1、信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文) 题目:基于 IR2161 的电子变压器设计专 业: 通信技术 班 级: 通技 07-1 学 号: 姓 名: 指导教师: 二 九年十二月二十四日四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）目 录摘 要 .1绪 论 .2第 1 章 总体方案设计 .31.1 方案提出 .31.2 方案论证 .3第 2 章 参数计算和元件选择 .62.1 输入电源整流滤波电路 .62.2 IR2161 芯片电路 .62.3 变压电路 .10第 3 章 制作与调试 .123.1 印制电路图 .123.2 制作调试注意事项 .12总 结 .13致 谢 .14参考文献 .1
2、5附录 1 电路原理图 .16附录 2 PCB 版图 .17附录 3 元器件明细表 .18四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 0 页摘 要我们身边的小型电子产品用的变压器大部分都是电子变压器，如：手机的充电器、照明光源、电视机、VCD 机、DVD 机、电磁炉里的电源以及电脑里的电源等等。电子变压器具有无噪音、自身耗能低、电压适应范围广等许多优点。电子变压器的广泛应用得益于科技的进步，电子元件成本的降低。在以前无论是直流变压器还是交流变压器，都要使用由软磁磁芯制成的电子变压器，所以以前的电子产品都非常笨重，而现在的家用电器都非常轻巧灵便。根据产品的更新速度，我借鉴前人的一些知识对电子变
3、压器进行了改进，以 IR2161 芯片为背景设计出一款功能齐全，成本较低的电子变压器。关键词 变压；节能；IR2161 芯片四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 1 页绪 论随着电子技术的飞速发展，变压器的运用越来越广泛，电子变压器的种类和功能越来越齐全。因此，讨论电源技术与电子变压器之间的关系：主要讨论电源技术对电子变压器的要求，像所有作为商品的产品一样，是在具体使用条件下完成具体的功能中追求最高性价比。有时可能偏重价格和成本，有时可能偏重效率和性能。现在， “轻、薄、短、小 ”成为电子变压器的发展方向，这几种发展方向都是强调降低成本。从总的要求出发，可以对电子变压器得出四项具体要求
4、，即：使用条件、完成功能、提高效率、降低成本。因此，设计研制一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便电子变压器显得十分必要。为了达到以上要求，本设计采用了基于IR2161 芯片电路的电子变压器，该电子变压器功能比较齐全。希望自己能对电子变压器技术进步做一点小小的贡献。四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 2 页第 1 章 总体方案设计1.1 方案提出设计电子变压器之前，先考虑以下几方面的因素：第一，家用小型电器工作电压不能直接使用 220V 市电，必须先经过处理才能使用。不同的电器设备的工作电压不同，所以需变压器作适当处理。第二，我们所设计的变压器能够满足用户需求，能够使生产厂家与消
5、费者达到双赢的目的。第三，制作的电路越简单越好，并要考虑用户安装与使用的方便。第四，应考虑电路安全可靠，并且节约能源。有鉴于此，自己在前人的基础上，总结出如下两种方案：1.电子变压器；2.基于 IR2161 芯片的电子变压器。1.2 方案论证1.2.1 方案一功能描述：本电路输入端接 220V 的市电电压。二极管 构成桥式整流电1D4路把市电变成直流电，由振荡变压器 ，三极管 、 组成的高频振荡电路，将1TR12T脉动直流变成高频电流，然后由输出变压器 TR2对高频高压脉冲降压，获得所需的电压和功率。 为限流电阻，电阻 、电容 和双向触发二极管 构成启动触发1R21C5电路。通过以上分析，总结
6、出电子变压器的系统框图如图 1-1 所示。图 1-1 系统方框图电子变压器的电路原理图如图 1-2 所示。整流滤波 高频振荡 变压电路 输出电路四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 3 页C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10L1TR3D1 D2D3 D4D9D6D7D8R2 R3R4R5R6R7R8 R9R10T1T2T3R1VDRTR1TR2D5R11R12TR4图 1-2 电子变压器电路原理图1.2.2 方案二功能描述：本电路输入端接 220V 的市电电压。二极管 构成整流电路把1D4市电变成直流电，采用集成芯片 IR2161，该集成芯片用于代替上面的高频振荡电路。它将脉动直
7、流变为高频直流，然后由输出变压器 对高频脉冲降压，从而获得所需1T的电压和功率。IR2161 芯片自身附带其它的功能，比如运用在卤素灯的变压器中，其优点有：不需要预热和触发启动时间、无需大容量滤波电容、输出是经隔离的高频低压、安全性好。通过以上分析，总结出基于 IR2161 芯片的电子变压器的系统方框图如图 1-3 所示。图 1-3 系统方框图基于 IR2161 芯片的电子变压器的原理图如图 1-4 所示。整流滤波 IR2161 电路变压电路 输出电源四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 4 页图 1-4 基于 IR2161 的电子变压器电路原理图1.2.3 方案结论方案一的优点：本电
8、路做成的电子变压器容易调节，各种元器件也比较普通，能够变压。但是电子产品的成本比较高，运用在大型的家用电器中的电源变压比较合适。缺点：此种电源电路生产出来的产品不能够占有市场，消耗金属材料，没有满足节约成本的要求。方案二的优点：本电路做成的电子变压器。是基于智能半桥驱动器芯片 IR2161的电子变压器，无需饱和磁环变压器，仅需用少量元器件，则可实现变压功能。鉴于两个方案的比较，为了节约成本、减小实物体积，本次毕业设计选用方案二，即基于 IR2161 芯片的电子变压器。四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 5 页第 2 章 参数计算和元件选择2.1 输入电源整流滤波电路输入电源 220V
9、 的交流电压。电流经过的电压为市电 220V，经过电感 和电LF容 CLF 充电，然后经过四个二极管组成的桥式整流以后得到直流电源。在输入电源经过整流电路以后得到直流电压，但是波动较大仍然不能直接作为电源使用，还需进行再一次滤波，将其中的交流成分滤掉。工作原理:当电容两端电压 升至 时二极管 、 在正向电压作用下工2U21D3作。此时 经 、 向 提供电流，一方面向电容 充电。当 0.066A，故 选择 1N4007 型二极管。mI1D4单元电路如图 2-1 所示：D1IN4007 D2IN4007D3IN4007 D4IN4007 VZ16V/1WRS270/3W+220uF/50VCD33
10、0nF/400VCLF100nF/275VLF3mHRD270/3W图 2-1 桥式整流电路2.2 IR2161 芯片电路2.2.1 IR2161 芯片工作原理在接通市电电压后，桥式整流器通过 的电流除流入 IC 脚 上的启动电流外，RsCV四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 6 页其余的大部分电流对电容 充电。当 IC 脚 上的电压达到启动阈值 11.8V 后，1CVCVIC 开始工作。一旦 IC 启动，由 、 和 组成的电荷泵电路为 IC 脚SNUB1PD2馈送电流。自举二极管 和电容 为 IC 高侧驱动器电路供电。齐纳二极管CVB的作用为分流 IC 过剩电流，以防止 IC 损坏
11、。 IR2161 提供软件启动操作，可以ZD避免浪涌电流产生。IR2161 输出 125kHz 的高频。由于系统中输出高频变压器 初级漏感是固定的，在较高的频率下呈现较高的1T阻抗，初级绕组上的电压较低。致使变压器输出电压较低，电流较小，同时也避免了保护电路被触发。约经 1s 的时间，电路以较低频率运行。在此过程中， IC 脚 3外部电容 上的电压从 0V 增加到 5V。当空载时， =0V，振荡器频率约SDCCSDV60kHz 在最大负载下， =5V，振荡器频率约 30kHz。当输出短路时，电流流过CSDV半桥，被 感测。只要 IC 脚 CS 上电压超过 1V 的门限电平持续 50ms 以上的
12、时间，CSR系统将关闭。如果负载超过最大负载的 50，IC 脚 4 上的电压将超过 0.5V 较低的门坎电压，在经 0.5s 之后，系统将关闭。不论是短路保护还是过载保护，都能自动复位。IR2161 还提供过热关闭功能。当芯片结温超过 135的过温度限制值时，半桥开关将停止工作，以避免 MOSFET 烧坏。单元电路如图 22 所示：RL1KRB222DSIN4007DCP1IN4148 DBIN3947DCP2IN4148CCS1nF/50VCVC C2100nF/25VCSD1nF/50VCB100nFVCC1COM2CSD3CS4VB 8HO 7VS 6LO 5IR2161图 2-2 IR
13、2161 芯片电路2.2.2 的计算CSR在半桥中间点上的电压为 DC 总线电压的 1/2。DC 总线的 电压与 AC 线路MSR的 电压相同，负载上的 电压为 AC 线路的 电压的 50，通过 的电流MS MSRMS CS为负载电流的一半。由于负载呈电阻性，电流波形为正弦包迹，半桥输出占空比为四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 7 页50，在最大负载上 上的峰值电压 =0.4V，通过 的 电流为CSRPKVCSRM(2- 1)()( )()(211RMSACLODRSALODSALMSCVPII中的峰值电流为CS( 2-2)( RSCPKII两端的峰值电压为SV (2- 3)4.0
14、)()( SPCIV从式（2-3 ） 、式（2-4 ）和式（2-5）得到(2- 4)(1.24.0RMSLOADLOADRMSCCS P对于工作在 ( )=220V 交流线路电压下的 PLOAD=100W 的电子变压器，CVS电流感测电阻 值为SR（2-5）31.0214.0WCS2.2.2 芯片介绍IR2161 是国际整流器公司（IR）专为电子变压器而设计的智能控制集成电路。该器件能驱动低压卤素灯。IR2161 把所需功能全部集于单一的 8 引脚 DIP 或 SOIC封装内，从而可有效减少元件数量、简化电路并增强可靠性。IR2161 能适应不断变化的电压、频率及灯管状态，这一特点有助于设计时
15、引入高度可靠的卤素变压器，同时可简化设计和制造过程。该款紧凑的 8 引脚器件配备IR 的强化高压集成电路技术，同时揉合了 600V 半桥驱动器、先进的过载及短路保护电路以及高温关闭和自适应控制技术，可成为除传统的基于自谐振、双极晶体管半桥电路方案以外的另一可靠选择。此外,IR2161 内含以双向晶闸管为基础的标准移相调光器，因而能支持外部调光。相比其它采用分立元件的同类电路，IR2161 能节省两成组件。自适应死区时间控制也是 IR2161 的关键性能，可通过持续软开关来增强变压器的可靠性。IR2161 以 IR 的高压结间隔离 HVJI 集成电路技术为基础。这项专利技术把高压电路从低压电路中分隔出来，将高侧及低侧驱动功能融合于紧凑的
