開關電源應用POS機的電源設計

中文摘要

本文主要是通過分析并設計一款用于POS機的高效率、低功耗的開關電源適配器來介紹開關電源的優(yōu)點，讓更多人了解開關電源為什么能夠逐漸取代線性穩(wěn)壓電源而得到廣泛應用。該電源電路采用脈寬調制型（PWM）、電流控制模式、單端反激式工作原理，設計電路中還考慮了各種保護電路。該電源有效輸入電壓范圍為100V～240V，輸出電壓為6.8V,誤差范圍在2％內，輸出功率為34W,效率高達75％以上，是一款高效率、低成本、微型化的小功率開關電源。

在開關電源輕型化、高效化的發(fā)展歷程中，集成電路技術起了決定性的作用。近20年來，集成開關電源是沿著兩個方向不斷發(fā)展的：一個方向是，對開關電源的核心單元——控制電路的集成；另一個方面是，對中、小功率開關電源實現單片集成化，單片開關電源實際上是一種AC/DC電源變換器。

在介紹具體的設計電路之前，本文先簡單介紹了開關電源的發(fā)展歷史及其工作原理，并與傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源進行了比較。其次詳細地對比介紹了不同的拓撲結構、調制方法、控制方式的不同特點。然后第3章詳細介紹整個電路的設計思路、電路結構選擇、器件選擇、參數計算等一系列工作。限于篇幅，對一些輔助的電路，包括各種保護電路，如：過流、過壓保護，欠壓鎖定電路，EMI濾波電路,補償網絡等等只做了簡單的介紹。

本文除了完成原理分析和理論設計外，還得到了由本電源電路圖（附錄1）加工而成的實物電源，并對實物電路進行測試，分析和總結。在經過調試過程中的對電路結構的進一步修改后，電路的各項指標均達到或優(yōu)于預定指標（各項指標值已附于文章最后），驗證了作者的理論設計，實現了設計目標，是一次理論結合實踐的大膽嘗試。

關鍵詞：開關電源,脈寬調制,電流控制模式,反激變換器,高效率

目錄

第一章　緒論1

1.1　開關電源的發(fā)展及方向1

1.1.1　線性穩(wěn)壓電源1

1.1.2　開關電源2

1.2　線性穩(wěn)壓電源與開關電源比較2

1.3　開關電源的分類3

1.4　開關電源的優(yōu)越性3

1.5　單片開關電源的發(fā)展4

第二章　開關電源的電路原理與設計6

2.1　開關電源的電路拓撲結構6

2.1.1　電感、電容、二極管型6

2.1.2　變壓器耦合式直流變換電路7

2.2　開關電源調制方法10

2.2.1  PWM(Pulse width Modulation)調制方法11

2.2.2　PFM(Pulse Frequency Modulation)調制方法11

2.2.3　PSM(Pulse Skip Modulation)調制方法12

2.2.4　三種不同調制方法比較13

2.3　開關電源控制方式13

2.3.1　電壓控制方式13

2.3.2　電流控制方式14

第三章　POS機的開源設計16

3.1　概述16

3.2　輸入電路設計16

3.2.1　沖擊電流抑制電路設計16

3.2.2　輸入濾波電路設計17

3.2.3　輸入整流電路的設計18

3.3　變換電路設計19

3.3.1　變壓器設計20

3.3.2　輔助電源的設計23

3.3.3  開關管的選擇23

3.4　控制電路的設計26

3.4.1　UC3842構成的電流控制型脈寬調制電路26

3.4.2　由TL431構成的輸出電壓檢測電路29

3.5 輸出電路設計31

3.5.1  電路結構設計32

3.5.2  參數計算32

3.6保護電路的設計32

第四章　整機電路解析34

4.1 整機電路結構解析34

4.1.1 輸入電路解析34

4.1.2  變換電路解析34

4.1.3  脈寬調制電路解析35

4.1.4  輸出電壓檢測電路解析35

4.1.5　輸出電路解析35

4.1.6　過壓保護電路解析36

4.2　整機電路工作過程解析36

第五章  整機電路測試與結果分析總結37

5.1　整機電路測試37

5.1.1　輸出負載不變，輸入電壓變化時37

5.1.2　輸入電壓不變，輸出負載變化時41

5.2　測試結果分析43

5.3　測試總結44

結論45

謝辭46

參考文獻47

附錄1　POS機的開關電源原理圖（6.8V，34W）48

附錄2　性能測試表49