发布时间 : 星期五 文章工科大学毕业论文-笔记本电源适配器更新完毕开始阅读
1． 绪论
1.1 什么是电源适配器
近年来，电子产品，如笔记本电脑，液晶显示器，数码相机，PDA，手机，随身听等发展迅速，其中绝大多数需要低压直流电源为其供电或为其机内电池充电，为了从市政电力的交流系统中获取电力，两者之间必须有AC/DC的转换装置，这就是电源适配器。它是将交流电网的交流电变换成电子产品所要求的直流电压，其输出电压一般较低(几伏到十几伏)，功率较小UL瓦到一百多瓦)。示意图如下：
电源适配器 电子产品 交流电网
图 1.1电源适配器示意图
1.2电源适配器的发展与趋势
笔记本电源适配器的作用是将日常的市电转换为笔记本电脑工作所需的电压和电流．承担着电压转换的重任。因此它品质的好坏将直接威胁到本本的安全性。笔记本电源适配器属于开关电源．具有线圈式变压器所不具备的很多优点。在相同功率的情况下开关电源具有体积小、重量轻、低损耗、功率密度大等优点。并具有输入电压宽、稳压精度高、过流过压、短路保护等功能。正是因为具有上述优点，所以现在大多数的电子产品都用开关电源作为电源适配器。
在20世纪七、八十年代，电源适配器采用线性电源技术，其原理图如
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图1.2所示。交流电压经过工频变压器变压后得到较低的交流电压，通过全桥整流电路、滤波电路和稳压电路，然后得到稳定的直流电压输出，其中稳压电路的调整管工作在放大状态。
线性电源稳定度较高、输出电压纹波较低，没有EMI干扰的问题。但线性电源存在以下缺点:1)它需要工频变压器，电源体积和重量较大;2)输入电压范围很窄;3)稳压电路中的调整管工作在线性放大状态，损耗较大，效率很低(35%左右)，需要较大的散热片。
开关直流电源组成的方框图如图 1.3所示。交流电压经过全波整流电路和滤波电路得到较为稳定的直流电压，再经过直直变换器得到需要的直流稳压电源。其中直直变换器中的功率管工作在开关状态。它效率高，体积小，重量轻，但是由于功率管工作在开关模式，会产生电磁干扰(Electro Magnetic Interference, EMI)问题，同时由于交流电网直接接到整流桥和滤波电路上。 在电网的半个周期内，只有在输入电压的峰值时间才有输入电流，导致电源的输入功率因数很低 (大约为0.6)。该电流中含有大量电流谐波分量，对电网产生谐波 “污染”。随着用电设备的日益增多，谐波污染问题引起了越来越广泛的关注。
图1.2,线形直流电源组成的方框图
图1.3.开关直流电源组成的方框图
我国70年代初期开始研制无工频变压器开关稳压电源。1974年成功研制出了工作频率为10KHZ、输出电压为5V的无工频变压器开关稳压电源。近10多年来，我国的许多研究所、工厂及高等院校已研制出多种型号的工作频率在20KHZ左右，输出功率在1000W以下的无工频开关稳压电源，并
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且应用于电子计算机、通信、电视等方面，取得了较好的效果。工作频率为100KHZ——200KHZ的高频开关稳压电源于80年代初期就开始研制，90年代初就已试制成功。目前正在走向实用阶段和再进一步提高工作频率。许多年来，虽然我国在无工频变压器开关稳压电源方面做出了巨大的努力，并且取得了可喜的成果，但是，目前我国的开关稳压电源技术和一些先进的国家还是有较大的差距，此外，这些年来，我国虽然把无工频变压器开关稳压电源的工作频率从10KHZ提高到了数百KHZ，把输出功率由数十瓦提高到了数百瓦甚至数千瓦，但是，由于我国的半导体技术与工艺跟不上时代的发展，导致我们自己研制和生产出的无工频变压器开关稳压电源中的开关管大部分采用的仍是进口的晶体管。所以我国的开关稳压电源事业要发展，要赶超世界的先进水平，最根本的是要提高我国的半导体的技术和工艺。
1.3 半桥开关稳压电源
所谓的“全桥”是指它是有四个“臂”的桥电路，简称为“桥式”或“桥”，在开关稳压电源中的“全桥”，四个臂就是四个开关调整管，所谓的“半桥”式开关电源，那它就是全桥的一半，也就是它只有两个臂，用两个开关管调整就可以。半桥式开关电源的优点是能“提高”开关变压器铁芯的磁导率，这是因为采用了两只开关调整管。会使磁通的变化率要大得多。
半桥变换器实际上也是由两个单端正激变换器组合而成，其中一个桥臂由两个特性相同.容量相等的电容器承担，每个电容承受二分之一的电源电压；另一个桥臂由两个受PWM信号控制驱动的功率开关管承担。输出从两个桥臂的中点取出，或接高频变压器隔离变压。两个PWM驱动信号互补。 半桥变换器的高频变压器的磁芯是双向磁化，工作在磁化曲线的第一象限和第三象限。由于开关频率的不对称和驱动电路的不对称等原因，会引起直流分量，产生偏磁并可能因为积累而使变压器磁饱和，产生过大的电流，使变压器的效率因损耗增加而下降，严重时会使开关管件损坏，因此在半桥电路中应有防偏磁措施。另外，由于强点磁干扰，两只开关管因误触法可能同时导通，即形成直通而造成逆变崩溃，为此应有抗电磁干扰抑制措施，特别是驱动电路的屏蔽和布局工艺。但是半桥电路与其他电路相比因为开关管只承受电源电压的电压应力，所以可用于输入电压高的场合。
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1.4 目前正在克服的困难
随着半导体技术和微电子技术的高速发展，集成度高、功能强的大规模集成电路的不断出现，使得电子设备的体积在不断缩小，重量在不断的减轻，但是从事这方面研究和生产的人们对于开关稳压电源中的开关变压器还感到不是十分的理想，所以他们正致力于研制出效率更高、体积更小、重量更轻的开关变压器或者通过别的途径来取代开关变压器，使之能够满足电子仪器和设备微小型化的需要。这是从事开关稳压电源研制的科技人员目前需要克服的第一个困难。
开关稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的，并且开关稳压电源中由于采用了开关变压器以后，才能使之由一组输出得到极性、大小各不相同的多组输出。要进一步提高开关稳压电源的效率，就必须提高电源的工作频率。但是，当频率提高以后，对整个电路中的元器件又有了新的要求。例如，高频电容、开关管、开关变压器、储能电感等都会出现新的问题。进一步研制适应高频率工作的有关电路元器件，是从事开关稳压电源研制科技人员要解决的第二个问题。
工作在线性状态的线性稳压电源，具有稳压和滤波的双重作用，因此串联线性稳压电源不产生开关干扰，且纹波电压输出较小。但是，在开关稳压电源中的开关管工作在开关状态，其交变电压和电流会通过电路中的其他元器件产生很强的尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰会污染市电电网，影响临近的电子仪器和设备的正常工作。随着开关稳压电源电路和抑制干扰措施的不断改进，开关稳压电源的这一缺点得到了进一步的克服，可以达到不妨碍一般的电子仪器、设备和家用电器正常工作的程度。但是一些精密电子仪器中，由于开关电源的这一缺点，却使得它不能得到使用。所以克服开关稳压电源的这一缺点，进一步提高它的应用范围，是从事开关稳压电源研制科技人员要解决的第三个问题。
近期要解决的问题： 1 实现PWM的软开关；
2 有源滤波器中采用谐振开关及软开关技术，效率提高悼90%以上； 3 逆变器中采用谐振开关及软开关技术； 4 谐振及软开关中的浪涌分析； 5 采用高频同步整流技术；
6 用于模拟传导噪声的变换器电路的模拟实验；
7 使变压器、电抗热回路的变换器电路的分析和CAD； 8 MHZ级开关中功率开关的智能化；
9 使变压器、电抗器体积最小的开关频率的确定； 10 采用薄膜技术使3mm以下的薄形变压器实用化；
11 超薄非晶形磁芯的高频特性分析，并用于噪声滤波器；
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