智能电表设计

毕业设计（论文）

《三相四线制智能电表专用电源的设计》

专业（系） 电气自动化

班 级 铁自 092 学生姓名 肖 丹 指导老师 刘 红 兵 完成日期 2011-11-5

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2012届毕业设计任务书

一、课题名称：三相四线制数字智能电表专用电源的设计与实现 二、指导老师：刘红兵 三、设计内容与要求

1、课题概述

随着脉宽调制技术的发展与完善,开关稳压电源以其极高的性价比在空间技术、计算机、通信、家电等领域得到了广泛的应用。美国POWER INTEGRATION公司的第二关电源芯片——TOPSwitch—Ⅱ系列芯片,与第一代产品相比,不仅性能上进一步改进,而且输出功率明显提高。其外围元件少、开发周期短、成本低、系统可靠性高,是目前设计250W以下的高效率、多功能单端反激式开关电源的最佳选择。

数字电表是开关电源广泛应用的场合之一。随着社会用电量迅速增长和用户对电能质量要求的不断提高,三相智能电表的需求量也迅速增长。采用电子计量原理的三相智能电表具有高精度、多参数测量、谐波功率电能计量等优势。现有的电表专用模块中普遍存在输出路数较少、隔离性较差等缺陷。

本课题就是利用TOPSwitch—Ⅱ系列芯片来设计三相四线制数字电表专用电源，设计好的专用电源能更适合应用于单相(220V)、三相(380V)数字智能电表中,也可作为电能质量监测装置的电源模块。

2、设计内容与要求 1) 设计内容

三相四线制电表专用电源模块的电路设计方案是：根据六路输出的电流及电压估算总功率约为10W，采用推荐功率为40W TOPSwitch—Ⅱ系列中的TOP224芯片。采用功率容量较大的TOP224不仅可以提高电源的效率和电源模块的过载能力,更有利于提高电源模块的可靠性。其次TOPSwitch—II芯片集成度高,设计工作主要针对外围电路进行。外围电路可以分为：输入整流滤波电路、箝位保护电路、高频变压器、输出整流滤波电路、反馈电路、软启动电路及电磁兼容设计等七部分组成。

2)设计要求：

为了减少外围接口,智能电表大多以测量电压作为电表电源的进线电压,这就要求智能电表具有足够宽的电压输入范围(110V±25V～220V±45V),在智能电表的所有功能模块中,从MCU处理器、A/D采样芯片,到不同偏压的数字电路、周

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边设备以及输入/输出电路,都各有特定的电源电压要求。本电源模块各输出分别要求设计为:

A) 主路5V供给MCU及相关数字电路。

B) 辅路5V一路供给键盘、显示及其驱动电路,另外一路供给A/D和MCU的模拟

电源。

C) ±15V供运算放大器芯片。 D) 24V为外接继电器提供电源。

E) 智能电表因长期在较恶劣的工作环境下工作,除了要求有较高的可靠性外,

对电源的效率及散热也有较高的要求。

F) 电表电源还需要一定的电磁兼容性能,例如抗浪涌干扰以及抗射频电磁场辐

射等。

G) 对于智能电表电源,由于其输出功率较高、输出路数多、线性稳压电源的效

率低、适应电网电压范围窄,稳压性能差、笨重等智能电表趋向于采用技术成熟的开关电源。 3）系统主要技术指标：

A) 三相四线制输入。当输入为单相时也可工作。电源进线端可直接接电表的电

压测量端获取电能,输入电压范围每相85V～265V(AC)或80V～375V(DC)。 B) 采用TOP224Y设计的具有六路输出的单端反激式电源。最大输出功率约10W,

六路输出分别是:+5V/1A两路+5V/0.2A、+15V/0.1A、-15V/0.1A、+24V/50mA。 C) 辅路输出设计具有低压差三端稳压芯片,使得辅路的输出电压不受主路负载

变化的影响。

D) 具有断电提示POWERGOOD信号。当输入母线电压骤降(如发生三相短路或操

作分闸)在电源停止输出之前产生下降沿时,通知电表芯片及时存储有用的数据。

E) 电路简单、稳压性好、可靠性高,配有光耦和TL431的反馈回路使稳压性能

显著提高。输入端具有抗启动过流、浪涌电压的能力,同时具有过热保护、短路自动重启、安全电流功能。 F) 具有良好的抗干扰特性。 四、设计参考书：

《开关稳压电源的原理及应用》、《电源电路的分析与设计》、《检测技术》、《电子元件手册》、《protel电路板设计方法》等。 五、设计说明书内容

1、封面

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2、目录

3、内容摘要（200～400字左右，中英文） 4、引言

5、正文（设计方案与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）

6、结束语

7、附录（参考文献、图纸、材料清单等） 六、毕业设计进程安排

第1周：方案设计讨论，教师辅导；

第2-3周：分系统方案设计初稿、元件选择、电气原理图等； 第4-5周：编制程序、修改方案、设计说明书初稿； 第6周：第一次检查，讨论并改写文稿； 第7周：第二次检查，完善文稿辅导答辩； 第8周：设计书成绩评定、答辩。 七、毕业设计答辩与论文要求

1、毕业设计答辩要求

答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。

学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计基本内容和主要方法、成果结论和评价。

答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生工作能力、创新能力。

2、毕业设计论文要求

文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。

图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

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摘要

本文介绍了一款基于美国POWER INTEGRATION公司的第二大开关电源芯片TOP224Y采用其功率为40W的TOP224Y芯片而制作的三相四线制智能电表并说明其工作原理设计流程。设计输入电压范围（220V±25—380±25V）提供六路输出电压，该电源体积小、重量轻、外围元件少，成本低有较高的可靠性和电磁兼容性可用于单相三相智能电表中。

Abstract

This article describes a U.S. POWER INTEGRATION based company's second-largest switching power supply chip, its power is 40W using TOP224Y TOP224Y chip of the production of three-phase four-wire smart meters and explain their design process works. Design input voltage range (220V ± 25-380 ± 25V) provides six output voltages, the power, small size, light weight, fewer external components and low cost with high reliability and electromagnetic compatibility can be used for single-phase three-phase smart meters in.

关键词：开关电源 PWM控制 TOPSwitch-Ⅱ 智能电表

Switching Power Supply PWM control TOPSwitch-Ⅱ Smart meters

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目录

2012届毕业设计任务书 ............................................... 2 摘要................................................................ 5 第1章 引言....................................................... 7

1.1开关电源的发展背景........................................... 7 1.2论文设计目标和意义........................................... 8 1.3论文章节安排................................................. 8 第2章 方案论证与设计.............................................. 9

2.1方案的论证................................................... 9 2.2 方案工作元件的选择 ......................................... 11

2.2.1开关器件：(TOP224Y)： ................................. 11 2.2.2其它元件的选用： ...................................... 14 2.3方案的总体设计.............................................. 14 2.4高频变压器的设计............................................ 16 第3章 硬件电路设计与原理分析..................................... 20

3.1 开关电源的原理与应用 ....................................... 20 3.2 原理图 ..................................................... 21

3.1.1整流滤波电路 .......................................... 22 3.1.2箝位保护电路： ........................................ 23 3.1.3反馈电路 .............................................. 24 3.1.4 输出整流滤波电路的确定 ............................... 24 3.1.5 软启动电路.......................................... 25 3.1.6 电磁兼容性设计：...................................... 26 3.3 PCB图..................................................... 28 第4章 电路的调试.................................................. 29

4.1 输入参数： ................................................. 29 4.2输出参数：.................................................. 29 4.3 效率： ..................................................... 29 4.4电压调整率和负载调整率...................................... 30 第五章 智能电表的基本工作过程...................................... 31

5.1 智能电表的工作原理和特点 ................................... 31 5.2智能电表带给用户的好处...................................... 32 总 结.............................................................. 34

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参考文献........................................................... 35 致 谢.............................................................. 36 附件............................................................... 37

第1章 引言

1.1开关电源的发展背景

随着智能电网的提出我国的国家电网也朝着智能化不断迈进，面对当今世界的能源危机社会用电量迅速增长用户对电能的质量要求也不断提高。因此用户集电力公司需求一款能够实现信息化智能化的电表。然而数字智能电表的发展与开关电源、微型控制器集现代通信技术是分不开的。单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。

智能电网是未来电网的发展趋势，即以发电、输电、配电、储能的电力系统为对象，通过数字信息技术和自动控制技术，实现从发电到用电过程中的所有环节形成信息的双向交流，使得电力的生产、输送和使用得到系统地优化。安全、自愈、清洁、经济是未来的智能电网的主要特点;21世纪，网络通信技术、自动控制技术和IS、GRS、GPS等数字化技术日趋成熟，电子电力、数据采集、智能仪表等技术飞速发展，已经能够投入到实际使用中;数字化的变电站乃至数字化电网逐步建立，成为未来智能电网的技术基础。我国建设坚强的智能电网将是一个漫长、循序渐进的过程。现阶段，需要进行很多稳步推进的试点工作，确定一条可行的发展路径，确定电网数字化、智能化实践的技术要点是其中的核心环节。 智能电网的发展有三个主要阶段：

第一阶段:2006年，IBM针对提“智能电网”安全性，可靠性等问题，提出了解决方案.IBM在中国发布的建设智能电网中指出，该解决方案主要包括以下三个方面:首先要提高电网结构的数字化程度，电网资源与电力设备均通过相应的传感器来连接，采用数字化的信息交流;其次是对传输数据的整合和采集体系;最后是进行采集数据的分析，即依根据设备采集到的数据进行相关分析，优化系统运行和管理。IBM提出的方案通过对电力系统运行的各个环节的进行优化管理优化管理，不但为相关企业降低成本，而且使运行效率和可靠性大大提高。

第二阶段:奥巴马提出的能源计划，美国电网的电路损耗和故障维修每年要耗费 1200亿美元，因此对电网系统升级换代迫在眉睫，建设横跨四个时区的统一电网;着重开发智能电网，逐步实现美国太阳能、风能、地热能等分布式能源，

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的统一入网管理;最大限度提高能源使用效率。

第三阶段:互动电网 (InteractiveSmartGrid)的概念是由中国能源专家武建东提出，它实质上包含了智能电网的含义。互动电网定义为:在互联和开放的信息模式基础上，通过完善电网网络管理系统，依靠先进的系统数字设备，加速促进电力系统全流程的信息化。集合了产业、技术和管理的智能电网将再造电息回路，构建实时反馈系统，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源使用效率，减少客户成本，减少二氧化碳气体排放，最大限度创造电网价值。

1.2论文设计目标和意义

随着我国智能电网的进一步建设，市场要求的不断提高，新兴的智能电表成为市场的重要需求品之一。本课题就是通过分析开关电源、电力电子技术的发展结合当今的PC技术等完成一款智能电表的设计与实现。对促进我国智能电网的发展，提高我国居民用户的用电质量，实现我国在用电方面自动化、智能化，提高用电效率节约能源有重要意义。

智能电表其实是为实现国家智能电网而推出的计量设备，是该系统建设重要环节。所谓智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”。它建立在集成、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量等技术设备，实现电网安全可靠和经济高效的目标，具有信息化、数字化、自动化和互动化等主要特征。“用电信息采集系统”的建设，是实现电能信息全采集、全覆盖、全预付费的基础，是建设智能电网的重要组成部分，杜绝了原人工抄录出现的用电误读、误抄、漏抄和抄表不及时等问题。

这种新型智能电表使电力用户不用跑到屋外找电表查电量，直接可以通过电表上的液晶显视屏查询电费、告警、历史用电、实时电价及供电曲线等信息，了解自家在不同时间的用电情况，在用电波峰的时候关闭某些电器，根据自己需求，制定用电计划，在精打细算中节约用电。还可以由电脑远程自动抄表，将大大提高抄表精确性和工作效率，有效避免人工抄表的误差，并可远程分析电表数据，帮助供电企业掌握客户用电信息，第一时间获取现场故障和异常情况，方便及时抢修，减少停电时间。

1.3论文章节安排

本论文大致可分为五部分：第一部分设计任务要求；第二部分第一章介绍了

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研究背景及意义。第三部分第二章，介绍了专用电源的总体论证²设计。智能电表总体工作原理图，第四部分，第三章给出了总体硬件原理图和各部分工作原理和调试以及总的工作原理接线图，第五部分，相关的单片机程序流程图，致谢及附件。

第2章 方案论证与设计

2.1方案的论证

1）开关电源工作形式的选择：

在开关电源电路中,基本类型有5种:单端反激式、单端正激式、推挽式、半桥式和全桥式。对于100 W以下的开关电源,多采用单端反激式变换器,反激式功率变换电路中的变压器,除了起隔离作用之外,还具有储能的功能。反激式功率变换电路结构比较简单,输出电压不受输入电压的,亦可提供多路电压输出TOPSwitchⅡ系列应用于单端反激式变换器,典型用法如图4所示

图a

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图b

图c

图d

图4 TOPSwitchⅡ四种典型反激式变换电路

在图4中,(a)将偏置线圈通过限流电阻直接作为TOPSwitchⅡ控制极的输入;(b)

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在(a)的基础上增加了稳压管,是(a)的增强型;(c)中输出电压通过光耦作用于TOPSwitchⅡ控制极,在输出电压反馈精度上有所提高;(d)在(c)基础上增加了精密基准TL431,使得输出稳压精度和负载调整率都能获得较高的精度。4种变换电路的效果如表1所示

表1 4种变换电路参数比较

图示 a b c d

稳压精度（典型值） ±10% ±5 ±5 ±1 负载调整率（典型值） ±5 ±2.5 ±1 ±0.2 采用单端反激式开关电源，这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动负载电流，补偿电路简单。反激电路适应于小功率开关电源。

方案的确定：故在此次设计中选用单端反激式。 2）开关器件的选择：

功率开关管、PWM控制器和高频变压器是开关电源必不可少的组成部分。传统的开关电源多采用分立的高频功率开关管和多引脚的PWM集成控制器，例如采用UC3842+MOSFET是国内小功率开关电源中较为普及的设计方法。

90年代以来，出现了PWM/MOSFET二合一的集成芯片。它的出现，大大降低了开关电源设计的复杂性，缩短了设计所需的时间，从而加快了产品进入市场的速度。二合一集成控制芯片多采用3脚、4脚、5脚、7脚和8脚封装。其中，TEA1523P二合一集成控制器件，是该类器件的代表性产品。

TOPSwitchⅡ系列芯片是PowerIntegration公司生产的开关电源专用集成电路,他将脉宽调制电路与高压MOSFET开关管及驱动电路等集成在一起,具备完善的保护功能。使用该芯片设计的小功率开关电源,可大大减少外围电路,降低成本,提高可靠性。介绍其内部结构和工作原理,给出几种应用于反激式功率变换电路的典型用法,并给出一种反激式开关电源的实用电路。

方案的确定：所以最终选择TOP224Y构成的应用电路。

2.2 方案工作元件的选择

2.2.1开关器件：(TOP224Y)：

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主要性能：TOP224Y构成的应用电路具有较低的成本和元件数量，与线性电源相比具有价格竞争优势的应用电路输出功率为5W的电源电路。它具有非常低的AC/DC变换损耗，转换效率可达90%。芯片内部集成了自动复位启动和限流能电路。为了实现电源系统的安全保护，芯片内部还具有一个触发式热关断电路；可构成反击式、正激式、升压式降压式结构的电路；可工作于触及反馈控制结构或光耦合反馈控制结构；可稳定工作与连续不连续传导模式。芯片的SOURCE端被内部连接于自带金属散热片上，既改善了散热效果又降低了EMI。

技术参数 参数名称 DRAIN端电压 DRAIN端电流增加量（△ID） CONTROL端电压 CONTROL端电流 储存温度 焊接温度 工作结点温度 TOPSwitch-II的性能特点：

1）TOPSwitch-II内部包括振荡器、误差放大器、脉宽调制器、门电路、高压功率开关管（MOSFET）、偏置电路、过流保护电路、过热保护及上电复位电路、

极限值 -0.3—700 0.1XILIMITmax -0.3—9 100 -65—150 260 -40—150 单位 V V mA ℃ ℃ ℃ 湖南铁道职业技术学院毕业设计

关断／自动重启动电路。它通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，使用安全可靠。它属于漏极开路输出的电流控制型开关电源。由于采用CMOS电路，使器件功耗显著降低。

2) 只有三个引出端：控制端C、源极S、漏极D，可同三端线性稳压器相媲美，能以最简方式构成无工频变压器的反激式开关电源。为完成多种控制、偏置及保护功能，C、D均属多功能引出端，实现了一脚多用。以控制端为例，它具有三项功能：①该端电压VC为片内并联调整器和门驱动级提供偏压；②该端电流IC能调节占空比；③该端还作为电源支路与自动重启动／补偿电容的连接点，通过外接旁路电容来决定自动重启动的频率，并对控制回路进行补偿。

3) 输入交流电压的范围极宽。作固定电压输入时可选220V±15%交流电，若配85~265V宽范围变化的交流电，最大输出功率要降低40%。开关电源的输入频率范围是47~440Hz。

4) 开关频率典型值为100KHz，占空比调节范围是1.7%～67%。电源效率为80%左右，最高可达90%，比线性集成稳压电源提高近一倍。其工作温度范围是0～70℃芯片最高结温Tjm=135℃。

5) TOPSwitch-II的基本工作原理是利用C控制端的反馈电流IC来调节占空比，达到稳压目的。

6) 外围电路简单，成本低廉。外部仅需接整流滤波器、高频变压器、初级保护电路、反馈电路和输出电路。采用此类芯片还能降低开关电源产生的电磁干扰。

TOPSwitch-II可广泛用于仪器仪表、笔记本电脑、移动电话、电视机、VCD7和DVD、摄录像机、电池充电器、功率放大器等领域，并能构成各种小型化、高密度、低成本的开关电源模块。此外，它还适合构成后备式开关电源，非隔离式开关电源、恒流恒压输出开关电源，供无线通信用的DC/DC电源变换器、恒功率调节器、功率因数补偿器等。

TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的管脚功能与应用：

TOPSwitch-Ⅱ系列芯片有三个管脚，分别是D（3脚）、S（2脚）、C（1脚），其中C为控制脚，用于电压反馈控制输入；

D为内部MOS管的漏极，也是芯片功率电路输入端，一般经过变压器初级绕组与供电电源正端相连接；

S为内部MOS管的源极，一般接输入电源的负端。

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2.2.2其它元件的选用：

符号 名称 作用 LM2930 LM 2940 LM 2990 PC817A TL431 注：详细参数间附表 稳压芯片 稳压芯片 稳压芯片 光电耦合 三端可调分流基准源 输出稳压 输出稳压 输出稳压 隔离 比较放大 2.3方案的总体设计

专用电源的总体方框图

根据实际设计要求可分为开关电源、单片机、现代通信技术三大部分。其中开关电源的系统图如下：

继电器开关 三相半波整流 钳位，虑滤波 高 频 变 压 器 脉冲控制 键盘5V/0.2A MCU5V/0.2A 主路5V/1A 正负15V A/D、单片机 TOP224Y

单片机及相关电路方框图：

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LCD显示 电光隔离 压A 采D RF通讯接口 样 E 7 E2PROM 7 单片机 看门狗 电5 流3 键盘扫描 采样 RTC 脉冲输出

系统控制流程图

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485通讯接口 电源

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2.4高频变压器的设计

开关电源外围元件设计的技术关键在于高频变压器的设计, 高频变压器设计的参数很大程度上决定了开关电源的性能参数. 因此在设计高频变压器时,需要确定以下九个参数:变压器初级电感量Lp、 磁心气隙宽度δ、初级匝数Np、次级匝数Ns、反馈绕组匝数NF、初级裸导线直径Dpm、初级导线外径DpM、次级裸导线直径Dsm、和次级裸导线外径DsM。上述参数除了Lp可以通过计算得出，其他均要进行迭代，直到满足磁通密度BM=0.2~0.3T，磁芯气隙宽度δ＞0.05mm初级绕组电流密度J=(4~10)A/mm的条件为止

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1)高频变压器骨架设计:

采用EFD25锌锰铁氧体磁芯,其参数:磁芯有效截面积SJ=0.58cm²磁路有效长度L=57mm 磁芯不留间隙时的等效电感AL=1800nH/T²骨架宽度 b=16.4mm.

2)确定初级电路的有关参数:

在计算初级电感量之前,先确定初级电路的有关参数:

初级电流平均值: IAVGP UImin最大占空比: DmaxUORUOR

UImin-UDS初级峰值电流: IPIAVG

10.5KRPDmax2KRPDmaxK1RP3

初级有效值电流: IRMSIP式中KRP为初级波纹电流与初级峰值电流的比值,决定了开关电源的工作方式(连续方式或不连续方式)

106Z1初级电感量的确定: LP K2IPKRP1RPf2

3) 计算各绕组匝数:

次级绕组取0.6匝/V再加上肖特基整流管0.4V正向压降初级绕组匝数确定如下：

次级匝数为（5＋0.4）

³6＝匝3.24匝，由于初级绕组上还存在导线电阻，实取4匝。

NPNs反馈绕组：

NFNS

UOR1354100匝

UOUF150.4UFBUF2120.449.18匝

U0UF150.4 17

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其他各绕组的电压均按每伏匝数来计算，每伏匝数的定义为n0Ns．除

UO1UF1了24Ｖ绕组之外．其他各绕组由于还接了低压差三端稳压器．所以在计算变压器绕组时还要加上1～2Ｖ的电压对应的绕组．

4）验证最大磁通密度BM 及气隙宽度δ

2NP100IPLP1 BM=,40πSJ1000LNPSJ1000ALP 

5) 确定导线截面积:

初级导线外径用以下公式确定DPMbE/NP 计算电流密度 J=

1.28IRMS DPm验证J是否满足(4~10)A/mm²如果J＞10A/mm²，则选择较粗的导线或多股绕制；否则可选择较细的导线。

实际当中结合POWER INTEGRATION的单片开关电源设计综合上述的计算结果来确定变压器的参数。其设计结果如下：

初级绕组用ψ0.21mm漆包线绕两层50+50匝，次级主回路绕组用ψ0.20mm漆包线绕4层4匝，两路5V各用ψ0.14mm漆包线绕4层5匝，± 15用ψ0.14mm漆包线绕2层14匝,24V输出用ψ0.25mm漆包线绕1层18

匝,反馈绕组用ψ0.14mm漆包线绕9匝,初级电感量957μH。

变压器的结构对变压器性能的影响

变压器的最主要作用是隔离，电器隔离性能应符合电气安全规则的要求。为了满足电器安全规则的要求，通常要在变压器的初次级之间留有不低于3mm的绝缘边距（爬电距离），如图2-3空隙的方法。边沿空隙方法（Margin Wound）是在骨架边沿留有不绕线的余留，以提供所需的绝缘边距要求。

怎样才能取消令人深恶痛绝的变压器中的边沿空隙和初次级间的绝缘？问题的关键就是改进漆包线的质量，单层绝缘的漆包线的最主要的缺陷是针孔（当然也不可否认绝缘电压可能还不够），那么在制造漆包线时可以在漆包线上多涂几次绝缘漆，这样不仅提高了绝缘电压，最主要的是彻底的消除了漆包线的漆皮上的针孔，这就是三重绝缘的漆包线。

三重绝缘漆包线绕制法（Triple Insulated）------次级绕组的导线采用三重绝缘漆包线以便任意两层结合都满足电气强度要求。

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实际上用三重绝缘漆包线绕制变压器时，初次级之间可以不附加任何绝缘物（如绝缘胶带）同样可以保证绝缘强度。这样，变压器的绕线窗口将得到有效的利用，同时变压器的漏感也可以减小到最小。

变压器磁芯的确定

可以选择最常见而又最便宜的EI40，这个磁芯可能会大一些，但是作为竞赛，这种选择也是可以的。

由于开关频率选择50kHz，一般的功率铁氧体磁芯都可以满足要求，磁感应强度可以选择1500GS，即0.15mT。

变压器初次级绕组导线的选择与绕法

初级绕组电流有效值。在最低输入电压下（9V）输出100W的功率（为分析方便，考虑效率为100%）每个初级绕组要流过的有效值电流约为：7.5A（100/9的1/√2）。按每平方毫米流过3A有效值电流的电流密度，除级绕组需要2的导线很难绕在框架中。解决的方法有两种，其一初级绕组选择铜箔，可以选择0.05厚的铜箔三层并绕，两个初级绕组相间，即三层铜箔加一层绝缘胶带再加三层铜箔的绕法。由于电路为推挽式变换器，仅初级两个绕组之间的漏感做到最小就可以了。因此可以选择初级在内，次级在外的简单绕法。

表1 各种磁芯特性比较表 磁芯类型 铁损 磁导率 饱和磁密 温度影响 加工

非晶合金 低 高 高 中 难 薄硅钢片 高 低 高 小 易 坡莫合金 中 高 中 小 易 铁氧体 低 中 低 中 易 19

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第3章 硬件电路设计与原理分析

3.1 开关电源的原理与应用

基本构成：

Ui U0

DC/DC变换器 R1 驱动器 PWM 比较放大 R2

工作原理：（单端反激式）

单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。

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单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。

3.2 原理图

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3.1.1整流滤波电路

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整流滤波电路包括三相整流、EMI 滤波和直流滤波三部分。 三相滤波采用三相半波整流， 快恢复整流管选用耐压值600 的MUR160（是超快恢复二极管，1A,600V trr:50ns）.EMI采用直流EMI滤波器。 直流滤波电容由次级输出的总功率决定，设计为600uF， 若取整流二极管导通时间典型值t=3ms由下式可得输入电容设计耐压值：

2Vmin =2VAC12P0-tc2f378V C1上式中，η为开关电源的效率， 典型值为80%。f为电网频率， 实际电容耐压值为400V。

3.1.2箝位保护电路：

箝位齐纳管VDZ 和阻塞二极管的选择每个开关周期，当TOPSwish关断，次级电路处于导通状态时，次级电压会感应到初级上， 感应电压UoR与UI相叠加后, 加到TOPSwish内部功率开关管的漏极上, 与此同时, 高频变压器的漏感也释放能量,并在漏极上产生尖峰电压UL上述的不利情况极易损坏芯片。 因此选择瞬态电压抑制器（TVS） 来吸收尖峰电压的瞬间能量， 使（UORU1UL）小于功率开关管MOSFET的D-S击穿电压UDS的值700V。对于TOPSwish-Ⅱ 系列和230V 输入UOR的典型值为130V， 一般取TVS的箝位电压UB= 1.5UOR=202.5V故本电路选择TVSP6KE200阻塞管为UF4005.

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3.1.3反馈电路

精密光耦反馈电路由PC817A和TL431组成, 输出电压经过R4、R5取样后与TL431内部基准电压2.5进行比较,产生误差电压,再通过PC817A 去改变TOP224Y的输出占空比.用TL431来构成外部误差放大器可以改善调节性能，提高输出电压的稳定性。TL431的偏置电流仅为1mA这有助于降低空载损耗

反馈回路的形式依据输出电压精度而决定，本方案使用的“光耦”TL431可以把输出电压精度控制在%1。电压反馈信号经分压网络（R4 R5）引入TL431的Ref端转化为电流反馈信号，经过光耦隔离后输入TOPSwish的控制端。光耦工作在线性状态，起隔离作用。如果所选光耦的CRT（电流放大率）上限超过200%，容易造成TOP224Y的过压保护。相反，若CTR的下限小于E01，占空比将不能随反馈电流的增大而减小，从而导致过流。因此，应选择CRT范围接近100%的光耦。

3.1.4 输出整流滤波电路的确定

整流管必须选择恢复速度高的肖特基整流管, 具体的选择是依据各路的输出电压水平和输出电流容量,整流管的额定工作电流至少为该支路最大输出电流的三倍以上, 管子的反向耐压也需要在最低耐压值的基础上留够裕量。具体方案如下表所示。

输出支路（V） 整流管 设计最低耐压值（V） 实际反相耐压（V） 45 40 200 75 最大输出电流（A） 7.5 3 3 0.2 主路 5 辅两路5 ±15， 24 反馈回路 MBR745 IN5822 IN02 IN4148 20 20 58 47 24

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主路采用π型滤波电路,电容取 220μF/35V,电感为5.6μH，两个辅路 5V,±15V支路采用LM29系列低压差三端稳压器,就可以有效地减小主路负载变化时对辅路的影响。24V支路采用π型滤波电路并串连磁珠防止外界的高频干扰。

3.1.5 软启动电路

在各种过去和现在常用的电源中，开关电源是很普及的，一般可以满足任何设计要求。这种电源很经济，但在设计中也存在一些问题。这就是很多开关电源(特别是大功率开关电源)，都存在一个固有的缺点：在加电瞬间要汲取一个较大的电流。这个浪涌电流可能达到电源静态工作电流的10倍～100倍。由此，至少有可能产生两个方面的问题。第一，如果直流电源不能供给足够的启动电流，开关电源可能进入一种锁定状态而无法启动；第二，这种浪涌电流可能造成输入电源电压的降低，足以引起使用同一输入电源的其它动力设备瞬间掉电。 传统的输入浪涌电流方法是串联负温度系数热敏限流电阻器(NTC)，然而这种简单的方法具有很多缺点：如NTC电阻器的限流效果受环境温度影响较大、限流效果在短暂的输入主电网中断(约几百毫秒数量级)时只能部分地达到、NTC电阻器的功率损耗降低了开关电源的转换效率……。其实上面提出的这两个问题可以通过一个“软启动电路”来解决，下面详细介绍之。

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开关电源浪涌电流产生的原因：

在论述“软启动电路”以前，我们首先讨论浪涌电流是如何产生的。现代的驱动系统、逆变器和开关电源等一般通过脉冲调制技术(PWM)来转换电能，其中的核心部件是直流／直流转换器。如图1所示的开关电源中，输入电压首先经过干扰滤波，再通过桥式整流器变成直流，然后通过一个很大的电解电容器进行波形平滑，之后才能进入真正的直流／直流转换器。输入浪涌电流就是在对这个电解电容器进行初始充电时产生的，它的大小取决于起动上电时输入电压的幅值以及由桥式整流器和电解电容器所形成回路的总电阻。如果恰好在交流输入电压的峰值点起动时，就会出现峰值输入浪涌电流。

另外，变压器电源起动时也会出现输入浪涌电流。然而，这种输入浪涌电流的出现原因有所不同。当变压器电源在正弦输入电压的过零点起动时，变压器磁芯的磁化在前几个周期中被迫进入一种不平衡状态。结果，磁芯在每个半周饱和。此时的励磁电流只能由微弱的漏电感寄生电阻来，导致出现很大的输入浪涌电流。变压器电源通常带有特殊的输入浪涌电流器来保证其在正弦输入电压的峰值起动，以防止出现很高的输入浪涌电流。而如果在开关电源中也使用这种输入浪涌电流器，则如前文所述，后果恰恰相反，不但起不到限流作用，反而会导致出现峰值输入浪涌电流。故我们今天只讨论开关电源浪涌电流的产生和消除，变压器电源不在论述范围。

本电路软启动的设置：

由于电源为多路输出，变压器所接电容较多，启动时充电电流较大，因此必须设计软启动环节开启电源时的占空比，使输出电压平稳地升高。为此在TL431正负极两端并联一只47μF的电解电容C5作为软启动电容，可以获得大于2ms的软启动时间，对TOP224起到了保护作用.断电时C5通过R6进行放电。 3.1.6 电磁兼容性设计：

电磁干扰(Electromagnetic Interference)，有传导干扰和辐射干扰两种。

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传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源 通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰 源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

自从电子系统降噪技术在70年代中期出现以来，主要由于美国联邦通讯委员 会在1990年和欧盟在1992 提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC (Electromagnetic Compatibility)

电磁兼容设计包括电磁干扰抑制和防护两大方面。 1、电磁兼容设计的基本方法

基本电磁兼容设计的方法一般有三种：问题解决法、规范法和系统法。问题解决法是过去应用较多的方法。它就是在发现产品在检测中出现问题后进行改进。这种方法虽然具有针对性，但很可能导致成本上升，并影响产品及早上市。规范法即在产品开发阶段就按照有关电磁兼容标准规范的要求进行设计，使产品可能出现的问题得到早期解决。系统法是近些年兴起的一种设计方法，它在产品的初始设计阶段对产品的每一个可能影响产品电磁兼容性的元器件、模块及线路建立数学模型，利用辅助设计工具对其电磁兼容性进行分析预测和控制分配，从而为整个产品的满足要求打下良好基础。

无论是规范法或是系统法设计，其有效性都应是以最后产品或系统的实际运行情况或检验结果为准则，必要时还是需要结合问题解决法才能完成设计目标。

电磁兼容设计的内容包括：

分析设备或系统所处的电磁环境和要求，正确选择设计的主攻方向；②精心选择产品所使用的频率；③制定电磁兼容性要求和控制计划；④对元器件、模块、电路采取合理的干扰抑制和防护技术。

电磁兼容设计的主要参数有：限额值、安全裕度和费效比。

解决电磁兼容问题，一般可采取：接地技术、滤波和吸收技术、屏蔽和隔离技术等技术。接地属于线路设计的范畴，对产品电磁兼容性有着至关重要的意义。可以说，合理的接地是最经济有效的电磁兼容设计技术。

滤波是抑制传导干扰最直接有效的办法。另外，由于良好的滤波抑制了干扰源的泄漏，所以对辐射干扰的抑制也会起到良好的效果。

对于瞬态脉冲干扰，最有效的办法则是使用脉冲吸收技术。

屏蔽是抑制辐射干扰的有效办法。应用时应注意，屏蔽措施经常要与接地共

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同使用才能发挥作用。屏蔽可理解为隔离的一种方法，但隔离所包含的内容不止于此，它还包括位置的远离和传导干扰路径的切断（如使用光电耦合器切断地环路干扰）等。

目前，市场上有大量的电磁干扰对策元器件可供采用。 本次电路电磁兼容性设计如下：

电磁兼容设计主要考虑抑制电源发出的差模干扰和共模干扰，并且减小外界引入的高频干扰。本电源模块采用直流EMI滤波器，其中的滤波电容可以有效抑制由初级电流基波与谐波所产生的差模泄漏电流，其中的模扼流圈以抑制由初级绕组接TOP芯片D端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。图中，具有负温度系数的热敏电阻R2可以上电时电流的突然增大，避免滤波电容受到大电流的冲击。R1为压敏电阻，当电网上电压超过275V时R1被击穿，能起到箝位保护的作用。C2用来滤除来自电网的高频电压干扰，C4为安全电容，用于滤除由高频变压器初、次级耦合电容引起的干扰。

3.3 PCB图

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第4章 电路的调试

4.1 输入参数：

输入电压大小，交流还是直流，相数，频率等。

国际电压等级有单相120Vac，220Vac，230Vac等。国际通用的交流电压范围为85～265V。一般包括输入电压额定值及其变化范围； 3kW以下功率常选用单相输入，5kW以上选用三相输入；

工业用电频率一般为50Hz或者60Hz,航空航天电源、船舶用电为400Hz. 有无功率因数（Power Factor)和谐波（Total Harmonics Distortion)指标并联有源滤波器的系统结构及工作原理

4.2输出参数：

• 输出功率，输出电压，输出电流，纹波，稳压(稳流)精度，调整率，动态特性(稳定时间：settling time)、电源的启动时间和保持时间。

• 输出电压：额定值＋调节范围。输出电压的上限应尽量靠近额定值，以避免不必要的过大的设计余量。

• 输出电流：额定值＋过载倍数。有稳流要求的还会指定调节范围。有些电源不允许空载，因此还应指定电流下限。

• 稳压稳流精度：影响因素包括输入电压调整率，负载调整率，时效偏差。基准源精度、检测元件精度、控制电路中运放的精度对稳压稳流精度影响很大。 • 纹波：纹波成分包括远高于开关频率的高频尖刺，与开关频率fs相关的纹波以及低频纹波（如电网单相整流后的100Hz 纹波）。

纹波系数： 输出电压中交流成分总有效值与直流成分的百分比。是最常用的

量化方法。

峰峰电压值： 纹波电压的峰峰值，可以反映出幅值很高有效值却很小的尖峰

声的含量，但不能反映出纹波有效值的大小。一般的电源纹波要求< ＋/-(1 ％－2 ％)。

4.3 效率：

额定输入电压与额定输出电压、额定输出电流时输出功率与输入有功功率的比值。

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损耗：与开关频率密切相关的损耗：开关器件的开关损耗，磁性元件的铁损，吸

收电路的损耗。

电路中的通态损耗：开关器件的通态损耗，磁性元件的铜损，线路损耗。这部分

损耗取决于电流。

其它损耗：控制电路损耗，驱动电路的损耗等

一般输出电压较高的电源的效率高于输出电压较低的电源。高输出电压的电源效率可达90％～95％的效率。大功率电路的效率可以比小功率电路的效率做得更高。

4.4电压调整率和负载调整率

• 电压（源）调整率：电源调整率通常以额定负载条件下，由输入电压变化所造成其输出电压偏差率。如下列公式所示：Vo(max)-Vo(min)/Vo(normal)或者规定其输出电压之偏差量须於规定之上下限范围内，即输出电压之上下限绝对值以内。

• 负载调整率：负载调整率的定义为开关电源於输出负载电流变化时，提供其稳定输出电压的能力。或者输出负载电流变化下，其输出电压偏差量不得超过上下限绝对值。

• 测试方法：待测电源在正常输入电压及负载状况下热机稳定後，测量正常负载下的输出电压值，再分别测量轻载(Min)、重载(Max)负载下其输出电压值(分别为Vmax与Vmin)，负载调整率通常以正常固定输入电压下，由负载电流变化所造成其输出电压偏差率的百分比，如下列公式所示V0(max)-V0(min)/V0(normal)

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第五章 智能电表的基本工作过程

所谓智能电表，就是应用计算机技术，通讯技术等，形成以智能芯片(如CPU)为核心，具有电功率计量计时、记费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。

5.1 智能电表的工作原理和特点

1. 智能电表的工作原理

用户持IC卡到供电部门交款购电，供电部门用售电管理机将购电量写入IC

卡中，用户持IC卡在感应区刷非接触式IC卡(简称刷卡，下同)，即可合闸供电，供电后将卡拿走。当表内剩余电量等于报警电量时，拉闸断电报警(或蜂鸣器报警)，此时用户在感应区刷卡即可恢复供电;当剩余电量为零时，自动拉闸断电，用户必须再次持卡交费购电，才可以恢复用电。

电子式智能电表，是在电子式电表的基础上，近年来开发面世的高科技产品，它的构成、工作原理与传统的感应式电能表有着很大的差别。而电子式智能电表主要是由电子元器件构成，其工作原理是先通过对用户供电电压和电流的实时采样，再采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理，并转换成与电能成正比的脉冲输出，最后通过单片机进行处理、控制，把脉冲显示为用电量并输出。

通常我们把智能电表计量一度电时A/D转换器所发出的脉冲个数称之为脉冲常数，对于智能电表来说，这是一个比较重要的常数，因为A/D转换器在单位时间内所发出脉冲数个的多少，将直接决定着该表计量的准确度。目前智能电表大多都采用一户一个A/D转换器的设计原则，但也有些厂家生产的多用户集中式智能电表采用多户共用一个A/D转换器，这样对电能的计量只能采用分时排队来进行，势必造成计量准确度的下降，这点在设计选型时应该注意。 2 智能电表的工作特点

智能电表不只采用了电子集成电路的设计，再加上具有远传通信功能，可以与电脑联网并采用软件进行控制，因此与感应式电表相比，智能电表不管在性能还是操作功能上都具有很大的优势。

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(1)功耗：由于智能电表采用电子元件设计方式，因此一般每块表的功耗仅有0²6w~0²7w左右，对于多用户集中式的智能电表，其平均到每户的功率则更小。而一般每只感应式电表的功耗为1²7w左右。

(2)精度：就表的误差范围而言，2²0级电子式电能表在5%~400%标定电流范围内测量的误差为±2%,而且目前普遍应用的都是精确等级为 1²0 级，误差更小。感应式电表的误差范围则为+0²86%~-5²7%,而且由于机械磨损这种无法克服的缺陷，导致感应式电能表越走越慢，最终误差越来越大。国家电网曾对感应式电表进行抽查，结果发现50%以上的感应式电表在用了5年以后，其误差就超过了允许的范围。

(3)过载、工频范围：智能电表的过载倍数一般能达到6~8倍，有较宽的量程。目前8~10倍率的表成正为越来越多用户的选择，有的甚至可以达到20倍率的宽量程。工作频率也较宽，在40HZ~1000HZ范围。而感应式电表的过载倍数一般仅为4倍，且工作频率范围仅为45~55HZ之间。

(4)功能：智能电表由于采用了电子表技术，可以通过相关的通信协议与计算机进行联网，通过编程软件实现对硬件的控制管理。因此智能电表不仅有体积小的特点，还具有了远传控制、复费率、识别恶性负载、反窃电、预付费用电等功能，而且可以通过对控制软件中不同参数的修改，来满足对控制功能的不同要求，而这些功能对于传统的感应式电表来说都是很难或不可能实现的。

5.2智能电表带给用户的好处

智能电表较普通机械式电能表有着计量更精准、智能扣费、电价查询、电量记忆、余额报警、信息远程传送的优势。

对电力公司而言，采用智能电表可省去人工抄表的成本，并且减少窃电的损失。除此之外，电力公司利用智能电表取得客户的用电量资料后，再用Internet的方式实时回传给用户参考，客户可据以分散用电的时间(因尖峰时段费率高)，作电力使用的管理，达到节省电费成本的效益。

对而言，智能电表有助用户节约用电，可以达到节能减碳的目标。

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对于用户来说，可以节省电费开支，用户可充分利用峰、谷电价的差异自主定制用电方案，做到用相同的电，花最少的钱。

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总 结

经过两个多月的努力我的毕业设计终于完成了,但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，艰辛同时又充满乐趣,不过乐趣尽在其中！通过本次毕业设计，没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

本课题是设计一个三相四线智能电表，这是一个强弱电结合非常紧密的项目，其中涉及到了开关电源，电力电子，单片机等多门专业知识。拿到课题，我们小组开始分工合作，积极收集资料，整理资料，在做好充分准备后开始总体设计与文档制作。在制作过程中我们遇到了一系列的问题，但在老师的细心指导和同学的帮助下问题都一一解决。

在这两个多月里，我们收获到了不仅仅是对所学专业知识的进一步了解，更重要的是提升了我们的动手能力，把所学的理论知识很好的结合到实际应用中。同时提升了团队合作精神和对事物的探究能力。

最后，感谢刘红兵老师的细心指导，也感谢学校给了我们这样一次学习的机会，这是我们学习生涯中重要的一堂课。

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参考文献

[1]戴仙金等.51单片机及其C语言程序开发实例.北京：清华大学出版社，2008 [2]万福军等.单片微机原理系统设计与应用.合肥：中国科学技术大学出版社，2005

[3]黄海宏，王海欣。基于TOPSwitchⅡ的开关电源设计[J]现代电子技术 [4]沙占友A 新型单片开关电源设计与应用技术[M]北京：电子工业出版社，2004 [5] 李跃忠，李昌禧。多功能智能调节仪开关电源设计[J]华东理工学院学报，2005；[3]:278~281

[6] 谢晔源.基于TOPSwitch的电磁兼容性设计[J]电源技术应用。 [7] Power．Supplemental Data Book and Design Guide,1998 [8]沙占友，新型特种集成电源及其应用

[9]沙占友，新型特种集成电源及其应用。北京：人民邮电出版社，1998.3 [10]Power Intergration INC.Designing Multiple Output Flyback Power

Supplies with TOPSwitch Application1998

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致 谢

功夫不负有心人，近三个月的毕业设计终于在此刻顺利完成，在完成这个项目的过程中我学到了平时课堂上面学不到的东西。

再这里，首先感谢刘红兵老师的细心指导，在一次次的修改中我获益匪浅。 感谢学校能给我们这样一次锻炼的机会。

然后感谢组员们的团结合作，让我在临近毕业之际能和你们开心的并肩作战，和大家一起挥洒汗水然后收获胜利的果实。

最后，希望学校能越来越辉煌。祝愿刘红兵老师身体健康，家庭幸福。希望各位同学在走出校园的日子里天天开心，事业风顺。

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元件清单

序号 名称 代号 R1—R8 R17 IN5822 MBR745 IN02 IN4118 IN5024 LM2930 LM2940 LM2990 PC817 TL431 数量 标称值 （型号） 200Ω 40V 40V 45V 75V 50 5V 封装 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电阻 二极管 二极管 二极管 二极管 二极管 三端稳压器 三端稳压器 三端稳压器 光电耦合器 三端可调分流基准电源 9 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 AXIAL0.3 DO-201AD ON DO-15 3-SOT-22 TO-220-3 PDIP-8, 13 14 15 16 18 19 热敏电阻 电容器 电阻器 开关器件 PTC C R TOP224Y 3 13 6 1 1 1 DIP FSC 压敏电阻 10D471K 二极管 UF4005 附件

附件1 LM2940

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Lead Temp. (Soldering, 5 Seconds).................................260°C Storage Temperature Range.............................. -65° to +150°C

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Operating Junction Temperature Range

Input Voltage ........................................................26V Maximum Output Current....................................3.5A Input Supply Voltage (Note1) (Survival)-20V to +60V

LM2940/2941 Control Section.................. -45°C +125°C LM2940/2941 Power Tran sistor................. -45°C +150°C

附件二 LM2930

Input Voltage

Operating Range 26V

Overvoltage Protection 40V Reverse Voltage (100 ms) −12V Reverse Voltage (DC) −6V

Internal Power Dissipation (Note 2) Internally Limited

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Operating Temperature Range −40˚C to +85˚C Maximum Junction Temperature 125˚C

Storage Temperature Range −65˚C to +150˚C Lead Temp. (Soldering, 10 seconds) 230˚C

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附件三TL431

TL431A B集成电路是三端可编程并联稳压二极管。这些单片集成电路电压如同低温度系数齐纳管一样通过两个外部电阻可从Vref编程致36V。这些器件显示出宽的工作电流范围在典型动态阻抗0.22Ω时为1毫安到100毫安。这些基准特性使他们能在数字电压表、电源和运放电路等许多应用中带提齐纳二极管。2.5V参考使从5.0V逻辑电源可方便的获得稳定参考电压。由于TL431，A、B工作方式为并联稳压器，所以可用正压或负压参考。 ² 可编程输出电压，达36V

² 电压参考源误差：典型±0.4% @ 25℃（TL431B） ² 低动态输出阻抗，典型为0.22Ω ² 1.0毫安到100毫安的灌电流能力

² 典型值为50ppm/℃的等效全范围温度系数

² 在整个额定工作温度范围内可进行工作温度补偿 ² 低输出噪声电压

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