带保护功能的宽输入电压手机电源适配器电路设计
摘 要随着当今社会的电子器件的发展，特别是各种便携、移动式小型用电器的增多，开关电源具有的高效转換效率，适应输入电压范围宽，输出电压稳定，体积小、重量轻等一系列优点，成为主流的电源变換电路，得到了广泛的应用和推广。本文基于Buck模式开关电源电路，在宽电压输入条件下，设计带输出保护、直流电压稳定在5V，功率为5W，且纹波电压小于10mV的手机充电适配器电路。通过对开关电源基本原理和特点的学习，较好地理解脉宽调制技术（PWM）在开关电源中的作用。根据系统的性能要求，设计了一个完整的应用电子线路图。并对电路各部分工作原理，波形和数据等，进行了分析论述。最终完成符合要求的手机充电适配器的设计工作。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2课题意义 1
1.2.1线性电源的概述 1
1.2.2线性电源和开关电源各自的优缺点 1
1.3当今我国和国外的研究状况 2
1.3.1手机电源适配器的前景发展 2
1.3.2本课题在国内外的研究现状 2
第二章 手机电源适配器的基本原理及降压变压器的介绍 4
2.1 电源适配器的基本工作原理 4
2.2.PWM开关稳压电源的工作原理 4
2.2.1典型的PWM控制电路 4
2.2.2 PWM发生器输入和输出信号时序波形 5
2.2.3PWM发生器的几个重要参数 5
2.2.4 PWM在开关电源中的作用 5
2.3 降压型DC/DC的基本原理 5
2.4降压型变换器 7
2.4.1 手机电源适配器对电子变压器的要求 8
第三章 带保护功能的宽输入电压手机充电适配器的设计 9
3.1电路的设计方案思路 9
3.2 电路设计中稳压管作用 9
3.3降压电路（主电路）设计 9
3.3.1MP2307dn芯片 9
3.3.2输出电压值的计算 11
3.3.3输出电容的选择 11
3.3.4电阻的选择 11
3.3.5输入电容的选择 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
3.4手机电源适配器的可靠性设计 12
3.4.1模块电源的分类及各自优缺点 12
3.4.2模块电源的设计规则 12
第四章 电路板的设计与制作 13
4.1手机充电适配器成品图和降压实物图 13
4.2降压电路的焊接和遇到的问题 14
4.3调试电路中变压器的选择参数和性能 14
第五章 实验结果分析 15
5.1 降压电路中的数据分析 15
5.2分析数据结果 16
第六章 总结 17
6.1设计结果 17
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
第一章 绪论
1.1课题背景
通过电子开关器件，来实现开关电源，在手机充电适配器上的广泛应用。在汽车、轮船等运输工具中，提供的电源由本身发电机产生，一般为直流，且输出电压值受发电系统容量、负荷变化等因素影响，供电电压质量较差，电压的稳定性、波动范围及噪声干扰较大，不利于用户的移动电器的供电接入和良好使用。 为了大大减少噪声干扰等意外情况，输出电压是可以通过调节脉冲宽度来调节脉冲频率进行补偿。这样电网电压转变较大时，开关电源能够确保具备很稳固的输出电压。
开关电源在家用电器，便携式电子器件中有多元化的应用，能够产生不可多得的作用。与此同时极大促成了开关电源的发展，。近几年开关电源的种类和扩大如雨后春笋般不断涌现出来。从事这一方面的开发人员也日益剧增。
常见的开关电源按激励方式划分：
（1）他激式开关电源电路由PWM驱动信号控制与驱动电路。
（2）自激式开关电源电路具有成本低，转换效率高但不便于控制。
按调制的方法分：
（1）宽调制型开关电源电路：PWM的启动信号频率维持稳定，改变占空比来实现输出电压大小的调制和掌控。
（2）制型开关电源电路：PFM驱动信号的占空比保持不变，通过改变振荡器的振荡频率来实现调节稳定输出电压幅度的目的。
（3）混合型的开关电源式电路：调节PWM启动信号以此来实现稳定输出电压幅度。
DC/DC变换的过程是将直流电压转变成为另一种不变或可调的直流电压。它的输出电流隔离允许多个变化器串联连接，以便产生非标准电压电平。总输出电流不超过最大输出电压的各个变换器的负输出连接完成。因此，必须使用滤加滤波器。DC/DC变换器是一种会产生噪声的器件。在设计，选择器件时，应选用采用脉冲调频或固定频率的变换器，固定频率变换器则因其频率固定能最大简化滤波器设计。
1.2课题意义
1.2.1线性电源的概述
很高的电压在线性变压器的作用下为了减少它们的电压，需要经过线性稳压器，整流电路，最终在输出端得到一个很稳定的电压直流和相对满足我们需要的直流电压。滤波电路在输出电压的时候我们为了确保它得到一个很小的电压，就需要降低电路的交流电压，为了让滤波电路更好的和整流电路相连。在日常生活中的小功率应用电路中，通常使用滤波电路这样它的交流电源就变成了直流电源，而且它的电压也变得很小。并且这样电压的输出就是持续稳定的，储存能量的作用得到了很好的发挥。
1.2.2线性电源和开关电源各自的优缺点
开关电源为了出现一组或者多组的电压，我们会设计自己需要的变压器将直流电转变成频率很高的交流电。线性电源为了输出很精确的直流电压，一定要通过电压反馈装置来调整电压。
要想转变成为高频交流电，它的变压器开关要设计的很小，散热性能好并且造价成本低，所以它比50HZ的如果不将50HZ的功能效率要高得多。如果不改变高频率50Hz的交流电。开关变压器也失去了原来的意思，有点特殊。
在工作的方式中，线性功率器件通常处于工作状态，通常一半的工作效率。他是一个很好的线性电源也不错。整流输出直流电压的线性电源必须用来改变降压。这样它的体积很大，效率低、热量也大。它的好处是能够抵挡外界的干扰可以适用在各种放大器上，因为它的纹波小，调整率好。
从其主要特点上看：线性电源稳压器需要很高的效率，散热量也小。并且忽略了很大的变压器。但是它的稳压二极管要连接稳定的输出端以此来进行改进。此外，开关管的工作会发生大的脉冲干涉，而且要求它的串联磁珠也得到了改进。对于功率效率和安装体积的要求，对于局部电源的要求比较好，对于电磁干扰和功率纯度的要求，对于局部（如电容式泄露检测）的使用比线性电源供电。此外，当电路需要隔离现在大多数DCDC在隔离电源（直流部分从其工作原理开关电源）。
1.3当今我国和国外的研究状况
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2课题意义 1
1.2.1线性电源的概述 1
1.2.2线性电源和开关电源各自的优缺点 1
1.3当今我国和国外的研究状况 2
1.3.1手机电源适配器的前景发展 2
1.3.2本课题在国内外的研究现状 2
第二章 手机电源适配器的基本原理及降压变压器的介绍 4
2.1 电源适配器的基本工作原理 4
2.2.PWM开关稳压电源的工作原理 4
2.2.1典型的PWM控制电路 4
2.2.2 PWM发生器输入和输出信号时序波形 5
2.2.3PWM发生器的几个重要参数 5
2.2.4 PWM在开关电源中的作用 5
2.3 降压型DC/DC的基本原理 5
2.4降压型变换器 7
2.4.1 手机电源适配器对电子变压器的要求 8
第三章 带保护功能的宽输入电压手机充电适配器的设计 9
3.1电路的设计方案思路 9
3.2 电路设计中稳压管作用 9
3.3降压电路（主电路）设计 9
3.3.1MP2307dn芯片 9
3.3.2输出电压值的计算 11
3.3.3输出电容的选择 11
3.3.4电阻的选择 11
3.3.5输入电容的选择 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
3.4手机电源适配器的可靠性设计 12
3.4.1模块电源的分类及各自优缺点 12
3.4.2模块电源的设计规则 12
第四章 电路板的设计与制作 13
4.1手机充电适配器成品图和降压实物图 13
4.2降压电路的焊接和遇到的问题 14
4.3调试电路中变压器的选择参数和性能 14
第五章 实验结果分析 15
5.1 降压电路中的数据分析 15
5.2分析数据结果 16
第六章 总结 17
6.1设计结果 17
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
第一章 绪论
1.1课题背景
通过电子开关器件，来实现开关电源，在手机充电适配器上的广泛应用。在汽车、轮船等运输工具中，提供的电源由本身发电机产生，一般为直流，且输出电压值受发电系统容量、负荷变化等因素影响，供电电压质量较差，电压的稳定性、波动范围及噪声干扰较大，不利于用户的移动电器的供电接入和良好使用。 为了大大减少噪声干扰等意外情况，输出电压是可以通过调节脉冲宽度来调节脉冲频率进行补偿。这样电网电压转变较大时，开关电源能够确保具备很稳固的输出电压。
开关电源在家用电器，便携式电子器件中有多元化的应用，能够产生不可多得的作用。与此同时极大促成了开关电源的发展，。近几年开关电源的种类和扩大如雨后春笋般不断涌现出来。从事这一方面的开发人员也日益剧增。
常见的开关电源按激励方式划分：
（1）他激式开关电源电路由PWM驱动信号控制与驱动电路。
（2）自激式开关电源电路具有成本低，转换效率高但不便于控制。
按调制的方法分：
（1）宽调制型开关电源电路：PWM的启动信号频率维持稳定，改变占空比来实现输出电压大小的调制和掌控。
（2）制型开关电源电路：PFM驱动信号的占空比保持不变，通过改变振荡器的振荡频率来实现调节稳定输出电压幅度的目的。
（3）混合型的开关电源式电路：调节PWM启动信号以此来实现稳定输出电压幅度。
DC/DC变换的过程是将直流电压转变成为另一种不变或可调的直流电压。它的输出电流隔离允许多个变化器串联连接，以便产生非标准电压电平。总输出电流不超过最大输出电压的各个变换器的负输出连接完成。因此，必须使用滤加滤波器。DC/DC变换器是一种会产生噪声的器件。在设计，选择器件时，应选用采用脉冲调频或固定频率的变换器，固定频率变换器则因其频率固定能最大简化滤波器设计。
1.2课题意义
1.2.1线性电源的概述
很高的电压在线性变压器的作用下为了减少它们的电压，需要经过线性稳压器，整流电路，最终在输出端得到一个很稳定的电压直流和相对满足我们需要的直流电压。滤波电路在输出电压的时候我们为了确保它得到一个很小的电压，就需要降低电路的交流电压，为了让滤波电路更好的和整流电路相连。在日常生活中的小功率应用电路中，通常使用滤波电路这样它的交流电源就变成了直流电源，而且它的电压也变得很小。并且这样电压的输出就是持续稳定的，储存能量的作用得到了很好的发挥。
1.2.2线性电源和开关电源各自的优缺点
开关电源为了出现一组或者多组的电压，我们会设计自己需要的变压器将直流电转变成频率很高的交流电。线性电源为了输出很精确的直流电压，一定要通过电压反馈装置来调整电压。
要想转变成为高频交流电，它的变压器开关要设计的很小，散热性能好并且造价成本低，所以它比50HZ的如果不将50HZ的功能效率要高得多。如果不改变高频率50Hz的交流电。开关变压器也失去了原来的意思，有点特殊。
在工作的方式中，线性功率器件通常处于工作状态，通常一半的工作效率。他是一个很好的线性电源也不错。整流输出直流电压的线性电源必须用来改变降压。这样它的体积很大，效率低、热量也大。它的好处是能够抵挡外界的干扰可以适用在各种放大器上，因为它的纹波小，调整率好。
从其主要特点上看：线性电源稳压器需要很高的效率，散热量也小。并且忽略了很大的变压器。但是它的稳压二极管要连接稳定的输出端以此来进行改进。此外，开关管的工作会发生大的脉冲干涉，而且要求它的串联磁珠也得到了改进。对于功率效率和安装体积的要求，对于局部电源的要求比较好，对于电磁干扰和功率纯度的要求，对于局部（如电容式泄露检测）的使用比线性电源供电。此外，当电路需要隔离现在大多数DCDC在隔离电源（直流部分从其工作原理开关电源）。
1.3当今我国和国外的研究状况
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