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开关电源的设计与制作范文1
关键词：开关电源 重启 反激式电源
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0073-01
开关电源具有高效率、低功耗、体积小、重量轻等显著优点，其电源效率可达到80%以上，远远高于传统的线性稳压电源从而使得开关电源应用领域十分广泛。根据负载功率的不同，往往采用自激振荡式，即反激式和正激式不同的方法。随着开关电源的使用的不断发展，反激式开关电源也在更多的领域使用，但该开关经常存在着不断重启的缺点，导致设备工作不够稳定，所以，探索和研究有效的技术策略，就有着非常重要的意义。
1 反激式电源的基本原理
本文以其中一种反激式开关电源为例进行说明。该电源通过220V电压供电，通过整流桥整流和电容滤波将交流电变成直流电，通过两个1M欧的电阻限流给LD7535启动电流，LD7535启动，控制MOSFET，不断开关，形成高频开关电压来使变压器工作，变压器通过芯片供电绕组给芯片供电，通过副绕组转换成为想要得到的高频电压，再通过高频二极管整流，形成需要得到的电压，同时通过TL431中的内部设定基准电压（2.5V）和电阻的串联分压来设定输出电压，并通过光电耦合器来进行反馈调节。
其中NTC为防止启动时电流过大，电阻R5和电阻R8负责启动时对LD7535供电，启动后改为变压器通过R9和D5给予供电，C8和C8A负责储能。R6的10欧姆电阻防止MOS管的电压斜率过于陡峭，R1大功率小电阻负责电流检测，从而改变保护电流；R19和C9串联防止TL431自激，R20和R21为了确定输出电压。
2 LD7535特点及其在反激式电源中的应用
但是，在反激电源制作过程中会遇到开关电源空载时不断重启的过程，并且伴随着这种现象，往往能够听到变压器的响声。其空载不断重启，需要通过LD7535控制器加以技术改进。
LD7535是一种低成本，低启动电流，电流模式，PWM控制的省电模式控制器，具有包括电流检测的前沿消隐、内部斜率补偿，采用SOT-26封装。常用于高效率，较少元器件的AC/DC电源设备。其特点是高压CMOS工艺，具有优良的ESD保护，仅需要极低的启动电流（
各个引脚定义为：第1引脚GND，接地端，第2引脚COMP，电压反馈引脚，通过连接光电耦合器，以使控制环路闭合，实现调节，第3引脚RT，设置开关频率，通过连接一个电阻对地设置开关频率，第4引脚CS，位电流检测引脚，连接到感应电流MOSFET，第5引脚VCC，为电源电压引脚，第6引脚OUT，栅极驱动输出，以驱动外部MOSFET。
3 重启的解决方法
在反激电源制作过程中开关电源空载时不断重启的原因是由于IC供电不足或者光耦供电不足引起。对于此种不断重启的现象，有以下几点方法进行克服。
3.1 设立假负载
设立假负载是最有效的解决开关电源不断重启的方法，只需要在输出端增加一个大电阻，使得开关电源一直处于工作状态，这种方法简单易行，对产品的价格也没有太大影响，但是这种方法会对开关电源真正的使用转换效率有一定的影响，造成转换效率有所降低，对于转换效率要求不是很高的或者需要大电流输出的开关电源来说最为合适。
3.2 采用较好的二极管对芯片供电
出现不断重启的原因往往是供电芯片的供电电压介于满足启动和不满足启动的临界状态，当采用较好的供电二极管（D7）时，如FR107二极管，可以提高了二极管的开关速度，并且也降低供电二极管的管压降，从而能够满足控制芯片的供电电压，从而解决二极管不断重启的现象。
3.3 采用增加芯片供电绕组的匝数
采用增加对芯片供电绕组的匝数对产品价格没有太大影响，也不会增加产品工序，但是由于绕组匝数的增加会增加变压器的电感量，造成变压器性能有一定的改变，致使很多参数需要重新计算或修订，更严重的会造成变压器不适合本产品而需要重新设计变压器。
4 结语
本文通过一个具体的电路设计为例，简要的说明针对开关电源不断重启现象的一些改进的方法。本文并通过实际使用，证明了其有效性。
参考文献
[1]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，1998.
开关电源的设计与制作范文2
关键词：开关电源噪声电磁兼容性
TOPSwitchⅡ开关电源具有单片集成化、电路简单、效率高的优点，在大多数的电子设备中得到了广泛的应用。然而，开关电源自身产生的各种噪声却形成了一个很强的电磁干扰源。这些干扰随着开关频率的提高、输出功率的增大而明显地增强，对电子设备的正常运行构成了潜在的威胁；同时，一些国家对此也有严格的指标，不能满足者将被拒之门外。本文以美国PI公司TOPSwitchⅡ系列为例，介绍开关电源的电磁干扰及其抑制。
1开关电源产生噪声的原因
开关电源工作在高频、高压、大电流开关状态，并以开和关的时间比来控制输出电压的高低。TOPSwitchⅡ系列器件工作频率为100kHz，电源线路内的dv/dt很大，产生的各种噪声通过电源线以共模或差模方式向外传导，同时还向周围空间辐射噪声。图1给出了一种典型TOPSwitchⅡ系列的开关电源电路图，下面以此为例分析其产生噪声的主要原因。
1.1电源一次侧回路的噪声
在一次整流回路中，整流二极管D1～D4只有在脉动电压超过C2的充电电压的瞬间，电流才从电源输入侧流入。所以，一次整流回路产生高次畸变波，如图1，形成噪声，这是影响传导辐射的一个重要指标。此外，电源在工作时，TOPSwitchⅡ处于高频率通断状态，在由脉冲变压器初级线圈L1、TOPSwitchⅡ和滤波器C2构成的高频电流环路中，如果布局、布线不合适，造成环路面积过大，可能会产生较大的空间辐射噪声。如图2（A），为初级电流Ipri的波形，其基波为开关频率，谐波即为干扰波形。
1.2电源二次侧回路的噪声
电源在工作时，整流二极管D7也处于高频通断状态，由脉冲变压器次级线圈L2、整流二极管D7和滤波电容C6构成了高频开关电流环路，如果布局、布线不合适，造成环路面积过大，可能向空间辐射噪声。同时，硅二极管在正向导通时PN结内的电荷被积累，二极管加反向电压时积累的电荷将消失并产生反向电流。由于二次整流回路中D7在开关转换时频率很高，即由导通转变为截止的时间很短，在短时间内要让存储电荷消失就产生反电流的浪涌。由于直流输出线路中的分布电容、分布电感的存在，使因浪涌引起的干扰成为高频衰减振荡。如图2(C)所示，Vd波形具有电压变化率高、上升沿和下降沿陡峭的特点。其峰值电压由变压器和输出整流管的分布电容所决定。振铃干扰波形的频率变化是20-30MHZ。
1.3脉冲变压器的噪声
脉冲变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件，其性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源电磁兼容性（EMC）。对EMC而言，要求脉冲变压器漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小。
2.开关电源的电磁兼容性设计
抑制开关电源的噪声可采取三方面的技术：一是滤波；二是变压器的绕制；三是屏蔽。
2.1滤波
针对开关电源主要通过电源线向外传输噪声的特点，采用滤波技术抑制干扰，可分为：交流侧滤波、
直流侧滤波及其他一些辅助措施。
(1)交流侧滤波：开关电源的交流电源线输入端插入共模和差模滤波器，防止开关电源的共模和差模噪声传递到电源线中，影响电网中其它用电设备，同时也抑制来自电网的噪声。交流侧滤波器如图3A、B、C、D所示，其中L为共模扼流圈，图A、B中的电容器C能滤除串模干扰。图C、D抑制电磁干扰的效果更佳，图C中的L、C1和C2用来滤除共模干扰，C3和C4用来滤除串模干扰，R为泄放电阻，可将C3上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性；断电后还能使电源的进线端L、N不带电，保证用户的安全。
(2)直流侧滤波：在开关电源的直流输出侧插入如图3所示的电源滤波器，它由共模扼流圈L1、扼流圈L2和电容C1、C2组成。为了防止磁芯在较大的磁场强度下饱和而使扼流圈失去作用，扼流圈的磁芯必须采用高频特性好且饱和磁场强度大的恒μ磁芯。
(3)其他：C3为安全电容，能滤除初、次级绕组耦合电容引起的干扰。C8和R7并联在D7两端，能防止D7在高频开关状态下产生自激振荡（振铃现象）；此外，在二次侧整流滤波器上串联磁珠也有一定效果。TOPSwitchⅡ由导通变成截止时，在开关电源的一次绕组上就会产生尖峰电压，这是由于脉冲变压器漏感造成的，通常用瞬态电压抑制器（TVS）D6和超快恢复二极管（SRD）D5组成的电路进行钳位，也有用R、C电路的，但效果要稍差一些。
2.2减小脉冲变压器的漏感及分布电容
对于一个符合绝缘及安全性标准的脉冲变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1％～3％。在磁芯结构尺寸、绕线匝数一定的情况下，线圈的绕组排列是减小漏感的重要因素，如图4所示，绕组应按同心方式排列，全部用漆包线绕制，留有安全边距，且在次级绕组与反馈绕组之间加上强化绝缘层。对于多路输出的开关电源，输出功率最大的那个次级绕组应靠近初级，以增加耦合，减小磁场泄漏。当次级匝数很少时，为了增加与初级的耦合，宜采用多股线平行并绕方式均匀分布在整个骨架上，以增加覆盖面积。在条件允许的情况下，用箔绕组作为次级也是增加耦合的一种好办法。
在开关电源的工作过程中，绕组的分布电容反复被充、放电，不仅使电源效率降低,，它还与绕组的分布电感构成LC振荡器，会产生振铃噪声。初级绕组分布电容的影响尤为显著。为减小分布电容，应尽量减小每匝导线的长度，并将初级绕组的始端接漏极，利用一部分初级绕组起到屏蔽作用，减小相邻绕组的分布参数耦合程度。
2.3屏蔽
抑制辐射噪声的有效方法是屏蔽。用导电良好的材料对电场屏蔽，用导磁率高的材料对磁场屏蔽。将电路置于屏蔽壳中，屏蔽壳可靠接地或中性线，接缝处最好焊接，以保证电磁的连续性。
对于脉冲变压器内部而言的屏蔽，即在一次侧和二次侧间加屏蔽层，简单的办法，用漆包线均匀绕满骨架一层，绕组的一端接高压+V端，另一端浮空。如图5所示，减少了一、二次侧的电场的耦合干扰。此外，将原边绕在骨架最里边，原边起始端与TOPSwitchⅡ的D端连接也是抑制干扰的有效方法。
为防止脉冲变压器的泄漏磁场对相邻电路造成干扰，可把一铜片环绕在变压器外部，构成如图5所示的屏蔽带。该屏蔽带相当于短路环，能对泄漏磁场起到抑制作用，屏蔽带应与地接通。
3.开关电源的电磁兼容性设计考虑的因素还很多，如印制板的制作、元器件的布局以及各种电源线、信号线的捆扎、配置等，有许多工作要做。全面抑制开关电源的各种噪声会大大提高开关电源的电磁兼容性，使开关电源得到更广泛的应用。
参考文献
1美国PI公司产品资料，2000
开关电源的设计与制作范文3
【关键词】变压器；电抗器；磁芯
1.概述
在电力系统中的直流系统，由于普遍采用高频模块，而对于高频模块的设计也是功率越来越大，而体积却是越来越小，这就对其设计提出了一个关键的问题，那就是如何解决磁性元件的损耗及发热问题。
高频开关电源中大量使用各种各样的磁性元件，如输入/输出共模电感，功率变压器，饱和电感以及各种差模电感。各种磁性元器件对磁性材料的要求各不相同，如差模电感希望μ值适中，但线性度好，不易饱和；共模电感则希望μ值要高，频带宽，功率变压器则希望μ值要适中，温度稳定好，剩磁小，损耗低等。在非晶材料出现以前，共模电感主要采用高μ值（6K～10K）Mn-Zn合金，差模电感多采用铁粉芯或开气隙铁氧体材料，变压器则采用铁氧体材料等。
这些材料应用技术成熟，种类也很丰富，并有各种各样的产品形状供选择。随着非晶材料的出现和技术不断成熟，在开关电源设计中，非晶材料表现出许多其它材料无法比拟的优点。几种常用磁性材料基本性能比较如表1。
2.主变压器的设计
对于高频开关电源的主要发热元件，主变压器的设计尤其重要，其尺寸的大小和材料的选择更是重要。
2.1 主变压器的磁芯必须具备的几个特点
①低损耗
②高的饱和磁感应强度且温度系数小
③宽工作温度范围
④μ值随B值变化小
⑤与所选用功率器件开关速度相应的频响
早前高频变压器一般选用铁氧体磁芯，下面对VITROPERM500F铁基超微晶磁芯与德国西门子公司生产的N67系列铁氧体磁芯的性能进行较：
从以上图表可以看出两者有以下区别：
（1）相同工作频率（200KHZ以下），非晶材料损耗明显低于铁氧体，工作频率越低，工作B值越高，非晶材料优势越明显。但在250kHZ以上频段，铁氧体损耗要明显低于非晶材料。
（2）非晶材料损耗随温度变化量大大低于铁氧体，降低了变压器热设计的难度。
（3）非晶材料导磁率随温度变化量大大低于铁氧体，降低了变压器设计的难度，提高了电源运行的稳定性和可靠性。
（4）非晶材料Bs*μ值是铁氧体的10- 15倍，意味着变压器体积重量可以大幅减小。
变压器设计过程中，最困难的是热设计，变压器的产热与多方面的因素有关，如磁芯损耗，铜损等。开关频率增加，变压器的发热呈指数增加。若采用铁氧体磁芯，由于铁氧体的居里点较低，需对变压器磁芯作散热处理，工艺制作比较复杂。若散热处理不当，铁氧体磁材高温下易失磁，导致电路工作异常。若采用非晶做变压器，将工作B由4000高斯提高到10000高斯，开关器件的工作频率则可以降到100KHz以下。非晶材料在16KHZ-100KHZ频率范围内，损耗/Bs值最低，相应的变压器匝数及体积最小，发热量也较小，对提高整机效率，减小模块电源的体积有巨大帮助。在采用软开关控制技术的前提下，可以充分发挥IGBT的低导通压降，大电流，高耐压的优点，大幅度地提高电源的可靠性。由于铁氧体的居里点较低，需对变压器磁芯作散热处理，变压器工艺制作较复杂。若散热处理不当，铁氧体磁材高温下易失磁，导致电路工作异常。
2.2 磁芯的选择
5.结束语
通过对高频电源模块的主要磁性元件的优化设计，并应用在高频电源的生产中，很好的解决了磁性元件的损耗和发热的问题，对高频电源的稳定性有了进一步的提高。
参考文献
[1]赵异波，何湘宁，等.直流电源系统技术综述[J].电工技术，2001：29-30.
[2]刘胜利，严仰光.现代高频开关电源实用技术[J].电力工业出版社，2004，1.
[3]占景辉.非晶材料在开关电源中的应用.
[4]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[J].电子工业出版社，2004，9.
开关电源的设计与制作范文4
关键词：开关电源；IR2110；SG3525；高频变压器；MOSFET
1 绪论
电源是将各种能源转换成为用电设备所需要的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。随着电源在计算机、通信、家用电器等方面的广泛应用，人们对其需求量增长，效率、体积、重量及可靠性等方面也要求更高。开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。
2 系统整体方案
1.电源的设计要求：
（1）输出电压：额定工作电压36V；
（2）输出电流：额定工作电流1A；
（3）输入条件：50Hz，交流220V；
（4）纹波电压 Vor为20mV[8]。
2.整个课题的设计，分为三部分：主电路的设计，包括整流输入滤波、半桥式逆变、高频变压输出、输出整流、输出滤波；开关管的驱动电路；控制电路的设计，包括控制逆变电路开关管工作的脉冲输出、调占空比。
3 系统电路设计
3.1主电路结构
半桥式开关电源主电路如图3-1所示。图中开关管V1、V2选用MOSFET开关管。半桥式逆变电路一个桥臂由开关管V1、V2组成，另一个桥臂由电容C1、C2组成。高频变压器初级一端接在C1、C2的中点，另一端接在V1、V2的公共连接端，V1、V2中点的电压等于整流后直流电压的一半，开关管V1、V2交替导通就在变压器的一次侧形成幅值为 的交流方波电压。通过调节开关管的占空比，就能改变变压器二次侧整流输出平均电压Vo。
图3-1 开关电源主电路结构图
3.2 MOSFET驱动电路的设计
半桥驱动芯片选用IR2110。其中自举电容的选为104无极性瓷片电容。快恢复二极管选为FR207。
3.3 开关电源控制电路的设计
设计电路的控制电路是整个电路的主要部分。目前实际产品应用中有各种典型的控制电路，鉴于对电源和驱动的要求，结合本次设计选择SG3525。
1.自激振荡电路
SG3525的自激振荡器输出的锯齿波送至PWM比较器，而输出的方波一方面送到PWM锁存器，另一个方面有4脚输出作为其他芯片的同步信号，另外振荡器可由3脚送来的脉冲信号控制，便于多个芯片同步使用。此次设计，取Ct=0.01uf，Rt=9K，Rd=200Ω，则由公式f=1/[Ct（0.67 Rt+1.3 Rd）]得，f=16k。
2.脉冲宽度调节
由于11脚14脚输出低电平时间取决于9脚电压，而9脚电压又取决于误差放大器输出电压，故人为改变SG3525 1脚或2脚电位，即可改变9脚电压，9脚电压变低时，A1提前输出“1”，使11脚或14脚输出脉冲宽度变窄，而9脚电压上升时则与上相反，完成对输出脉宽的控制。由图可知，1脚电位与输出脉冲宽度成反比，而2脚电位则与输出脉冲宽度成正比.在开关稳压电源设计中，反馈电压可加于1脚或2脚。本次设计使用2脚加一个可调电阻调占空比。
3.SG3525电路图：
图3-2 SG3525电路图
4 电路调试
控制电路调试主要测量SG3525的 9脚的电压是否在1.5V 至5.2V之间，5脚波形是否为锯齿波，16脚电压有无5.1V。最重要的是11脚与14脚的输出波形是不是方波，是否有足够的死区时间，调2脚电压时11脚14脚输出方波的占空比是否变化等。
在测试驱动电路时主要测IR2110的10脚与12脚的输入波形是否与SG3525的输出波形相对应，IR2110的1脚7脚的输出波形是否是漂亮的方波，自举电容两端的波形是否在比较稳定的范围内。
在测试IR2110的输出时发现调占空比时IR2110的占空比0-100%可调。后来发现限流电阻和下拉电阻的取值问题导致波形畸变，从而导致IR2110的输出出现不良情况。通过多次更换限流电阻和下拉电阻，波形畸变得到了一定的改善，不过还是不能达到完全的线性传输。为了得到更好的驱动效果，从SG3525加一电阻接在IR2110的输入端，经实际测试IR2110的输出波形0-45%可调，满足驱动要求。
对于主电路的调试，一定要一步一步调，先用示波器测试整流滤波电路再测变压器原边的波形，变压器副边的波形，输出电压等。
5 总结
本次设计完成的主要任务是制作占空比可调，输出36V的开关电源。通过搜集开关电源的相关资料，了解电源的相关制作方法，并通过控制电路与驱动电路的选择，针对任务提出了可行方案。在设计方案中，结合芯片SG3525和IR2110特点，用半桥的结构来设计开关电源。根据设计方案，详细地阐述了SG3525的控制原理和IR2110的驱动过程。设计了相应的硬件电路。虽然做了以上几方面工作，但由于时间和实验条件的限制等原因，所做工作还有很多需要完善的地方。SG3525没有过流保护电路，控制电路与驱动电路之间没有光隔离，半桥主电路前的热敏电阻在上电完成后没有用继电器隔离开而影响效率等。
作者简介：
巴深（1992-），男，汉族，湖北武汉，本科在读，湖北省 武汉市 武汉纺织大学 电子信息工程 430200
开关电源的设计与制作范文5
基本的拓扑包括BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK、正激变换器、反激、半桥、全桥、推挽变换器。在课堂教学中应该使学生熟练掌握其工作原理、应用场所、电流连续和电流断续的工作波形、拓扑中的关键参数的计算,为学生设计基本的开关电源电路打下坚实的基础,这是第一层次,要求学生必须熟练掌握。尤其要着重讲解基本拓扑BUCK变换器,因为很多拓扑结构甚至是基本拓扑都可以由BUCK变换器变换得来。如果能在课堂上重点讲解BUCK变换器,使学生完全掌握BUCK变换器的原理和波形,对学生后期的开关电源学习将会大有助益。第二层次是以基本拓扑为核心部分的主功率电路各部分参数计算,相当于电源工程师的项目计算书部分,这也是电源工程师必须掌握的基本技能。由于课上时间有限,教师在课上会把拓扑中关键器件主要参数的计算方法给出,不可能把所有的参数计算一遍,所以导致有些学生就停滞在这个层次上,没有在课下把所有的参数,尤其是关系到器件选型的参数进行设计,为了解决这个问题,在课程中后期安排学生团队制作实物开关电源,在这个过程中就必须要对每个计算参数都要反复核算,这个教学环节取得了较好的效果。第三层次是主功率电路器件选型和调试,基本上只有参加过实物制作、电子设计大赛、实习项目的学生有机会达到这一步,通过实际存在的问题,就问题去解决,才会在实践当中结合他们上课学习的电源理论切实地体会调试电路的乐趣。
1.2PWM和PFC控制芯片
这部分会通过调研报告的形式让学生先去搜集相关PWM和PFC控制芯片的最新信息,先让学生去感知、去了解现在出来最新的控制芯片已经可以做到哪些功能了,此外重要的是积累总结每一个拓扑可以有哪些控制芯片来控制。让他们自己去发现问题,感知问题,带着问题和好奇,在课堂上授课教师会深入讲解PWM控制芯片的基本控制原理,通过工程项目详细讲解如何快速掌握一个新的控制芯片每个引脚的功能,电路的设计方法、元器件参数计算方法,使学生掌握如何用控制芯片来控制变换器实现电能的变换,学会设计控制芯片与变换器的连接电路,即检测电路和功率管的驱动电路。在课堂上教会学生使用PWM控制芯片数据说明书设计控制电路达到层次一,在课程学时中专门安排学生学习控制芯片电路的设计方法和参数计算方法达到层次二,不仅让学生掌握一种控制芯片的电路设计方法,更重要的是举一反三,在以后的设计和工作岗位上面对新的平台和控制芯片依然可以设计出符合要求的电路。
1.3变压器和电感设计
授课教师在课堂教学中依据教学改革培养电源工程师为目标不仅要介绍变压器和电感的各个参数的计算方法,还会结合实际项目讲授变压器同名端和异名端在实际电源制作时的注意事项,变压器的制作方法,掌握电压器参数的测试方法和测试工具,掌握用示波器和信号发生器测试变压器的匝比和同名端的方法。变压器和电感的设计直接关系到隔离型变换器的性能,很多学生对变压器和电感磁路设计部分学习起来会有些困难,所以这部分将作为课程的难点来重点讲解。
1.4保护电路设计
课堂教学中一部分学时将用来着重讲解各种保护电路,包括输入输出过压保护、过温保护、过流保护、输入欠压保护等。将采用调研报告、启发式和讨论式等教学方法引导学生去积累这些保护电路,学会在不同平台、不同应用场合使用不同的保护电路。
1.5闭环电路调试
结合自动控制原理课程的相关知识,着重讲解开关电源闭环电路的设计和分析,尤其是PID调节器的调试方法,结合实际项目演示电源工程师闭环电路调试过程,激发学生学习开关电源的学习兴趣,通过实物和仿真软件让学生体验调试的乐趣,这部分是开关电源课程重点讲解的内容,要联系实际项目,是课程的核心内容。以上5个部分是课程的主要教学内容块,完全按照培养电源工程师的目标下制定的教学计划,可以做到较好地给学生从课堂到就业的过渡,而不再是到了工作岗位上感觉课堂学习的东西和实际工作联系不紧密,什么知识什么技能都要工作之后学习。在课堂上,保证学生完全掌握第一个层次,通过课后作业、课堂实际项目案例、电源制作等形式的教学方法使大部分学生掌握层次二,在平时的教学中注意动手能力强或者电路设计能力强的学生,通过带学生电子设计大赛、创新大赛,或者学生在项目中辅助教师担任研发助理的工作等,使一部分学生研发能力可以快速提高,培养成具有基本技能的初级电源工程师。
2课程考核方式改革
考虑到开关电源课程的实践性强的特点,着重考核学生掌握所学的基本电路拓扑理论和技能,能综合运用所学知识和技能去分析电路、调试和测试电路、分析电路故障及排除电路故障的能力。
2.1制作电源实物
基于课堂系统的理论学习,独立制作75W单管正激变换器实物的能力考核,该正激变换器采用何种磁复位技术不限,根据班级人数,3~4名同学为一个小组,明确不同分工,共同制作出一款正激变换器。同时培养学生的团队合作意识,考核的内容也要增加当该团队遇到分歧和困难的时候,是如何解决的。
2.2课堂表现
主要是包括回答问题的情况,对问题分析的程度,出勤率,在平时小组讨论时的表现和活跃程度。
2.3科研报告、口头汇报
通过让学生搜索近3年国内外开关电源、尤其是通信电源技术和产品的最新发展概况,增强学生的自我学习能力,在以后的学习和工作中掌握更新自己
开关电源知识体系的能力,这是我们教学的重点,不只是教会学生电源的基本知识,还要教学学生学习探索开关电源领域的学习方法。选取部分优秀学生的科研报告由学生浓缩成5分钟的口头汇报结合PPT、实物动画等多媒体展示方法在上课前5分钟做口头汇报分享给学生们。不仅较好地激发学生学习开关电源的兴趣也能够充分锻炼学生的公开演讲能力。 2.4作业
作业着重在学生是否是自己独立完成的电路设计,而不是应付了事。哪怕学生的设计内容很少,但是只要是他们自己经过思考得来的就要比其参考其他人的作业效果要好很多。
开关电源的设计与制作范文6
关键词：技工院校 PLC实训装置 设计与制作
技工院校电气技术专业PLC技术及应用课程教学需要具备一个好的实训平台，然而现在学校使用的实验设备大部分都是封闭式的结构，这种结构只能使学生按照厂家的设定完成固定的实验模块，很难培养学生的创新思维和设计能力。而技工院校注重培养学生的动手实践能力，需要让学生很好地与生产实践相结合，显然这种结构的实验设备不适合学校教学的需要。
笔者所在技工学校电气技术专业培养的学生主要分为以下几个类型：一是中技班，二是双高班，三是初中技师与高中技师班。学校学生人数，在一个年级阶段就达到200多人，而学校的教学特点都是要求每个学生学会技能操作，因此作为电气技术专业必修课的PLC技术所需要的实训设备就必须满足学生的实训要求，确保实训学生一人一个工位。在这一前提下，我们提出设计开发适合学校学生实训特点的PLC实训平台。
现有的PLC实验设备并不能达到我们的实训要求，如一些实验教仪公司生产的PLC实验设备，PLC的输入输出点设计得不规范，很容易造成设备的损坏。一旦设备损坏，维修很不方便，而且费用比较高。另外学生在设备上只能进行一些实验操作，不能进行接线训练，更不能规范学生对PLC接线的工艺要求。因此，要满足学生的实训要求，就需要我们自己设计制作PLC实训台。由于天煌科技有限公司有比较成熟的实训设备制作工艺，因此学校选择与天煌公司合作的方式设计制作实训台，具体方式是，学校负责实训装置的设计与安装，实训工作台由天煌公司按学校的设计参数要求制作。
一、装置设计特点
实训设备主要采用继电器隔离的方式，将交流220V的电压与PLC的输出点（Y点）进行隔离，从而达到保护PLC内部继电器的功能。在这里我们主要考虑，是用PLC本身24V直流电源驱动隔离电路板工作，还是要另外设计一个开关电源来驱动隔离电路板工作。假设用PLC自带24V直流电源来驱动继电器工作，那么它的输出COM点很可能会与外部工作电压的COM连在一起。如果是这样的话，一旦学生将电路接错，就很容易将PLC的24V直流电源烧坏。基于此，笔者认为应在外部重新设计一个24V的直流开关稳压电源，用它来驱动隔离电路板工作，这样容易出现的安全隐患就可以消除了。
电路原理图的设计。以三菱FX-2N系列为例，在它的输出点（Y点）设计一块隔离板，用以保护PLC内部设备。设计思路是，输出点用24V的直流继电器进行隔离。在Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27之间采用24个24V的直流继电器进行隔离，隔离工作电压由24V的开关稳压电源提供，原理图如下图所示。
图 输出点隔离电路
电路中的三个模块分别是FX-2N系列的24个输出点Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27。我们将这部分改成用外部的24个直流继电器控制，它的驱动电源就是24V的直流开关电源。此电路图下面的三个模块是24个继电器的常开触点。它的工作原理是，当PLC有输出时，先接通外部的继电器，由外部继电器的触点与工作电压相连接。这样做的好处是避免工作电压直接与PLC内部触点连接，可以有效保护PLC，延长PLC的使用寿命，方便设备维护。笔者主要用ProtelDxp电路制作软件进行电路的设计，并作好印刷电路板图，委托厂家制板。对于开关电源，考虑高温对电路的影响，笔者设计时提高了开关电源的负载能力，加大了散热装置。
二、技术性能
工作台主电路工作电压380V，PLC控制电路工作AC电压220V、DC电压24V。
稳压电源的主要参数为：AC输入电压220V，DC输出电压24V，额定输出电流6A。
工作环境：温度-10℃～40℃，相对湿度
装置容量：
外形尺寸：1350mm×650mm×700mm；支架为L形支架，800mm×700mm。
三、实训台的基本配置
实训台的基本配置见下表。
实训台基本配置表
序号 实训器材 数量 规格
1 三相断路器 1 380V
2 单相断路器 1 220V
3 熔断器 6 3A
4 热继电器 2 JR36
5 交流接触器 6 AC220
6 开关电源 1 24V
7 隔离板 1 24V
8 接线端子 1 JX-1015
9 单相插头 1 单相，220V
10 FX2N系列PLC 1 FX2N-48MCR
11 指示灯 8 AC220V，DC24V
12 按钮 8 可自定
13 导线走线槽 BVR 0.5mm2
14 电动机 2 三相异步电动机 双速电动机
四、实训项目
实训项目可以完成中、高级维修电工PLC考核项目的技能操作。
在整个设备的安装与制作过程中，让学生参与其中，这样既能提高学生对PLC的认识，也能增强学生的实际动手能力。
2012年10月，新的实训设备投入到学生的实训教学中，经过一个学期左右的使用证明，该实训装置的设计合理。从投入使用到学期结束，实训设备没有出现任何问题，一直能够保证教学的正常使用。由于新的实训设备是与厂家合作制造的，所以实训设备的外观更加漂亮、设计更加合理。
该实训装置采用了开关电源进行PLC输出点的隔离，可以使PLC的工作更加稳定可靠，解决了在PLC实训过程中由于输出点接线错误而造成设备损坏的问题。同时对PLC的COM点做了改动，由原先复杂的5个COM点，改成现在的3组输出，3个COM点。这样的实训设备电路简单，比较适合学生的特点，使他们更容易掌握，提高了实训效果。
