畢業(yè)設(shè)計(jì)---5wled驅(qū)動(dòng)電源

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目： 5WLED驅(qū)動(dòng)電源 　 </p><p>　　系　　　部： 電子信息工程系 </p><p>　　1、題 目 5WLED驅(qū)動(dòng)電源 </

2、p><p><b>　　2、內(nèi)容要求：</b></p><p>　　（1）用protell99完成電路原理圖繪制，并寫(xiě)出元件清單，購(gòu)買(mǎi)元件。</p><p>　?。?）完成線路板設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）線路板裝配與調(diào)試</p><p>　?。?）完成畢業(yè)大作業(yè)（綜合實(shí)訓(xùn)）正文

3、 </p><p><b>　　3、實(shí)施步驟：</b></p><p>　　1、查閱5WLED驅(qū)動(dòng)電源的資料，約7天時(shí)間。 </p><p>　　2、5WLED驅(qū)動(dòng)電源原理圖的繪制約2天時(shí)間</p><

4、;p>　　3、線路板的設(shè)計(jì)、制作與裝配：</p><p>　?、儆肞rotel 99 SE完成線路板的設(shè)計(jì)，利用熱轉(zhuǎn)印方法制作線路板；約7天時(shí)間。</p><p>　　4、完成樣機(jī)的裝配與調(diào)試，約7天時(shí)間。</p><p>　　5、樣機(jī)的優(yōu)化改版約7天時(shí)間。</p><p><b>　　6、整機(jī)調(diào)試</b><

5、/p><p>　　7. 完成畢業(yè)大作業(yè)（綜合實(shí)訓(xùn)）正文約7天時(shí)間。應(yīng)包括如下內(nèi)容：</p><p>　　(1) 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　(2)各功能電路的描述、電路圖；</p><p><b>　　(3)元件清單 ；</b></p><p>　　(4)線路板的PCB圖；</p>

6、<p>　　(5) 利用熱轉(zhuǎn)印方法制作線路板的過(guò)程；</p><p>　　(6) 電源的裝配與調(diào)試；</p><p>　　(7) 電源實(shí)物照片；</p><p>　　(8) 畢業(yè)大作業(yè)總結(jié)。</p><p><b>　　約為兩天的時(shí)間 。</b></p><p><b>　　

7、三. 主要器件介紹</b></p><p><b>　　TL431 </b></p><p><b>　　1.概述：</b></p><p>　　TL431是一個(gè)高精度的基準(zhǔn)電壓提供芯片。</p><p>　　精密電壓基準(zhǔn)IC TL431是T0—92封裝如圖1所示。其性能是輸出壓連續(xù)可調(diào)

8、達(dá)36V，工作電流范圍寬達(dá)0．1。100mA，動(dòng)態(tài)電阻典型值為0．22歐,輸出雜波低。圖2是TL431的典型應(yīng)用，其中③、②腳兩端輸出電壓V=2．5(R2十R3)V／R3。如果改變R2的阻值大小</p><p><b>　　2.技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　特點(diǎn)：廣泛的探測(cè)范圍高靈敏度／快速響應(yīng)恢復(fù) 優(yōu)異的

9、穩(wěn)定性／長(zhǎng)壽命簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　應(yīng)用: 應(yīng)用于家庭、工廠的可燃性/毒性氣 體泄漏探測(cè)裝置， 適宜于液化氣，丁烷，丙烷，甲烷，酒精，氫氣，煙霧等 的探測(cè)。 </p><p><b>　　規(guī)格：</b></p><p>　　TL431特性及應(yīng)用 </p><p

10、><b>　　許 明 </b></p><p>　　摘 要 介紹可調(diào)分流基準(zhǔn)芯片TL431的特性及其在一些功能電路中的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞 可調(diào)分流基準(zhǔn) 恒流 恒壓 PWM 開(kāi)關(guān)電源 </p><p>　　1 TL431的簡(jiǎn)介 </p><p>　　德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個(gè)有良

11、好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開(kāi)關(guān)電源等等。 </p><p>　　左圖是該器件的符號(hào)。3個(gè)引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽(yáng)極（ANODE）和參考端（REF）。TL431的具體功能可以用如圖1的功能模

12、塊示意。 </p><p>　　由圖可以看到，VI是一個(gè)內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同相端）的電壓非常接近VI（2.5V）時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過(guò)，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過(guò)三極管 圖1 的電流將從1到100mA變化。當(dāng)然，該圖絕不是TL431的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡(jiǎn)單地用這種組合來(lái)代替它。但如果在設(shè)計(jì)、分析應(yīng)用TL431的電路時(shí)，這

13、個(gè)模塊圖對(duì)開(kāi)啟思路，理解電路都是很有幫助的，本文的一些分析也將基于此模塊而展開(kāi)。 </p><p>　　2. 恒壓電路應(yīng)用 </p><p>　　前面提到TL431的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在REF端引入輸出反饋時(shí)，器件可以通過(guò)從陰極到陽(yáng)極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2所示的電路，當(dāng)R1和R2的阻值確定時(shí)，兩者對(duì)Vo的分壓引入反饋，若V o增大，反饋量增大，TL431的

14、分流也就增加，從而又導(dǎo)致Vo下降。顯見(jiàn)，這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時(shí)Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R1=R2時(shí)，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時(shí)必須保證TL431工作的必要條件，就是通過(guò)陰極的電流要大于1 mA 。 </p><p>　　當(dāng)然，這個(gè)電路并不太實(shí)用，但它很清晰地展示了該器件的工作原理

15、在應(yīng)用中的方法。將這個(gè)電路稍加改動(dòng)，就可以得到在很多實(shí)用的電源電路，如圖3，4。 </p><p>　　圖3 大電流的分流穩(wěn)壓電路                圖4 精密5V穩(wěn)壓器 </p><p>　　3.  

16、0; 恒流電路應(yīng)用 </p><p>　　由前面的例子我們可以看到，器件作為分流反饋后，REF端的電壓始終穩(wěn)定在2.5V，那么接在REF端和地間的電阻中流過(guò)的電流就應(yīng)是恒定的。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以將TL431應(yīng)用很多恒流電路中。 </p><p>　　如左圖5是一個(gè)實(shí)用的精密恒流源電路。原理很簡(jiǎn)單，不再贅述。但值得注意的是，TL431的溫度系數(shù)為30ppm/℃，所以輸出恒流的溫度特性要比普通

17、鏡像恒流源或恒流二極管好得多，因而在應(yīng)用中無(wú)需附加溫度補(bǔ)償電路。 </p><p>　　圖5下面就介紹一個(gè)用該器件為傳感器電橋提供恒定偏流的電路，如圖6。 </p><p>　　這是一個(gè)已連成橋路的硅壓傳感器的前級(jí)處理電路。Vref/R2的值應(yīng)設(shè)為電橋工作所必要的恒定電流，該電流值通常會(huì)由傳感器制造商提供。流經(jīng)TL431陰極的電流由R1和電源電壓Vs決定，在應(yīng)用中通常讓它等于橋路電流，但一

18、定要注意大于1mA。 </p><p>　　由于TL431非常易于實(shí)現(xiàn)恒壓或恒流，而且有很好的溫度穩(wěn)定性，因此很適合于儀表電路、傳感器電路等設(shè)計(jì)應(yīng)用</p><p>　　4.    在開(kāi)關(guān)電源上的應(yīng)用 </p><p>　　在過(guò)去的普通開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，通常采用將輸出電壓經(jīng)過(guò)誤差放大后直接反饋到輸入端的模式。這種電壓控制的模式在某些應(yīng)用中

19、也能較好地發(fā)揮作用，但隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今世界的電源制造業(yè)大多已采用一種有類(lèi)似拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方案。此類(lèi)結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)電源有以下特點(diǎn)：輸出經(jīng)過(guò)TL431(可控分流基準(zhǔn))反饋并將誤差放大，TL431的沉流端驅(qū)動(dòng)一個(gè)光耦的發(fā)光部分，而處在電源高壓主邊的光耦感光部分得到的反饋電壓，用來(lái)調(diào)整一個(gè)電流模式的PWM控制器的開(kāi)關(guān)時(shí)間，從而得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓輸出。上圖是一個(gè)實(shí)用的4W開(kāi)關(guān)型5V直流穩(wěn)壓電源的電路。該電路采用了此種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并同時(shí)使用了TOPSw

20、itch技術(shù)。圖中C1、L1、C8和C9構(gòu)成EMI濾波器，BR1和C2對(duì)輸入交流電壓整流濾波，D1和D2用于消除因變壓器漏感引起的尖峰電壓，U1是一個(gè)內(nèi)置MOSFET的電流模式PWM控制器芯片，它接受反饋并控制整個(gè)電路的工作。D3、C3是次極整流濾波電路，L2和C4組成低通濾波以降低輸出紋波電壓。R2和R3是輸出取樣電阻，兩者對(duì)輸出的分壓通過(guò)TL431的REF端來(lái)控制該器件從陰極到陽(yáng)極的分流。這個(gè)電流又是直接驅(qū)動(dòng)光耦U2的發(fā)光部分的。那

21、么當(dāng)輸</p><p>　　關(guān)于TL431并聯(lián)電容器的方法</p><p>　　穩(wěn)壓二極管在電路中工作時(shí)，其自身會(huì)產(chǎn)生一種不規(guī)則的周期性噪聲，這種不規(guī)則的噪聲稱(chēng)為齊納噪聲。盡管齊納噪聲的電平不高，但它卻是影響穩(wěn)壓二極管輸出特性的重要原因之一。為了減小穩(wěn)壓二極管的輸出噪聲，可用一只電容器與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)使用，這樣，并聯(lián)的電容就可以吸收穩(wěn)壓二要管的齊納噪聲，以改善穩(wěn)壓二極管的輸出特性。另外，并

22、聯(lián)在穩(wěn)壓二極管上的電容還可以吸收電源的紋波，使得穩(wěn)壓二極管的輸出電壓更加平穩(wěn)。其次，當(dāng)穩(wěn)壓二極管與電容并聯(lián)使用時(shí)，由于電容的充電作用，會(huì)使穩(wěn)壓二極管輸出電壓的建立時(shí)間增加，使輸出電壓緩慢地上升，不過(guò)，這僅是接通電源瞬間的情況。正常工作時(shí)，穩(wěn)壓二極管的輸出電壓是完全穩(wěn)定的。 </p><p>　　用這種方法的好處是：在接通電源的瞬間，穩(wěn)壓二極管的輸出電壓不會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象，同時(shí)也起到了一定的開(kāi)機(jī)延時(shí)作用，改善了過(guò)渡特

23、性。既然穩(wěn)壓二極管和電容并聯(lián)有這么多的好處，而TL431的使用和穩(wěn)壓二極管的使用又十分相似，所以TL431是可以與電容并聯(lián)使用的，且TL431與電容并聯(lián)使用時(shí)同樣有許多好處。但是，當(dāng)TL431與電容并聯(lián)，其選用的容量值不適合時(shí)，有時(shí)不但起不到好的作用，反而會(huì)產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，這是因?yàn)榱鬟^(guò)TL431的電流和電容的容量有一定的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，如果用容量為０．０１～３μＦ的電容器并聯(lián)在TL431上，很有可能使TL431產(chǎn)生振蕩，因此，當(dāng)TL431

24、與電容并聯(lián)使用時(shí)，應(yīng)使TL431并聯(lián)的電容器值大于３μＦ或小于０.０１μＦ，對(duì)此必須引起注意。 </p><p>　　光耦是對(duì)輸入、輸出電信號(hào)起到隔離作用</p><p>　　光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、

25、隔離的作用。</p><p>　　由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力.</p><p><b>　　1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　以六腳光耦TLP641J為例，說(shuō)明其原理。</p>

26、<p><b>　　工作原理</b></p><p>　　一個(gè)光控晶閘管（photo-thyristor）耦合（couple to）一個(gè)砷化鎵（gallium arsenide）紅外發(fā)光二極管（diode）組成。左邊1和2腳是發(fā)光二極管，當(dāng)外加電壓后，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，以此來(lái)觸發(fā)光控晶閘管。光控晶閘管的特點(diǎn)是門(mén)極區(qū)集成了一個(gè)光電二極管，觸發(fā)信號(hào)源與主

27、回路絕緣，它的關(guān)鍵是觸發(fā)靈敏度要高。光控晶閘管控制極的觸發(fā)電流由器件中光生載流子提。光控晶閘管陽(yáng)極和陰極間加正壓，門(mén)極區(qū)若用一定波長(zhǎng)的光照射，則光控晶閘管由斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)。為提高光控晶閘管觸發(fā)靈敏度，門(mén)極區(qū)常采用放大門(mén)極結(jié)構(gòu)或雙重放大門(mén)極結(jié)構(gòu)。為滿足高的重加電壓上升率，常采用陰極發(fā)射極短路結(jié)構(gòu)。小功率光控晶閘管常應(yīng)用于電隔離，為較大的晶閘管提供控制極觸發(fā)；也可用于繼電器、自動(dòng)控制等方面。大功率光控晶閘管主要用于高壓直流輸電。</p&

28、gt;<p><b>　　引腳排序圖</b></p><p>　　當(dāng)1和2腳加上5V以上電源后，就能使發(fā)光管發(fā)光，驅(qū)動(dòng)光控晶閘管進(jìn)入通態(tài)，此時(shí)，5和4腳構(gòu)成一個(gè)電阻，阻值大約為10K。當(dāng)1和2不加電壓時(shí)，則4和5可以看成一個(gè)無(wú)窮大的電阻</p><p>　　5W驅(qū)動(dòng)電源元件清單</p><p>　　5W驅(qū)動(dòng)電源電路原理圖</

29、p><p><b>　　PCB圖</b></p><p><b>　　PCB板3D圖</b></p><p>　　6. 利用熱轉(zhuǎn)印方法制作PCB板的過(guò)程</p><p>　　（1）將PCB圖打印于油印紙中</p><p>　?。?）將PCB圖反印于檫亮洗凈的敷銅板上</p&

30、gt;<p>　?。?）再放入LR-2W8B型（溫度約180度）制版機(jī)中轉(zhuǎn)印</p><p>　?。?）自然冷卻后再放入三氯化鐵溶液中腐蝕</p><p>　?。?）腐蝕完全后于鉆孔機(jī)上鉆孔</p><p>　　（6）將表面的炭膜用砂紙檫掉后涂上松脂水</p><p>　?。?）安裝元件并焊接</p><p&

31、gt;<b>　　調(diào)試過(guò)程結(jié)果</b></p><p><b>　　10.設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。這次的設(shè)計(jì)是我們大學(xué)的告別之作，我們下了功夫，也趁機(jī)學(xué)最后一點(diǎn)東西。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)

32、發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 </p><p&

33、gt;　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我們的同學(xué)。 </p><p>　　我們的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了

34、，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我們認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 </p><p>　　在此要感謝我的指導(dǎo)老師***對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)上網(wǎng)查詢、與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我們懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)