1、济南大学毕业设计- -摘 要越来越多的电器产品充斥在我们生活的每个角落，我们对于电器产品的依赖程度也越来越深了。随之产生的问题也越来越突出。而电器产品的使用离不开驱动设备。驱动电源日益成为人们关注的对象，对于驱动电源的研究也开始更专业化，更科学化，更人性化。我们研究开关型驱动电源设计与分析能够学习驱动电源的设计方法和性能指标设计方法、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。其研究意义是：现在电子设备中使用的直流驱动电源有两大类：线性驱动电源和开关型驱动电源。线性驱动电源又称串联调整式驱动电源。他稳压性能好，输出纹波很小，缺点是需要体积和重量都比较大的工频变压器。开关型驱动电源效率高，体积小
2、，重量轻，缺点是输出的纹波及产生的电磁干扰比较大。本设计的研究意义在于针对线性驱动电源，只是对普通驱动电源进行一些增加，使驱动电源更智能化且更安全。关键词：驱动电源 电子设备 电路济南大学毕业设计- I -ABSTRACTMore and more electrical appliances flooded in every corner of our lives ,we are increasingly depended for electrical products deep. With resulting more and more serious problem. Electrical
3、 product without the use of voltage driving device. Drive power supply is increasingly becomingly the object of attention ,for drive-voltage source research started more professional, more scientific, more human. We research design and analysis of switch drive-voltage source to learning methods and
4、performance testing methods of drive power supply design, practice skills, improve the ability to analysis and solve practical problems.The significance of which is: in modern electronic equipment use DC power supply has two broad categories: liner drive power supply and switch drive-voltage power s
5、upply. Linear drive-voltage source also known as in-line adjustment drive power supply. Its regulator performance ,output ripple is small disadvantage is the need to use the seize and weight are large power frequency transformer, high efficiency switch drive-voltage power supply, small size light we
6、ight disadvantage is sharp spread of electromagnetic interference of output is relatively large. Study on the significance of this design is that for linear drive power supply, just to increase the General driver , drive-voltage power supply is more intelligent and more secure.Key words：drive power
7、supply electronic equipments a circuit 济南大学毕业设计- II -目 录摘要.IABSTRACT.II1 前言. . 11.1 本课题研究的目的和意义 .21.2 国内外研究现状及趋势. .31.3 本文需要解决的问题及研究工作.41.3.1 明确 PWM 驱动电源的原理.41.3.2 完成相应功能的控制、驱动电路.52 PWM 控制电源的工作原理.52.1 立体显示原理 52.2 立体显示设备. .63 3D 眼镜控制、驱动电路的分析与设计.103.1 3D 眼镜的分类和各自的优缺点.103.1.1 线性偏振光 3D 眼镜.103.1.2 被动式圆偏振
8、技术眼镜.113.1.3 液晶快门 3D 眼镜 .123.2 VGA 接口.133.3 3D 眼镜控制、驱动电路的各个模块.143.3.1 电源模块.153.3.2 场同步信号的提取.153.3.3 信号输出模块.163.3.4 时分式液晶 3D 眼镜接收模块.18结论.22济南大学毕业设计- III -参考文献.23致谢.24附录.25济南大学毕业设计- 0 -1 前言电源 din yun power supply;power source 电源是提供电压的装置。 把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。发电机、电池本身并不带电，它的两
9、极分别有正负电荷，由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的)，电荷导体里本来就有，要产生电流只需要加上电压即可，当电池两极接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去，当电荷散尽时，也就荷尽流(压 )消了。干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。直流稳定电源按习惯可分为化学电源，线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型： 化学电源：我们平常
10、所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类，各有其优缺点。随着科学技术的发展，又产生了智能化电池；在充电电池材料方面，美国研制人员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放电时间长，多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。 线性稳定电源：线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。而且由于变压器工作在工频（50Hz)上,所以重量较大。该类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳定电源又有很多
11、种，从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流（双稳）电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。 开关型直流稳压电源：与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源，它的电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态；开关电源因此而得名。开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠；缺点相对于线性电源来说纹波较大（一般1%VO(P-P),好的可做到十几 mV(P-
12、P)或更小)。它的功率可自几瓦几千瓦均有产品。受益于电子电力技术的发展以及国内电子市场对电源类产品需求的平稳增长，济南大学毕业设计- 1 -近年来，中国的电源产业规模巨大。据估计，AC-DC 电源领域，中国消耗的电源产品占全球总消耗量的 90%以上；DC-DC 电源领域，中国消耗的电源产品占全球总消耗量的 65%-70%。电源要给各种负载供电，每种负载都有自己的特性。电源的负载特性能反映输出电压与负载的关系。从设计的角度看，电源与负载之间存在一种“供需”关系。一方面，电源要为负载提供稳定的电压（或电流、功率） ，另一方面，负载对电源也提出了特殊的要求。因此，设计人员必须了解各种负载特性，才能设
13、计出与负载相匹配的电源。电源常见的负载有两大类：通常情况下，一般把带电感参数的负载，即符合电压超前电流特性的负载，称为感性负载。通俗地说，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多（大约在 3-7 倍）的启动电流。例如，一台在正常运转时耗电 150 瓦左右的电冰箱，其启动功率可高达 1000 瓦以上。此外，由于感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生反电动势电压，这种电压的峰值远远大于车载交流供电器所能承受的电压值，很容易引起车用逆变器的瞬时超载，影响逆变器的使用寿命。因此，这类电器对供电波形的需要较
14、高。容性负载：和电源相比，负载电流超前负载电压一个相位差，此时负载为容性负载（如补偿电容负载） 。 电路中类似电容的负载，可以使电流超前电压降低电路功率因数。1.1 本课题研究的目的和意义自从人类有了电之后，各行各业都因为有了电而飞速发展，并出现了无数新型产业，直至今日，电已经在我们的日常生活中不可或缺。但是变电站输送给我们用户的是 380/220V 交流电，为了使人们的生活更加便利，电器都朝微型化发展，随着人类用电量的增加，电器又要功率低，所以将 380/220V 高压变成较小，并能安全可靠地提供给各类不同小电器的小电源已经受到电器行业的重视。近几年，小电源的市场已经扩大，技术也将慢慢趋于成
15、熟。经济活动已经到了已经到了工业经济时代，并正在转入高新技术产业迅猛发展时期。稳压电源是电子技术常用的仪器设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域，是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行实验作和科学研究所不可缺少的电子仪器。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多, 但均存在以下二个问题 : 1) 输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围
16、内改变时,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加 , 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。2) 稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。从上面我们能看出传统的直流稳压电源已经不能满足现在需要，但是在各类电子设备和一些家用电器中，通常又都需要电压稳定的直流电源供电。而在我们实际生活中电源往往都是由 220V 的交流电网供电，那么这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。其中滤波器用于滤整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶
17、体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用济南大学毕业设计- 2 -作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。然而传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损。而基于 PWM 控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足，并且与传统稳压电源相比，具有作方便、电压稳定度高的特点。它的纹波电压低，电压调节精确，故障率低、使用寿命长。在学习完模拟电子技术基础 、 数字电子技术基础 、 电路与系统等教材之后为了把所学的知识学以致用，从而开始研究此课题已考核学习成果以及
18、锻炼动手能力。此次设计的系统主要是用 PWM 来实际的控制。因此这次设计的主要意义在于通过此次毕业设计了解 PWM 技术的现在和将来以及它在现实的工业控制中的应用情况，在什么样的情况下，如何的选择所用器件的型号，等等这些工作都将是我们今后在实际的工作中所要遇到的非常实际的问题。1.2 国内外研究现状及趋势随着科学技术的迅速发展，人们对物质需求也越来越来高，特别是一些高新技术产品。电源作为当今人们生活中普遍存在的电子商品，从上世纪九十年代末起便迅速发展。随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。从 80年代的第
19、一代分布式供电系统开始转向到 20 世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战。PWM 开关电源已有几十年的发展历史。1955 年发明的自激推挽式晶体管单变压器直流变换器，率先实现了高频转换控制功能。1957 年发明的自激推挽式双变压器、1964 提出的无工频变压器式开关电源设计方案，有利地推动了开关电源技术进步。1977 年脉宽（PWM）控制器集成电路问世，1944 年单片开关电源的问世，为开关电源的推广和普及创造了条件。与此同时，开关电源的频率也从最初的 20KHE 提高到几百千赫兹至几兆赫兹。目前，开关电源正朝着功效节能，安全环保，短、小、轻
20、、薄的方向发展。各种新技术、新工艺和新器件如雨后春笋，不断的问世，开关电源的应用也日益普及。PWM 电源产品发展方向：开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为 AC/DC 和 DC/DC 两大类，DC/DC 变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但 AC/DC 的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外，开关电源的
21、发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT 和 MOSFET。SCR 在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR 驱动困难，开关频率低，逐渐被 IGBT 和 MOSFET 取代。PWM 电源技术发展动向：开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn/Zn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁济南大学毕业设计- 3 -通密度（Bs)下获
22、得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。 SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的 PWM 开关技术进行创新，实现 ZVS、ZCS 的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成 N1 冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必
23、将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。开关电源的发展和趋势1955 年美国罗耶（GH.Roger) 发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957 年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，年美国 开关电源科学家们提出取消工频
24、变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了千赫的开关电源。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的kHz、用制成的kHz 电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影
25、响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用 R-C 或 L-C 缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对 1MHz 以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆 Hz 的变换器的实
26、用化研究。1.3 本文需要解决的问题及研究工作本文用 PWM 调制技术，确定系统功能和结构图，设计基准信号源、采样比较放大、振荡驱动、变压器升压等模块，完成用于可变负载的具有特定波形输出、输出幅度可以调整的驱动电源电路，并通过仿真测试验证。本课题的主要工作如下:济南大学毕业设计- 4 -1.3.1 明确 PWM 开关电源的原理（1）查阅资料，明确本课题的背景、意义，了解感性或容性负载对驱动电路工作的影响，理解常用驱动电源的工作原理、结构和采用的主要技术。（2）掌握 PWM 调制电压调整电路的工作原理、电路结构；以 PWM 调制技术为主，设计包含基准信号源、采样比较放大、振荡驱动、变压器升压等模块。1.3.2 完成相应功能的控制、驱动电路（1）主要研究基准信号源、采样比较放大、振荡驱动、变压器升压等模块的实现形式。（2）最后完成相应功能的 PWM 驱动电路的设计，并分析其技术性能，为相关产品的开发和生产提供技术依据。济南大学毕业设计- 5 -2 PWM 驱动电源的工作原理2.1
