1、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062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
2、、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。四川信息职业技术学院毕业设计说明书I目录摘要1绪论2第1章总体
3、方案设计311方案比较与论证312方案选择5第2章单元电路设计621输入电源整流滤波电路622IR2161芯片电路7221IR2161芯片工作原理7222CSR的计算8223芯片介绍823变压电路9第3章制作与调试1131印制电路图1132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16四川信息职业技术学院毕业设计说明书第1页共16页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
4、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芯片四川信息职业技术学院毕业设计说明书第2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
5、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。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第3页共16页第1章总体方案设计11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
6、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1D4D构成整流桥把市电变成直流电，由振荡变压器1TR，三极管1T、2T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
7、压脉冲降压，获得所需的电压和功率。1R为限流电阻，电阻2R、电容1C和双向触发二极管5D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11所示。图11系统方框图电子变压器的电路原理图如图12所示。整流滤波高频振荡变压电路输出电路四川信息职业技术学院毕业设计说明书第4页共16页C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10L1TR3D1D2D3D4D9D6D7D8R2R3R4R5R6R7R8R9R10T1T2T3R1VDRTR1TR2D5R11R12TR4图12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1D4D构成整流把市电变成直流电，采用集成芯片IR216
8、1，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1T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。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13所示。图13系统方框图基于IR2161芯片的电子变压器的原理图如图14所示。整流滤波IR2161电路变压电路输出电源四川信息职业技术学院毕业设计说明书第5页共16页CLF100NF/275VCD330NF/400VCVCC2100NF/25VC
9、B100NFC1100NF/400VCCS1NF/50VCSD1NF/50VC2100NF/400VC415NF/400VC315NF/400VCSNUB150PF/500VD31N4007D11N4007D21N4007DB1N3947D41N4007DS1N4007DCP11N4148DCP21N4148VZ16V/1WLF3MHT1TRANS4RS270/3WR1470K/1WRL1KRCS033/05WRD270/3WR2470K/1WVCC1COM2CSD3CS4LO5VS6HO7VB8IR2161CVCC1220UF/50VQ1IRF740Q2IRF740RB222RB122图14
10、电路原理图12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。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第6页共16页第2章单元电路设计21输入电源整流滤波电路输入电
11、源220V的交流电压。电流经过的电压为市电220V,经过电感LF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2U升至2UU时二极管1D、3D在正向电压作用下工作此时2U经1D、3D向DR提供电流，一方面向电容DC充电。当2U0066A，故1D4D选择1N4007型二极管。单元电路图入21所示。图21桥式整流电路四川信息职业技术学院毕业设计说明书第7页共16页22IR2161芯片电路221IR2161芯片工作原理在接通市电电压后，桥
12、式整流器通过RS的电流除流入IC脚CCV上的启动电流外，其余的大部分电流对电容1CVCC充电。当IC脚CCV上的电压达到启动阈值118V后，IC开始工作。一旦IC启动，由CSNUB、1CPD和2CPD组成的电荷泵电路为IC脚CCV馈送电流。自举二极管BD和电容BC为IC高侧驱动器电路供电。齐纳二极管ZD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1T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1
13、S的时间，电路以较低频率运行。在此过程中，IC脚3外部电容SDC上的电压从0V增加到5V。当空载时，CSDV0V，振荡器频率约60KHZ在最大负载下，CSDV5V，振荡器频率约30KHZ。当输出短路时，电流流过半桥，被CSR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05V较低的门坎电压，在经05S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22所示。图22IR2161
14、芯片电路四川信息职业技术学院毕业设计说明书第8页共16页222CSR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MSR电压与AC线路的MSR电压相同，负载上的MSR电压为AC线路的MSR电压的50，通过CSR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CSR上的峰值电压PKV04V，通过CSR的MSR电流为RMSACLOADRMSACLOADRMSLOADLOADRMSLOADRMSCSVPV21P21VP21I21I23CSR中的峰值电流为22RMSCSPKCSII24CSR两端的峰值电压为40CSPKCSPKCSRIVV2
15、5从式（23）、式（24）和式（25）得到14102240RMSLOADLOADLOADRMSACCSVPPVR26对于工作在ACVMSR220V交流线路电压下的PLOAD100W的电子变压器，电流感测电阻CSR值为3101002201410WVRCS（27）223芯片介绍IR2161的其它特点包括250/400MA的输出驱动容量、156V齐纳二极管钳位CCV、低于300A的微功率起动和30KHZ125KHZ的内置振荡器等。引脚排列如图23示，各引脚功能如表21。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第9页共16页图23IR2161芯片表21IR2161的引脚功能23变压电路初级绕组最少匝数可根据
16、公式计算EONPKPABTVNMAXMAXMIN2式中PKV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；MAXB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；EA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。2RMSACRMSOPSVVNN式中VOMSR12V，VACMSR220V。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24示。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
17、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12345678VCCCOMCSDCSVBHOVSLO四川信息职业技术学院毕业设计说明书第10页共16页图24变压电路四川信息职业技术学院毕业设计说明书第11页共16页第3章制作与调试31印制电路图为了验证本次毕业设计的准确性和节能开关的实用性，在PROTEL99SE环境下，按照“绘制电路原理图电气规则检查生成网络表规划电路板导入网络表元件布局与调整布线”等步骤设计印制电路板底图，然后，用专门仪器或手工制作相应印制板。最后，根据所设计的印制电路板组装电路。注意，元件装配过程中应遵循
18、“先里后外，先小后大，先轻后重”的原则。32制作调试注意事项1首先检查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焊接质量尤其重要，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、多余管脚是否剪去。3制作过程中注意用电安全，按照正常规程进行操作。4在不明确情况下，可以不通交流电，检查各个元件工作特性；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的电压变化情况，如实际制作好后不能实现设计的功能，按照单元电路的分析方法，逐步查找原因。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第12页共16页总结在我的毕业设计中，主要对IR2161电子
19、变压器进行了简单的设计与阐述。电子变压器在以后的领域中有很好的发展，我们身边的小型电子产品里面用的大部分是电子变压器。如手机的充电器，照明光源，电视机VCD机DVD机以及电磁炉里的电源还有电脑里的电源等等，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。也使得电子变压器在各种领域的运用广泛。通过本次毕业设计，我对电子变压器的原理功能和应用领域有了更深刻的认识，对已学过的专业知识进行了巩固和提高，达到理论联系实际的效果。电子领域正以惊人的速度发展，只有不断地学习才能适应社会的发展需要。我也明白了活到老学到老才是硬道理。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第13页共16页致谢在这三个多月
20、的毕业设计中，我真诚地感谢杨老师和同学们的帮助，在他们的帮助下我顺利的完成了此次毕业设计。首先我要衷心地感谢我的辅导老师杨波，在本次设计过程中他始终给予了我无私的热情和帮助。开始他细心指导我的选题工作，在做开题报告的过程中，又反复而耐心地给我指出问题的所在，并帮助我纠正了许多不妥之处。在做系统设计这一过程中，也给我提出了许多意见和建议，并交给我许多解决问题的技巧和方法。在写毕业设计论文的过程中，我也遇到了许多的困难，之所以能坚持完成，这都离不开我的导师和同学们的帮助。通过短暂的毕业设计，从而提高了我的理论水平，真正做到学有所用，虽然在其过程中我也遇到一些困难，但是从中我也得到了很多的帮助，没有
21、半途而废，没有灰心丧气，在杨老师的严格指导下，发现问题并加以改正，这些都是一种收获。特别感谢杨老师的帮助，他对我的系统提出了很多改进的意见，对我的论文中的一些不足的地方也一一地指出。没有他的帮助，我也不可能很好的完成这次毕业设计，我再次衷心地对杨老师表示感谢。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第14页共16页参考文献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
22、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，2006四川信息职业技术学院毕业设计说明书第15页共16页附录1电路原理图CLF100NF/275VCD330NF/400VCVCC2100NF/25VCB100NFC1100NF/400VCCS1NF/50VCSD1NF/50VC2100NF/400VC415NF/400VC315NF/400VCSNUB150PF/500VD31N4007D11N4007D21N4007DB1N3947D41N4007DS1N4007DCP11N4148DCP21N
23、4148VZ16V/1WLF3MHT1TRANS4RS270/3WR1470K/1WRL1KRCS033/05WRD270/3WR2470K/1WVCC1COM2CSD3CS4LO5VS6HO7VB8IR2161CVCC1220UF/50VQ1IRF740Q2IRF740RB222RB122四川信息职业技术学院毕业设计说明书第16页共16页附录2PCB板底图四川信息职业技术学院毕业设计（论文）评语学生姓名郭杰学号0620063班级通技062班专业通信技术设计（论文）题目电子变压器的设计指导教师杨波谭望春指导老师考核意见等级指导教师答辩评语等级答辩老师总评成绩等级考核小组组长备注以上两项成绩综合后，指导老师考核成绩占总分的60，答辩成绩占总分的40，按五级记分（优、良、中、及格、不及格）。
