一款能满足能源之星要求的120W医用电源适配器研制

论文摘要

医用电源适配器要求高可靠性、安全、低对地和人体漏电流。高可靠性体现在所选的拓扑结构和设计带来的无故障平均工作时间,安全、低对地和人体漏电流体现在电源适配器采取各种保护措施,不会造成对使用者尤其病人的电击。另外,目前电源适配器的趋势是低成本、小体积、环保、节能。世界上许多国家包括中国提出了对电源适配器平均效率和空载损耗的要求,即满足能源之星。能源之星有四个等级,随着时间往后推移,要求的等级越高。本文首先简要介绍何谓医用电源适配器,然后介绍医用电源适配器的特点和能源之星目前各种等级的要求。第二章回顾了几种成熟的拓扑结构并分析了它们的优缺点,从中选择了目前很流行的准谐振反激式。第三章和第四章推导了准谐振反激式相关的功率因数校正电路电感和主变压器的设计公式。同时也讨论相关的控制电路、过流保护电路、电磁兼容、安规设计。最后给出了一款120W满足能源之星医用电源适配器的方案。并根据以上所推公式进行设计计算,并做出了相应的面包板,实际测试了各种关键的参数。实验证明所推公式的正确性和方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 何谓电源适配器
• 1.2 医用适配器和通用适配器的区别
• 1.2.1 何谓能源之星
• 1.3 电源适配器的未来发展方向
• 1.4 本论文的内容简介和目的
• 1.4.1 本论文主要内容
• 1.4.2 本论文研究目的
• 第二章 方案选折
• 2.1 反激式电路
• 2.1.1 准谐振式反激式变换器
• 2.2 正激式电路
• 2.2.1 一般正激式
• 2.2.2 改进正激式
• 2.3 半桥式电路
• 2.4 全桥式电路
• 2.5 几种拓扑比较
• 2.6 所选方案的优缺点
• 第三章 方案原理性设计
• 3.1 何谓准谐振工作方式
• 3.2 相关公式推导
• 3.3 所推核心公式验证
• 3.4 反激式变压器的设计
• 第四章 功率因数校正部分方案原理性设计
• 4.1 引言
• 4.2 PFC 级工作原理
• 4.3 Boost 变换器开关频率公式推导
• 4.4 Boost 变换器开关管的有效值计算
• 4.5 Boost 变换器整流二极管平均值和有效值计算
• 4.6 Boost 变换器整流输出电容Cout 有效值电流计算
• 4.7 Boost 变换器整流输出电容Cout 上纹波电压计算
• 4.8 功率因数校正级电感AP 法推导
• 4.9 磁芯气隙相关公式推导
• 4.10 次级同步整流控制
• 4.10.1 引言
• 4.10.2 何谓同步整流
• 4.10.3 同步整流管的损耗定量分析
• 4.10.4 同步整流控制线路
• 4.11 过流保护电路
• 4.11.1 过流保护电路类型
• 4.11.2 设计的基本思路、实例、调试方法
• 4.12 电磁兼容（EMC）设计
• 4.12.1 电磁兼容规范和测试方法
• 4.12.2 EMI 传导设计
• 4.12.3 EMI 辐射设计
• 4.13 安规考虑
• 4.13.1 结构检查
• 4.13.2 测试介绍
• 4.14 其他设计
• 第五章 120W 电源适配器设计实例
• 5.1 规格书
• 5.2 原理图和PCB 图
• 5.3 所选Combo IC TEA1750T 介绍
• 5.4 功率因数校正变压器和反激变压器设计
• 5.4.1 功率因数校正变压器设计
• 5.4.2 Boost 变换器开关管的有效值电流计算
• 5.4.3 Boost 变换器整流二级管的有效值电流计算
• 5.4.4 Boost 变换器输出电容Cout 的效值电流计算
• 5.4.5 Boost 级变换器输出电容上纹波电压计算
• 5.4.6 反激式变压器的设计
• 第六章 测试
• 6.1 电气测试
• 6.2 EMI 测试
• 6.3 热测试
• 6.4 安规测试
• 第七章 总结
• 7.1 本文的成果
• 7.2 待完善的工作
• 参考文献
• 致谢
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