350W数字投影机开关电源的研发

摘要

当今大屏幕显示系统常用于大型能源、通讯监控调度系统，要求必须能高可靠性的进行工作。因此新款的数字投影机需要在提供足够亮度的大尺寸画面的同时，必须对使用寿命较低的光源(灯泡)进行1+1热备份。所以配套开发的开关电源输出功率要达350W，以便能同时驱动2个120W的灯泡，这已经成为一种必然趋势。在此背景下，本文以一款新型DLP数字投影机所使用的AC—DC开关电源为例，对其电路及关键元器件的设计和实验验证进行了研究。本文的主要工作包括： 1、较详尽的分析了原有电源在输出功率、保护功能及可靠性方面的局限性，指明了设计一款大功率高可靠性的开关电源，对新型数字投影机的发展推广有着十分重要的意义。 2、分析了各个功能电路的必要性和技术要点，进行总体技术方案的设计。绘制出开关电源的功能电路框图，并详细定义出开关电源的主要技术规格指标，为电源的成功研发打下基础。 3、分析了主要的功率转换电路，包括功率因数校正电路、主要输出功率转换电路、3.3V DC-DC电路及待机电压功率转换电路的拓扑进行方案论证，主要控制芯片的对比分析，运用目前先进的临界模式的功率因数校正技术，和固定频率的脉宽调制技术，提出各转换电路的详细方案。根据控制芯片的功能特点，对转换电路的储能功率电感、变压器、开关管、整流滤波器件及外围控制电路进行详细的计算，并结合成本和工程等因素进行选择。 4、根据选定的元器件参数和实际工作状态，分析电源的可靠性，包括温升、电压电流裕量等，并进行工程样品的制作和调试。 5、针对调试中出现的问题进行处理，并在调试通过后对开关电源的功能、性能及温升进行全面的测试验证，分析是否满足设计规格的要求。并对开关电源的MTBF进行详细的计算，确认电源的可靠性得到了明显的提高。 本文最后从技术和产品方面所取得的突破进行了总结，成功的采用临界模式提供了350W以上的输出功率。并总结了不足之处，对数字投影机开关电源的进一步发展提出展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题的研究背景及意义

1.1.1现有电源的局限性

1.1.2新电源的应用价值

1.2国内外文献综述

1.2.1数字投影机技术发展

1.2.2数字投影机电源现状

1.3本研究课题的主要研究内容

1.4本章小结

第二章开关电源的总体方案设计

2.1功能电路框图

2.2总体技术方案设计

2.3电源的整体规格

2.4输入规格

2.5输出规格

2.6电源的输出时序及保护要求

2.6.1输出时序

2.6.2输出过电压保护

2.6.3输出短路/过温度保护

2.7适用环境和标准要求

2.7.1环境要求

2.7.2安规EMC要求

2.7.3可靠性要求

2.8本章小结

第三章PFC电路的设计

3.1 PFC方案设计

3.2 L6563简介

3.3 PFC电路原理图

3.4 PFC功率电感的设计

3.5 PFC主要元件的选择

3.6本章小结

第四章主输出功率转换电路的设计

4.1主输出功率转换电路方案设计

4.2 UC3842B功能电路

4.3主输出电路原理图

4.4主输出变压器的设计

4.5主输出主要元件的选择

4.6本章小结

第五章3.3V DC-DC电路的设计

5.1 3.3V DC-DC电路的方案设计

5.2 L4973功能电路

5.3 3.3V DC-DC电路原理图

5.4 DC-DC元件参数的设计选取

5.5本章小结

第六章待机电压功率转换电路的设计

6.1待机电源的方案设计

6.2 TOP245Y功能框图

6.3待机电压功率转换电路原理图

6.4 5Vsb变压器(T2)的设计

6.5 5VSB电路主要元件的设计选择

6.6本章小结

第七章开关电源的验证分析

7.1验证的主要项目

7.2功能/性能测试

7.2.1输入规格

7.2.2输出规格

7.3温升测试

7.4 MTBF计算

7.5本章小结

结论

参考文献

附录1 MTBF计算

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢