開關(guān)電源應(yīng)用——POS機的電源設(shè)計

開關(guān)電源應(yīng)用——POS機的電源設(shè)計,開關(guān)電源,應(yīng)用,利用,運用,pos,電源,設(shè)計 物理與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表信息與通信工程 系 通信工程 專業(yè) 2002 級 時間：2006.03.20課題名稱 開關(guān)電源的應(yīng)用——POS 機的電源設(shè)計 指導(dǎo)老師 李偉 學(xué)生姓名 周少宏 課題類型 工程設(shè)計 進行方式 真題習(xí)作結(jié)合情況 科研 承續(xù)類型 新題目課題簡介（基本內(nèi)容及意義）本次要設(shè)計的是 POS 機的電源，它實際上就是一個開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，實現(xiàn)將市電（50HZ，220V 交流）變換成適合 POS 機工作的穩(wěn)定直流電壓（6.8V，34W） 。傳統(tǒng)的線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，其調(diào)整管是連續(xù)地工作在線性放大狀態(tài)，流過的電流是連續(xù)的，這種穩(wěn)壓器的缺點是承受過載和短路的能力差，效率低，一般只有 35％～60％，而且需要裝上體積很大的散熱器；而開關(guān)穩(wěn)壓電源，其調(diào)整管是斷續(xù)地工作在導(dǎo)通和截止狀態(tài)，即開關(guān)狀態(tài)（開關(guān)電源因此得名） ，功率損耗小，效率可高達70％～95％，穩(wěn)壓器體積小，重量輕，調(diào)整管功率損耗較小，散熱器也隨之減小。所以，開關(guān)電源的應(yīng)用范圍日益廣泛，例如在電子計算機、彩色電視機、程控電話交換機等電子設(shè)備中，無一采用開關(guān)穩(wěn)壓電源。初步方案開關(guān)電源電路有八種拓撲結(jié)構(gòu)，即單端正激式、單端反激式、雙管正激式、雙單端正激式、雙正激式、半橋式、全橋式和推挽式八種，本次設(shè)計要采用的是單端反激式。另外，開關(guān)電源中調(diào)整管的控制方式有三種，即脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制和脈寬脈頻混合調(diào)制三種。本次設(shè)計要采用的是脈寬調(diào)制。開關(guān)電源的控制電路可以分為電壓控制型和電流控制型，前者是一個單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)，系統(tǒng)響應(yīng)慢，很難達到較高的線形調(diào)整率精度；后者是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電流控制型較電壓控制型有不可比擬的優(yōu)點。本次設(shè)計將采用 UC3842 構(gòu)成電流控制脈寬調(diào)制的控制回路。UC3842 是美國 Unitrode 公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片。另外，UC3842 具有過流限制、過壓保護和欠壓鎖定功能，所以設(shè)計過程中準備利用光耦器件來構(gòu)建反饋回路，實現(xiàn)過流、過壓和短路保護。預(yù)計存在的問題及解決方法1、當輸入電壓波動或者負載變化時，可能會出現(xiàn)過流、過壓、欠壓、短路等現(xiàn)象，所以在設(shè)計控制環(huán)路時要考慮設(shè)計各種保護電路。2、環(huán)境溫度變化帶來的電壓波動甚至元件損壞，所以一是要減少發(fā)熱量，通過選用更優(yōu)的控制回路和技術(shù)，如相移控制技術(shù)、同步整流技術(shù)等，另就是選用低功耗器件，減少發(fā)熱器件數(shù)量，加大加粗印制線寬度；二是加強散熱，根據(jù)實際采用傳導(dǎo)、輻射、對流等技術(shù)來散熱。3、電磁兼容性問題，主要要抑制干擾源，干擾源集中在開關(guān)電路和輸出整流回路，所以要采用濾波技術(shù)、布局與布線技術(shù)、屏敝技術(shù)和密封技術(shù)等來減少電磁干擾，達到電磁兼容。4、電容的選擇是整個電路的關(guān)鍵。要計算好電路的尖鋒脈沖電壓，考慮好電路的過流過壓大小，從而選擇好濾波電容、帶載電容、充電電容等的參數(shù)。教研室意見院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書2006 年 03 月 20 日至 2006 年 06 月 10 日題 目： 開關(guān)電源的應(yīng)用――POS 機的電源設(shè)計 姓 名：周少宏 學(xué) 號：1002592 學(xué) 院：物理與信息工程學(xué)院 專 業(yè)：通信工程 年 級：2002 級 指導(dǎo)教師： （簽名）系主任（或教研室主任）： （簽章）設(shè) 計 （ 論 文 ） 任 務(wù)（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）本次要設(shè)計的是開關(guān)電源適配器，用于 POS 機的電源提供。它是將輸入的220V，50HZ 的交流市電變換成 6.8V，34W 的直流穩(wěn)壓輸出供給 POS 機工作。1.具體設(shè)計方案：采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制方式單端反激式工作原理，由U1（UC3842）及其周圍元件組成驅(qū)動電路，開關(guān)管 Q1（SSS4N60B ）和高頻變壓器T1（EC28-0735）組成功率轉(zhuǎn)換電路。電網(wǎng)電壓經(jīng) C1、L1、C4、L2 組成輸入濾波及整流濾波后約得到 100V-300V 非穩(wěn)定的直流電壓，該電壓加到 Q1 和 T1 上，通過驅(qū)動電路控制 Q1 導(dǎo)通、關(guān)閉的時間，從而將直流電源變換成高頻交變的矩形脈沖波電源，由T1 將該電壓降至所需的電壓，然后再由次級側(cè)開關(guān)整流二極管 D8（FCQ30A06）進行整流，經(jīng)輸出濾波得到連續(xù)的低紋波直流電源。該電壓由 R24、R25 分壓取樣后，經(jīng)U4（TL431A ） 、U2 組成比較誤差放大器構(gòu)成閉環(huán)控制回路，使輸出電壓保持穩(wěn)定。該電路具有過壓及過流保護，當出現(xiàn)短路或過載時，電源燈不亮或閃爍；撤消后電源可自動恢復(fù)正常工作；當穩(wěn)壓閉環(huán)控制回路出現(xiàn)故障或其他原因造成電源過壓時，由穩(wěn)壓管 D6（18V）檢測一次側(cè)輔助電源電壓 、由穩(wěn)壓管 D9（8.2V ）U3 將二次側(cè)輸出回路的過壓信號耦合給可控硅結(jié)構(gòu)電路（由 Q3、Q4 組成） ，使其自鎖，電源關(guān)閉輸出；故障排除后，應(yīng)重新上電才可恢復(fù)正常工作。該電源具有體積小、重量輕、效率高等特點。2.電性能：2.1 輸入交流電壓：100—240V2.2 輸入頻率： 50/60Hz2.3 輸入電流： 1.5A(最大)2.4 沖擊電流： 30A 的冷態(tài)啟動電流（25℃,220VAC,滿負載）2.5 保持時間： 10ms(115VAC,50/60Hz,滿負載）2.6 空載輸入功率： 小于 3W2.7 效率： 大于 75%（115/230VAC，滿載，含輸出電纜損耗）2.8 安全測試： a. 泄漏電流 =100 兆歐，500VDC d. 接地電阻 <=0.1 歐2.9 輸出電壓和電流： Vout 6.8V， Iout 5A， 范圍 ±2% 　 　2.10 紋波和噪聲： a. 低頻 (<100KHz)總復(fù)合紋波和噪聲 <=150mVppb、<=200mVp-p（在負載上并聯(lián)一個 10uF 的電解電容和一個 0.1uF 的陶瓷電容下，測試帶寬 20MHz）2.11 動態(tài)特性： 小于 5%的標稱電壓值2.12 保護特性： a. 短路保護 （SCP ） 可自動恢復(fù)b. 過壓保護 （OVP） 觸發(fā)電壓 9.2-10V，自鎖需重新上電c. 過流保護 （OCP） 5.5---10A2.13 指示燈： a. 綠燈 正常工作b. 閃爍或熄滅 過流、短路或過壓保護2.14 上升時間： <20ms（從 0V 到 6.8V）2.15 輸出電壓溫度系數(shù)： 小于 0.2%/℃2.16 負載調(diào)整率： 小于 6%（含輸出電纜）2.17 電網(wǎng)調(diào)整率： 小于 0.5%3.環(huán)境條件：3.1 溫度： a. 工作溫度 0--40℃b. 儲藏溫度 -40--70℃3.2 濕度： a. 工作濕度 20—80%b. 儲藏濕度 10—90%4.可靠性：4.1 M.T.B.F： 80,000 小時無載工作時間（25℃）4.2 外殼溫升： <35℃（正常輸入輸出、25℃環(huán)境溫度、滿載）4.3 老化測試： 5 小時（35-45℃環(huán)境溫度、80%負載）4.4 振動測試： a. 在非工作狀態(tài)下可接受如下的運輸條件振動:2G max/5-50Hz, 4G max/50-500Hzb、工作狀態(tài)： 0.5G max/10-60Hz/3 面4.5 跌落試驗： a. 可接受客戶帶包裝整機 110cm 的跌落試驗而無功能性故障。 b. 可接受單獨電源 15cm 的跌落試驗而無功能性故障。畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容5.進程安排：5.1 相關(guān)理論知識的收集與學(xué)習(xí)（15 天）：3 月 20 日至 4 月 5 日5.2 應(yīng)用軟件（protel 或 powerpcb）的學(xué)習(xí)（20 天）： 3 月 20 日至 4 月 10 日5.3 原理框圖的設(shè)計（7 天）：4 月 10 日至 4 月 17 日5.4 將各部分原理圖繪制成實際電路圖（15 天）：4 月 17 日至 5 月 1 日5.5 熟悉所使用的器件實際尺寸及性能指標（10 天）：5 月 1 日至 5 月 10 日5.6 將實際電路圖繪制成 PCB 電路圖（7 天）：5 月 10 日至 5 月 17 日5.7 印制 PCB 板并焊制成實際電路（15 天）：5 月 17 日至 6 月 1 日5.8 調(diào)試電路板（7 天）：6 月 1 日至 6 月 7 日5.9 攥寫論文（3 天）：6 月 7 日至 6 月 10 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)更改記錄更 改 原 因 更 改 內(nèi) 容主要參考文獻[1] 常敏慧、申功邁、何希才.《開關(guān)電源應(yīng)用、設(shè)計與維修》.北京：科學(xué)技術(shù)文獻出版社, 2000.3 [2]《新編電子技能基礎(chǔ) 》編寫組.《新編電子技能基礎(chǔ)》.成都：電子科技大學(xué)出版社，2002.2[3]周志敏、周紀海.《開關(guān)電源實用技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用》.北京：人民郵電出版社，2003.8[4]范小忠.《 開關(guān)電源設(shè)備故障案例與檢修》.北京：中國電力出版社，2004.9[5]謝嘉奎.《 電子線路：線性部分（第四版） 》.北京：高等教育出版社，1999.6[6]康華光.《 電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分（第四版） 》.北京：高等教育出版社，1999.6[7]Denver.《SWICHMODE Power Suppliers Reference Manual and Design Guide》.USA Literature Fulfillment,8]福 州 大 學(xué) 物 理 與 信 息 工 程 學(xué) 院產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計工作申請表今年我院實施產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計工作，由用人單位立題、指定專人負責指導(dǎo)，并試用畢業(yè)生，校方積極配合。現(xiàn)請用人單位填寫下表。福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院年 月 日學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專業(yè)： 聯(lián)系電話： E-mail： 用人單位名稱： 通訊地址： 郵編： 負責人姓名： 聯(lián)系電話： 單位提供課題名稱： 單位提供導(dǎo)師簡介表：姓名 學(xué)歷 職務(wù) 職稱 所學(xué)專業(yè) 現(xiàn)從事專業(yè)校內(nèi)導(dǎo)師單位導(dǎo)師用人單位負責人簽字： 用人單位蓋章：