开关电源设计论文.docx

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1、电子线路系统设计课程论文题目：12V开关电源设计电路姓名：陈婉如学号：20134518同组姓名：彭树琴专业班级：2013级电子信息工程二班指导老师：谢铁强老婶评分标准:论文结构完整（2。分）参数设计精确（20分）论文格式规范（20分）文字表述清晰（20分）设计符合要求（20分）总分(100)随着电子科技的不断发展，越来越多的电器设备走进r千家万户，要想让这些电器为我们服务，又离不开电源的驱动。而开关电源因其高效率、低体积、低功耗、高空转性等一系列的优点受到r人们的亲赖。开关电源（电源适配器）实质上就是个将高压沟通电转换成低压直流电的装置，本论文采纳了反激式的拓扑结构，所谓反激式即在MOSFET

2、管关断的时候次级的二极管才导通，这时候储存在变压器的能量才会传递到次级，供输出所用。本次设计UC3842作为核心芯片，它同时艮备了过负载爱护、过电压爱护、过温爱护等功能，在很大程度上简化了电路。在这些的基础上运用脉冲宽度调制（PWM）的原理来完成设计，脉宽调制是通过固定脉冲周期，变更占空比来限制MoSFET管导通和断开的比率从而限制输出。使得电路更简洁，精度更高，同时也能满意不同的电器对输入电范围,输出电压大小不同的要求。为了实现电压输出的稳定，同时考虑到各国的市电电压和频率的不同，电路中集合r许多模块，比如EM1.滤波电路、变压电路、输出整流滤波电路、光电崩合反馈回路、尖峰电压汲取回路等。这

3、样不但可以提高电路的精度和效率，同时也使得电路稳定性和平安性得到大幅度的提高。该电路具有宽电压输入，多路稳定输出、纹波和噪声可限制等优点。在完成电路的探讨和焊接后进行rPCB板的测试，通过不断的改进与完善，最终得到的结果基本符合预期，效果比较志向。关健词：反激式，开关电毒，脉宽H1.制，拓扑结构，电源适配卷摘要错误!未定义书签.本课题的设计要求与目的帽恻来定义书签.第1堂绪论61.1 开关电源的发展与国外现状61.2 国内开关电源的发展与现状8第2章开关电源整体结构与分析32.1UC3842的介绍32.2.1 UC3842的工作原理42.2.2 UC3842的功能介绍5第3章开关电源电路的设计

4、63.1 主电路组成框图63.1.1 输入整流滤波电路73.1.2 单相逆变桥73.1.3 输出整流淀波电路83.2 输入整流滤波电路设计93.2.1 整流桥3.2.2 输入整流电容113.2.3 输入滤波电感123.3 输出辂流滤波电路133.3.1 输出整流二极管143.3.2 输出滤波电感153.3.3 输出滤波电容163.4 爱护电路的设计173.4.1 过流爱护3.4.2 过压爱护12第6章总结与展望20参考文献21附录22本爆J的探讨内容与目标集成小功率开关电源的探讨与设计，本论文依据课题探讨的须要，设计了种性能优良的电流限制型脉宽调制器UC3842进行的开关电源，本设计利用UC3

5、842组成的PWM脉冲限制驱动电路，要求：1.固定输出电压12V2 .输出电流35OmA3 .输出功率为17.36W4 .电路中要求有过流爱护5 .电路中要求有过压爱护总电路设计如下：第1章绪论1.1 开关电源的发展与国外现状开关电源在通信系统中得到r广泛的应用，并已成为现代通信供电系统的主流，而通信业的快速发展又极大地推动了开关电源的发展。在通信领域中，通常将高频整流器称为一次电源而将直流一直流(DC/DO变换器称为二次电源。同时，开关电源也在各种电子信息设备中，如计算机、充电电源等得到了广泛的应用。自1957年第只可控硅(SCR)问世后，可控硅取代了笨重而且效率低下的嵇或氧化亚铜整流器件，

6、可控硅整流器就作为通信设备的一次电源运用。在随后的2。年内，由于半导体工艺的进步，可控硅的电压、电流额定值与其它特性参数得到r不断提高和改进，满意r通信设备不断发展的须要，因此，直到70年头，发达国家还始终将可控硅整流器作为大多数通信设备的一次电源运用。虽然可控硅整流器工作稳定，能满意通信设备的要求，但它是相控电源，工作于工频，有浩大笨重的电源变压器、电感线图、滤波电容，噪声大，效率低，功率因数低，稳压精度也较低C因此，自1947年肖克莱独创晶体管，并在随后的几年内对晶体管的质啾和性能不断完善提高后，人们就着力探讨利用晶体管进行高频变换的方案。1955年美国罗耶(GHRoger)独创的自激振荡

7、推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换电路的起先，1957年美国杳赛(JJJenSen)又独创了自激式推挽双变压器变换器电路在此基础上，1964年，美国科学家提出了取消工频变压器的串联开关电源的设想，并在NEC杂志匕发表了“脉宽调制应用于电源小型化”等文章，为使电源实现体积和重用的大帽卜降供应了一条根本途径。随着大功率硅晶体管的耐压提高和二极管反向复原时间的缩短等元器件性能的改善，1969年最终做成了25KHZ的开关电源。电源界把开关电源的频率提高到20KHZ以上称为电源技术的“20KHZ革命”。经过几年的努力，从开关电源的电路拓扑型式到相配套的元器件等探讨都取得了相当大的进展。在电路拓

8、扑型式上开发出了单端贮能式反激电路、双反激电路、单端正激式电路、双正激电路、推挽电路、半桥电路、全桥电路，以适应不同应用场合、不同功率档次的须要；在元器件方面，功率晶体管和整流二极管的性能也有较大的提高。1976年美国硅通用公司第一个做出了型号为SG1524的脉宽调制(PWM,Pu1.seWidthModu1.ation)制芯片，极大地提高了开关电源的牢靠性，并进一步减小了体积。在随后的几年中，大功率晶体管(GTR)和功率场效应管(MoSFET)相继被研制出来，其电压、电流额定值大为提高，工作频率也提高较多，牢微性也显著增加。到80年头中后期，绝缘栅双极性晶体管(IGBT)已研制出来并投入了市

9、场，各种通信设备所需的一次电源大多实行PWM集成限制芯片、双极型晶体管、场效应管、绝缘栅双极晶体管。随着微电广学的发展和元器件生产技术的提高，相继开发出了耐压高的功率场效应管(VMoS管)和高电压、大电流的绝缘栅双极性晶体管(IGBT),具有软复原特性的大功率高频整流管，各种用途的集成脉宽调制限制器和高性能的铁气体磁芯，高频用的电解电容器，低功耗的聚丙烯电容等。主要元器件技术性能的提高，为高频开关电源向大功率、高效率、高牢靠性方向发展奠定了良好基础。随着通信用开关电源技术的广泛应用和不断深化，实际工作中人们对开关电源提出了更高的要求，提出了应用技术的高频化、硬件结构的模块化、软件限制的数字化、

10、产品性能的绿色化、新一代电源的技术含量大大提高，使之更加牢雏、稳定、高效、小型、平安。在高频化方面，为提高开关频率并克服一般的PWM和准谐振、多谐振变换器的缺点，又开发了相移脉宽调制零电压开关谐振变换器，这种电路克服了PWM方式硬开关造成的较大的开关损耗的缺点，又实现r恒频工作，克服r准请振和多谐振变换器工作频率变更与电压、电流幅度大的缺点。采纳这种工作原理，大大减小广开关管的损耗，不但提高r效率也提高r工作频率，减小r体积，更重要的是降低了变换电路对分布参数的敏感性，拓宽了开关器件的平安工作区，在肯定程度上降低了对器件的耍求，从而显著提高了开关电源的牢株性。1.2 国内开关电源的发展与现状建

11、国初期，我国邮电部门的科研技术人员开发了以国产大功率电动发电机组为主的成套设备作为通信电源。在引进原民主例国FGD系列和前苏联BCC51系列自动化硒整流器基础匕借鉴国外先进技术，与工厂共同研制胜利国产XZ1.系列H动化硒整流器，并在武汉通信电源厂批量生产，起先用硒整流器装备通信局（站），替换原有的电动发电机组，这标记着我国国产通信电源设备跃到一个新的水FO但后来，我国的通信电源发展相当缓慢。1963年起先研制和采纳可控硅（SCR）整流器,1965年着手研制逆变器和M体管直流一直流（DC/DC）变换器，当时与发达国家相比只落后五六年后由于十年动乱，研制工作始终停滞不前，除了可控硅整流器于1967

12、年在武汉通信电源厂起先形成系列化生产，供通信设备作一次电源运用，并不断得到改进，性能和质量逐步提高外，其它方面进展特别缓慢。始终到80年头才起先生产20KHZDC/DC变换器，但由于受元器件性能的影响，质量很不稳定，无法作为通信设备的次电源运用。只是作为通信设备的二次电源运用（二次电源对元器件的耐压与电流要求较低）。直到上世纪90年头初，我国大多数通信设备所用的一次电源仍旧是可控硅检流器。这种电源工作于工频50Hz,有浩大的工频变压器、电感线圈、电解电容等，笨重浩大、效率低、噪声大、性能指标低，不易实现集中监控。由于通信事业发展的须要，八十年头后期，邮电部加强了通信电源技术发展的各项工作，制订

13、了“通信基础电源系统设备系列暂行规定”，“通信局（站）电源系统总技术要求”和电源设备行业标准等文件，多次派代表参与国际电信能源会议，并在八十年头后期才第一批引进了澳大利亚生产的48V5OA（开关频率为40KHZ）和48V100A（开关频率为20KHZ）的高频开关电源，在汲取国外先进技术的基础上，投入较大的力气，起先研制自己的开关电源。邮电部武汉电源厂、通信仪表厂等厂家开发出了自己的以PWM方式工作的开关电源,并推向电信行业应用，取得了较好的效果.随后邮电部对电源提出r更新换代和实现监控（包括远程监控）的要求，众多厂家都投入力气研制开发，推出了采纳PWM技术的高频开关电源，有些厂家还推出了实现远

14、程监控的解决方案，短短几年后，电信部门所用的一次通信电源几乎都更换成了采纳PWM集成限制芯片、大功率晶体管、功率场效应管、绝缘椭双极晶体管的半桥或全桥电路，其开关频率为几I-100KHZ.效率高于90%、功率因数接近1。稳压精度优于05%,模块化组合的高频开关电源，电信行业成套电源技术提高到r一个崭新的水平。总的说来，开关电源的发展趋势为:接着向高频、高效、高牢靠、高密度化、低耗、低噪声、抗干扰和模块化发展C第2章开关电源整体结构以与原理本堂从整体上对开关电源的各种功能模块进行了介绍，主要阐述了各模块的结构、功能以与相互之间的关系，其中重点介绍了主变换器和限制电路，对当前开关电源常用的变换器的

15、结构、优缺点、适用范国等进行了分析，在此基础匕结合本文的实际状况，选择了合适的变换器结构；在限制电路部分，介绍了开关电源限制电路各限制单元的功能以与实现方法。知终对开关电源整流滤波电路进行r简洁介绍。开关电源的主要结构图如F：ACDC图2-1开关电源的结构框图从图中可以看出，这儿部分是相辅相成的统一整体。在电源的研制和开发过程中必需对每部分都进行仔细的分析和探讨，才能使所研制的开关电源满意设计要求。电源主电路通过输入整流滤波、DC-DC变换、输出整流潴波将市电转为所须要的直流电压。开关电源的主回路可以分为:输入整流滤波回路、功率开关桥、输出解流流波三部分。输入整流滤波回路将沟通电通过整流模块变换成含有脉动成分的直流电，然后通过输入滤波电容使得脉动直流电变为较平滑的直流电C功率开关桥将滤波得到的直流电变换为高频的方波电压，通过高频变压器传送到输出恻。最终，山输出整流滤波网路将高频方波电压淀波成为所须要的直流电压或电流，主回路进行正常的功率变换所需的触发脉冲山限制电路供应n限制电路是整个电源的大脑，它限制整个装置工作并实现相应的爱护功能，一般限制电路应具有以下功能:限制脉冲产生电路、驱动电路、电压反馈限制电路、各种爱护电路、协助电源电路。为了使开关电源设备正常的工作，使电源的各个组成部分都能发挥其最大的效能，就必毋让电源的各