兩個1k的電阻r2、r3，乙個可變電阻r4，
三個npn型三極體，調整管乙個，
乙個led燈d5。
使用到的儀器：萬用表,示波器
四. 設計的具體實現
1． 系統概述
（1）直流穩壓電源原理:
直流穩壓電源是一種將220v工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩壓四個環節才能完成，圖為直流穩壓電源方框圖。
（2）總電路原理圖：
此圖為開關電路短路保護電路的原理圖
（3） pcb板原理圖：
（4）運用自動化刻板機刻製電路板：
（5）最終電路板效果圖（正面）
2．單元電路設計、**與分析
用multisim軟體對整過電路進行**，輸入端輸入12v交流電，輸出端能夠測試到輸出電壓為9v。
3．電路的安裝與除錯
在製作pcb 板的過程中調製腐蝕液的濃度應該適宜，製作的板子的大小應該適宜不宜過大也不宜過小，板子腐蝕好後用砂紙將板子上的油印痕跡擦出，然後用酒精將板子進行清洗，待板子風乾後用打孔機對板子的焊接點進行鑽孔，孔徑的大小應該適宜，最後將各元件按設計的電路圖焊接在板子上並檢查是否焊接穩固是否有虛焊，將各元件焊接好後按照電路圖檢查是否焊接正確，最後用萬用表檢查電路是否存在短路狀態，各項準備工作做好後就可以對板子加電。
（1）安裝步驟：
<1>根據總電路原理圖繪製出裝備電路圖，標清楚各元件的位置；
<2>根據列出的元件清單，備好元件，檢查各元件的好壞；
<4>根據裝備圖焊接元器件，焊接時要對各個功能模組電路進行單個測試；
<5>測試電路時，必須要保證焊接正確，才能開啟電源，以防元器件燒壞；
<6>調節電位器r5，測量輸出電壓的變化範圍是否在6v—9v之間，若不是，分析其原因，找出故障，排除之。
（2） 安裝過程中遇到的主要技術問題：
<1>焊接過程中焊點過大，導致電路板不美觀；
<2>焊接過程中形成了錯焊和虛焊，導致電路除錯不成功；
<3>焊接時元件正負極接反，除錯時元件被燒壞；
<4>元件沒放在正確的位置，除錯不成功，且有元件被燒壞；
<5>直接把電路板接在220v電壓上，電路板和部分元件直接被燒壞；
<6>無法調出所需範圍的電壓，電壓不可調，且輸出電壓兩端不能短接。
（3）除錯過程及問題分析：
<1>用示波器和萬用表除錯電路板，通過改變可變電阻的阻值，使輸出電壓值為9v,並觀察示波器上的波形圖；
<2>確認輸出電壓值為9v後，接在收音機兩端，看是否能讓收音機正常工作，並且輸出電壓兩端短接時不會燒壞各元器件；
<3>如果短接時對電路板有影響，則應該認真檢查電路，並改正。
（4）對問題的解決措施：
<1>焊接前先把電路用清洗液拭擦一遍，保證電路的清潔，可防止虛焊和焊錫焊不上去的問題；
<2>選擇適合的電阻，並擺放電阻的正確位置，可解決輸出電壓不可調的問；
<3>輸出電壓兩端不能短接，說明電路板電路被短路，畫pcb板時應注意線與線之間的間距；
<4>焊接時保證元件的正確位置。
五．心得體會及建議
開關電源設計報告
設計10w,12v 5 10v可調電源，設計,除錯電源過流保護，盡量用 494 腳實現。原邊，副邊用光耦進行隔離，用pc817 和tl431實現。副邊設計成 繞組輸出的，實現多路輸出。主要特徵 整合了全部的脈寬調變電路。片內建線性鋸齒波振盪器，外接振盪元件僅兩個 乙個電阻和乙個電容 內建誤差放大器。...
開關電源設計
大位元導讀 本系列文章從理論基礎開始，由經驗豐富的前工程師為大家講解關於開關電源的設計，並對其中難點進行講解，這個系列當中幾乎包含了所有的常見拓撲電路，並且為採用自學方式的工程師量身打造，希望能夠幫助大家走出迷茫，盡快邁上正軌。本系列文章從理論基礎開始，由經驗豐富的前工程師為大家講解關於開關電源的設...
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