開(kāi)關(guān)電源課程設(shè)計(jì)99271

1、太原理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)用紙 第 頁(yè)太原理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名課程名稱開(kāi)關(guān)電源技術(shù)設(shè)計(jì)名稱反激型開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)周數(shù)2指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)任務(wù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)1、交流輸入電壓?jiǎn)蜗郃C380V，電壓波動(dòng)±50%；2、直流輸出電壓15V，6A；3、輸出紋波電壓0.2V；4、輸入電壓在190570V之間波動(dòng)時(shí)，輸出電壓誤差0.02V； 5、開(kāi)關(guān)頻率100kHz。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求開(kāi)關(guān)電源主電路的設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇IGBT電流、電壓額定的選擇開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)變壓器設(shè)計(jì)畫(huà)出完整的主電路原理圖和控制電路原理圖電路仿真分析和仿真結(jié)果主要參考資 料1.楊旭 等，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社2004年

2、3月2.張占松，蔡宣三。開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社，1998學(xué)生提交歸檔文件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 指導(dǎo)教師簽名： 日期：前言 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。反激式開(kāi)關(guān)電源以其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，體積小巧等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于小功率場(chǎng)合。開(kāi)關(guān)電源以其小型、輕量和高效率的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于各種電氣設(shè)備和系統(tǒng)中，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源有多種類(lèi)型，其中單端反激式開(kāi)關(guān)電源由于具有線路簡(jiǎn)單，所需要的元器件少，能夠提供多路隔離輸出等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于小功率電源領(lǐng)域。本論文根據(jù)輸入電壓經(jīng)EMI濾波設(shè)計(jì)整流橋，再與直流變壓器開(kāi)關(guān)管構(gòu)成反激電路。通過(guò)輸出反饋經(jīng)UC38

3、42控制占空比，從而使輸出電壓穩(wěn)定。反激電路中開(kāi)關(guān)管開(kāi)通原邊線圈儲(chǔ)存能量，副邊不導(dǎo)通。原邊關(guān)斷時(shí)，線圈儲(chǔ)存的能量通過(guò)互感向負(fù)載提供能量。輸出電壓反饋由TL431和光耦構(gòu)成，當(dāng)輸出穩(wěn)定時(shí)，有一個(gè)穩(wěn)定的電流；當(dāng)輸出電壓增大時(shí)，TL431分流增加，發(fā)光二極管亮度改變，使三級(jí)管電流改變，致使開(kāi)關(guān)管控制導(dǎo)通占空比改變，從而使輸出電壓減小。另外，芯片UC3842引腳接一電流反饋，通過(guò)控制分壓值實(shí)現(xiàn)截流保護(hù)，防止輸出過(guò)電流。設(shè)計(jì)中，直流變壓器的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，需要計(jì)算其原邊電感，原副邊匝數(shù)，鐵芯的選擇，根據(jù)這些參數(shù)構(gòu)造電路圖，計(jì)算各電容電阻值及二極管承受的反壓，選擇合適的型號(hào)。論文先介紹了開(kāi)關(guān)電源及反激式開(kāi)關(guān)電

4、源，然后介紹器件選型，再分部分介紹主電路、控制電路和保護(hù)電路，最后附表為選擇時(shí)參數(shù)參考表和總電路圖。目錄前言第一章 開(kāi)關(guān)電源概述11.1開(kāi)關(guān)電源綜述11.2反激式開(kāi)關(guān)電源介紹2第二章 總體方案的確定22.1總體設(shè)計(jì)思路及框圖22.2仿真原理圖 3第三章 具體電路設(shè)計(jì)53.1EMI濾波電路53.2整流濾波電路設(shè)計(jì)63.3 高頻變壓器的設(shè)計(jì)73.4控制反饋電路的設(shè)計(jì)153.5保護(hù)電路的設(shè)計(jì)173.6輸出側(cè)濾波電路設(shè)計(jì)18第四章 電路仿真與結(jié)果194.1 EMI濾波電路194.2整流電路214.3反激型電路224.4反饋電路234.5總電路24心得體會(huì) 25參考文獻(xiàn) 26反激型開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)第一章

5、 開(kāi)關(guān)電源概述1.1開(kāi)關(guān)電源綜述電源是各種電子設(shè)備不可缺少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠的工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類(lèi)。由于開(kāi)關(guān)電源有功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬、濾波效率高、濾波電容的容量和體積小的優(yōu)點(diǎn)，目前已成為穩(wěn)壓電源主流產(chǎn)品。開(kāi)關(guān)電源是由全波整流器，開(kāi)關(guān)管Vi，激勵(lì)信號(hào)，續(xù)流二極管VD，儲(chǔ)能電感和濾波電容組成。其核心部分是一個(gè)直流變壓器。直流變換器是把直流轉(zhuǎn)換成交流，然后又把交流轉(zhuǎn)換成直流的裝置。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數(shù)值各不相同的多種直流供電電壓。開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)是存在較嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)干擾

6、。開(kāi)關(guān)電源中，功率調(diào)整開(kāi)關(guān)晶體管V工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過(guò)電路中的其他元件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會(huì)嚴(yán)重的影響整機(jī)的正常工作。此外由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒(méi)有工頻變壓器隔離，這些干擾就會(huì)串入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電子設(shè)備、儀器和家用電器受到嚴(yán)重干擾。根據(jù)開(kāi)關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開(kāi)關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源、并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源、變壓器式開(kāi)關(guān)電源等三大類(lèi)。其中，變壓器式開(kāi)關(guān)電源（后面簡(jiǎn)稱變壓器開(kāi)關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據(jù)變壓器的激勵(lì)和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反

7、激式、單激式和雙激式等多種；圖1.1開(kāi)關(guān)電源典型結(jié)構(gòu)當(dāng)交流輸入電壓、負(fù)載等變化時(shí)，直流輸出電壓也會(huì)變化。這是可以調(diào)節(jié)逆變器輸出的方波脈沖電壓的寬度，使直流輸入電壓保持穩(wěn)定。1.2反激式開(kāi)關(guān)電源介紹反激式開(kāi)關(guān)電源的典型電路如下圖所示。反激，是指當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管VT1截止時(shí)，變壓器初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量，通過(guò)次級(jí)繞組及VD1整流和電容C濾波后向負(fù)載輸出。反激式開(kāi)關(guān)電源以主開(kāi)關(guān)管的周期性導(dǎo)通和關(guān)斷為主要特征。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器一次側(cè)線圈內(nèi)不斷儲(chǔ)存能量；而開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器將一次側(cè)線圈內(nèi)儲(chǔ)存的電

8、感能量通過(guò)整流二極管給負(fù)載供電，直到下一個(gè)脈沖到來(lái)，開(kāi)始新的周期。 開(kāi)關(guān)電源中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看做是一對(duì)互相耦合的電感，其功能有：一通過(guò)它實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)-磁場(chǎng)-電場(chǎng)能量的轉(zhuǎn)換，為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電壓；二可以實(shí)現(xiàn)變壓器功能，通過(guò)脈沖變壓器的初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組可以輸出多路不同的直流電壓值，為不同的電路單元提供直流電量；三可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電源變壓器的電隔離作用，將熱地與冷地隔離，避免觸電事故，保證用戶端的安全 。圖2.2反激型開(kāi)關(guān)電源原理圖第二章 總體方案的確定2.1總體設(shè)計(jì)思路及框圖2.1.1設(shè)計(jì)總體思路輸入EMI濾波整流濾波（也就一般的AC/DC類(lèi)似全橋整流濾波模塊）DC/DC模塊（

9、全橋式DCAC高頻變壓器高頻濾波器DC,）輸出。系統(tǒng)可以劃分為變壓器部分、整流濾波部分和DC-DC變換部分，以及負(fù)載部分，其中整流濾波和DC-DC變換器構(gòu)成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。整流電路是直流穩(wěn)壓電路電源的組成部分。整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。直流/直流轉(zhuǎn)換電路,是整個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的核心部分。2.1.2開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理框圖如圖2.1所示：EMI濾 波 電 路輸 出整 流濾 波控 制 電 路整流 濾波 電路NL輔助 電路反饋 電路高 頻 變 換 器 15V 6A 66A圖2.1開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源基本原理框圖2.2仿真原理圖由整流，直流變壓

10、器，控制電路，保護(hù)電路及芯片UC3842構(gòu)成具體原理圖見(jiàn)附表。第三章 具體電路設(shè)計(jì)3.1EMI濾波電路 為減小體積、降低成本,單片開(kāi)關(guān)電源一般采用簡(jiǎn)易式單級(jí)EMI濾波器,典型電路如圖3.1所示。圖3.1 EMI濾波器標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器通常由串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成的低通濾波電路，其作用是允許設(shè)備正常工作時(shí)的頻率信號(hào)進(jìn)入設(shè)備（一般來(lái)說(shuō)，就是工頻50/60Hz或者中頻400Hz），而對(duì)高頻的干擾信號(hào)有較大的阻礙作用。電路中包括共模扼流圈（亦稱共模電感）、濾波電容。對(duì)差模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時(shí)，由于兩個(gè)線圈的磁通方向相同，經(jīng)過(guò)耦合后總電感量迅速增大，因此對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易

11、通過(guò)，故稱作共模扼流圈。它的兩個(gè)線圈分別繞在低損耗、高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁環(huán)上，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，兩個(gè)線圈上的磁場(chǎng)就會(huì)互相加強(qiáng)。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)。當(dāng)額定電流較大時(shí)，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。此外，適當(dāng)增加電感量，可改善低頻衰減特性。接于相線和中線之間，稱為差模電容，接于相線或中線與地之間，稱為共模電容。和采用薄膜電容器，容量范圍大致是0.01-0.47主要用來(lái)濾除差模干擾。和跨接在輸出端，并將電容器的中點(diǎn)接地，能有效地抑制共模干擾。和也可并聯(lián)在輸入端，選用陶瓷電容，容量范圍是2200-0.1。為減小漏電流，電容量不得超過(guò)0.1，并且電容器中點(diǎn)應(yīng)與大地

12、接通。的耐壓值均為630VDC或250VAC。為泄放電阻，可將上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端不帶電，保證使用的安全性。3.2整流濾波電路設(shè)計(jì)3.2.1單相橋式不可控整流電路在整流濾波環(huán)節(jié)采取的是單相不可控整流濾波電路（主要應(yīng)用于小功率單相交流輸入的場(chǎng)合）。目前大量普及的微機(jī)電視機(jī)等家電產(chǎn)品所采用的開(kāi)關(guān)電源中，其整流部分就是單相橋式不可控整流電路，如圖3.2所示： 圖3.2 單相橋式不可控整流電路已知輸入電壓為380V*（150%），所以輸入電壓最大值為570V，最小為190V。輸出為15V,6A。3.2.2整流橋輸出電壓空載時(shí)，放電時(shí)間常數(shù)為無(wú)窮大，

13、輸出電壓最大，。重載時(shí)，很小，電容放電很快，幾乎失去儲(chǔ)能作用。隨負(fù)載加重，逐漸趨近于.通常在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載情況選擇電容值，使，為交流電源的周期，此時(shí)輸出電壓為。輸入整流橋最高承受電壓是輸入電壓為570時(shí)，其峰值為 （3-1）考慮到整流橋需要承受較高的浪涌電壓，可以選取該電壓的1.5-2倍以上的電壓等級(jí)，實(shí)際可以選取1200-1500電壓的整流橋。輸入整流橋承受的最大電流出現(xiàn)在輸入電壓最低時(shí)，估算輸出功率為90W時(shí)，效率為90%，則輸入功率為100W，輸入電壓為190V時(shí)，輸入電流有效值為 （3-2）考慮到啟動(dòng)瞬間的浪涌電流，取整流橋的電流容量為2A以上即可。二極管承受的電壓： 二極管承受的反向

14、電壓最大值為變壓器二次側(cè)電壓最大值即。 3.3高頻變壓器的設(shè)計(jì)3.3.1計(jì)算原邊繞組流過(guò)的峰值電流每一工作周期能量乘上工作頻率為輸出功率 （3-3）設(shè)為不連續(xù)工作模式，在時(shí)間內(nèi)電流為0至，則 （3-4）因?yàn)?（3-5）所以 （3-6）所以 （3-7）化簡(jiǎn)得： （3-8）為求得，應(yīng)以最小值代入=248.70 （3-10）式中的20V假設(shè)為直流紋波及二極管壓降之和。設(shè)反激變壓器最大占空比，代入式（3-8）得 （3-11）3.3.2原邊繞組電感值由式（3-6）得： （3-12）假設(shè)電壓波動(dòng)下限為7%，則 (3-13) (3-14) 3.3.3求 在時(shí)，有最小占空比。當(dāng)輸入電壓有最大到最小變化時(shí)，占空

15、比有最小到最大。其關(guān)系可表為： (3-15)式中電壓波動(dòng)范圍系數(shù)。 最大輸入電壓，按峰值時(shí)向上波動(dòng)10%計(jì)算，即： (3-16)假設(shè)直流紋波電壓及二極管管壓降之和為15V，故上式中減去15V。 (3-17)代入式（3）得： (3-18)3.3.4選擇磁芯尺寸計(jì)算磁芯面積乘積。為（磁芯窗口面積）和（磁芯有效截面積）的乘積。在廠商資料目錄中查出值。設(shè)計(jì)者根據(jù)要求的限高等尺寸和形狀來(lái)決定使用哪一種經(jīng)濟(jì)的磁芯及其形狀和大小。如果原邊繞組的線徑為，帶繞組的磁芯所占的值可按下式計(jì)算： (3-19)式中表明工作磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值取飽和值的一半。例如TDK-H7CL的材料，E-E形式的磁芯，100攝氏度時(shí)，如圖

16、3.3所示圖3.3 TDK-H7CL磁芯B-H特性曲線如果引用歐美國(guó)家常用單位密爾，可寫(xiě)為。這樣對(duì)選擇導(dǎo)線簡(jiǎn)單一些。（密爾是導(dǎo)線直徑火爆板厚度的單位） (3-20)直徑為1密爾的金屬絲面積稱為圓密耳，可寫(xiě)為，換算時(shí)，可考慮其關(guān)系為：1圓密耳= (3-21)表3.1列出了美式線規(guī)重薄膜絕緣的導(dǎo)線規(guī)格，包括直徑大小標(biāo)稱的圓密耳和每千英尺的電阻值。表3.1 AWG導(dǎo)線規(guī)格表AWG裸線截面積圓密耳電阻重量cm2*10-3cir-mil10-6omhs/cmgm/cm214.116812.3418.90.03757223.243640.1531.40.02965232.588510.86660.0237

17、2242.047404842.10.01884251.623320.310620.01498261.28252.613450.01185271.021201.51687.60.00945280.8046158.82142.70.00747290.647127.72664.30.00602300.50671003402.20.00472310.401379.24294.60.00372320.324263.995314.90.00305330.255450.416748.60.00241340.201139.698572.80.00189350.158931.36108490.0015360.1

18、26624.98136080.00119370.102620.25168010.000977380.0810716212660.000773390.0620712.25277750.000593400.048699.61354000.000464410.039727.839434050.000379設(shè)選擇導(dǎo)線時(shí)，確定電流密度值為400,則通過(guò)1.61A電流時(shí)需要的圓密耳為=644（）。參閱附表1選取NO.21AWG,其直徑最大為0.0314。所以=0.0314，代入式（4）得： (3-22)占窗口大部分面積的是副邊繞組（因電流大，導(dǎo)線多等原因）和絕緣材料，一般只為的 以下，?。?(3-23)所

19、以 (3-24) (3-25)由TDK產(chǎn)品目錄中可查出的磁芯與線圈骨架乘積為 (3-26)2.20>1.58,選此型號(hào)磁芯與線圈骨架合適。3.3.5計(jì)算氣隙長(zhǎng)度由于反激工作模式是單向激磁，為防止飽和，應(yīng)加氣隙。氣隙會(huì)產(chǎn)生較大磁阻，而且大多數(shù)變壓器所儲(chǔ)存的能量是在氣隙構(gòu)成的體積中，故有： (3-27)式中 氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度；空氣磁導(dǎo)率為1；氣隙的體積，。由式（5）得： (3-28)所以 (3-29)因此，應(yīng)在磁芯中心柱打磨出氣隙0.044，或在磁芯兩外側(cè)新柱各打磨出0.022，在這個(gè)基礎(chǔ)上再進(jìn)行調(diào)整。也可以選取已有氣隙相近的磁芯，并直接進(jìn)行調(diào)整。3.3.6原邊繞組匝數(shù)計(jì)算用 (3-30)或 (

20、3-31)進(jìn)行計(jì)算:（匝） (3-32)（匝） (3-33)取。3.3.7計(jì)算副邊繞組匝數(shù)按輸入最小電壓，導(dǎo)通占空比最大，算得副邊繞組匝數(shù)：因?yàn)?(3-34)整理得： (3-35)代入數(shù)據(jù)：（匝）因副邊存在繞組壓降和二極管導(dǎo)通壓降，故取3.3.8副邊繞組的線徑 按400考慮，通過(guò)6A需要：考慮集膚效應(yīng)及繞制方便選5股線并繞，每股為2400/5=480圓密耳，參見(jiàn)附表一AGWNO.19導(dǎo)線。其圓密耳為1290。只要其他器件允許，導(dǎo)線實(shí)際可通過(guò)的電流值為：3.3.9檢測(cè)磁芯窗口面積副邊電流為 (3-36)因?yàn)?(3-37)故原邊電流導(dǎo)線電流密度為4，故每匝導(dǎo)線的截面積為： (3-38)導(dǎo)線選型時(shí)，

21、要留出2-3倍裕量繞組的截面積為，經(jīng)計(jì)算得 ，所以選擇的磁芯窗口面積合適。3.3.10檢測(cè)磁芯磁通密度和飽和區(qū)間檢測(cè)磁芯的最大感應(yīng)強(qiáng)度可確保提供一個(gè)最大的工作值和飽和值之間的適度區(qū)間。在任何情況下包括瞬時(shí)負(fù)載和高溫，應(yīng)避免磁芯飽和。采用計(jì)算磁芯飽和邊界來(lái)檢測(cè)。計(jì)算交流磁通產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度變化幅值: (3-39)其中 (3-40)根據(jù)此感應(yīng)強(qiáng)度與直流電流的關(guān)系計(jì)算直流成分假設(shè)磁芯所有磁阻都集中在氣隙中，顯然，作為一個(gè)比較保守的結(jié)果，可以求得一個(gè)較高的直流磁感應(yīng)強(qiáng)度。此近似值允許使用一個(gè)簡(jiǎn)單的等式： (3-41)式中 原邊線圈匝數(shù)有效的直流電流，開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)的電流幅值（） 氣隙長(zhǎng)度（）本例中 (3-4

22、2)交流和直流磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度相加之和得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值 (3-43)已知EE40的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在是390，3.4控制反饋電路的設(shè)計(jì)3.4.1UC3842介紹如圖3.4為UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖，UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8個(gè)引腳，各腳功能如下：1腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；2腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；3腳為電流檢測(cè)輸入端，當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò)1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；4腳為定時(shí)端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，

23、 ；5腳為公共地端；6腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50驅(qū)動(dòng)能力為±1；7腳是直流電源供電端，具有欠、過(guò)壓鎖定功能，芯片功耗為15；8腳為5基準(zhǔn)電壓輸出端，有50的負(fù)載能力。 圖3.4UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖UC3842是一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的PWM開(kāi)關(guān)電源集成控制器，由于它只有一個(gè)輸出端，所以主要用于音端控制的開(kāi)關(guān)電源。UC3842中7引腳為電壓輸入端，其啟動(dòng)電壓范圍為16-34。在電源啟動(dòng)時(shí)，輸入電壓施密物比較器輸出為0，此時(shí)無(wú)基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生，電路不工作；當(dāng)時(shí)輸入電壓施密特比較器送出高電平到蕨穩(wěn)壓器，產(chǎn)生5V基準(zhǔn)電壓，此電壓一方面供銷(xiāo)

24、內(nèi)部電路工作，另一方面通過(guò)8腳向外部提供參考電壓。一旦施密特比較器翻轉(zhuǎn)為高電平（芯片開(kāi)始工作以后），可以在10V-34V范圍內(nèi)變化而不影響電路的工作狀態(tài)。當(dāng)?shù)陀?0V時(shí)，施密特比較器又翻轉(zhuǎn)為低電平，電路停止工作。當(dāng)基準(zhǔn)穩(wěn)壓源有5V基準(zhǔn)電壓輸出時(shí)，基準(zhǔn)電壓檢測(cè)邏輯比較器即達(dá)出高電平信號(hào)到輸出電路。同時(shí)，振蕩器將根據(jù)4腳外接、參數(shù)產(chǎn)生的振蕩信號(hào)，此信號(hào)一路直接加到圖騰柱電路的輸入端，另一路加到PWM脈寬市制RS觸發(fā)器的置位端，RS型PWM脈寬調(diào)制器的R端接電流檢測(cè)比較器輸出端。R端為占空調(diào)節(jié)控制端，當(dāng)R電壓上升時(shí)，Q端脈沖加寬，同時(shí)6腳送出脈寬也加寬（占空比增多）；當(dāng)R端電壓下降時(shí)，Q端脈沖變窄，

25、同時(shí)6腳送出脈寬也變變窄（占空比減?。?。2腳一般接輸出電壓取樣信號(hào)，也稱反饋信號(hào)。當(dāng)2腳電壓上升時(shí)，1腳電壓將下降，R端電壓亦隨之下降，于是6腳脈沖變窄；反之，6腳脈沖變寬。3腳為電流傳感端，通常在功率管的源極或發(fā)射極串入一小阻值取樣電阻，將流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流轉(zhuǎn)為電壓，并將此電壓引入引腳。當(dāng)負(fù)載短路或其它原因引起功率管電流增加，并使取樣電阻上的電壓超過(guò)1V時(shí)，6腳就停止脈沖輸出，這樣就可以有效的保護(hù)功率管不受損壞。3.4.2TL431介紹TL431為可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，如圖3.5所示，依靠電阻、分壓獲得基準(zhǔn)電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)電阻的數(shù)值可以達(dá)到輸出穩(wěn)定電壓，為T(mén)L431的補(bǔ)償電容，可以提高其瞬態(tài)

26、頻率響應(yīng)。PS2501為線性光耦合器，能夠?qū)l(fā)射極電流通過(guò)轉(zhuǎn)化為電壓送至UC3842電壓反饋端，用來(lái)調(diào)節(jié)占空比。當(dāng)輸出電壓15V有波動(dòng)時(shí)，通過(guò)取樣電阻、分壓后，得到取樣電壓與TL431中的帶隙基準(zhǔn)電壓2.5V進(jìn)行比較。當(dāng)輸出電壓經(jīng)過(guò)取樣后大于2.5V時(shí)，使TL431陰極電位下降，進(jìn)而流過(guò)光電二極管的工作電流升高，光敏三極管電流增加，進(jìn)而使得UC3842電壓反饋值增加，使開(kāi)關(guān)管占空比減小，最終使輸出電壓15V穩(wěn)定。圖3.5TL431工作原理圖3.4.3脈寬調(diào)制器開(kāi)關(guān)電源的控制方式主要包括脈寬調(diào)制，脈沖頻率調(diào)制。脈沖頻率調(diào)制是將脈沖寬度固定，通過(guò)調(diào)節(jié)工作頻率來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波

27、后變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓，供給功率開(kāi)關(guān)管作為動(dòng)力電源。開(kāi)關(guān)管的基極或場(chǎng)效應(yīng)管的柵極由脈寬調(diào)制器的脈沖驅(qū)動(dòng)。脈寬調(diào)制器由基準(zhǔn)電壓源，誤差放大器，PWM比較器和鋸齒波發(fā)生器組成，如圖3.6為三角波輸出波形。圖3.6三角波輸出波形開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，放大，然后將其差值送到脈沖調(diào)制器。脈沖調(diào)制的頻率是不變的，當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，與基準(zhǔn)電壓比較的差值增加，經(jīng)放大后輸入到PWM比較器，加寬了脈沖寬度。寬脈沖經(jīng)開(kāi)關(guān)晶體管功率放大后，驅(qū)動(dòng)高頻變壓器，使變壓器初級(jí)電壓升高，然后耦合到次級(jí)，經(jīng)過(guò)二極管整流和電容濾波后，輸出電壓上升，反之亦然。3.5保護(hù)電路的設(shè)計(jì)過(guò)電流保護(hù)如圖3.7所示 圖3.7過(guò)流保

28、護(hù)電路過(guò)流保護(hù)電路由R10、R9以及C9組成。R9上的電壓反映了電流瞬時(shí)值，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)生過(guò)電流時(shí)，開(kāi)關(guān)管S1漏極的電流會(huì)增大，會(huì)增大，接入U(xiǎn)C3842的保護(hù)輸入端3腳，當(dāng)時(shí)，UC3842芯片的輸出脈沖將關(guān)斷。通過(guò)調(diào)節(jié)R10和R9的分壓比可以改變開(kāi)關(guān)管的限流值，實(shí)現(xiàn)電流瞬時(shí)值的逐周期比較，屬于限流式保護(hù)。輸出脈沖關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流平均值保護(hù)，屬于截流式保護(hù)。3.6輸出側(cè)濾波電路設(shè)計(jì) 變壓器輸出側(cè)濾波電路如圖3.8所示。圖3.8變壓器輸出側(cè)濾波電路為保證濾除諧波的充分性，采用CLC型濾波，也稱型濾波，該電路紋波系數(shù)更小。3.6.1計(jì)算輸出濾波電容由課設(shè)的要求輸出紋波電壓 0.2V，若CLC濾波為負(fù)

29、載電流的20%。輸出紋波電流為0.2=0.2×6=1.2A (3-44)一級(jí)電容為 (3-45)因?yàn)椴捎玫氖请p濾波環(huán)節(jié)，計(jì)算二次濾波電容 (3-46)即選擇一個(gè)和 C1 一樣的電容。根據(jù)查詢得知選擇電解電容，選擇 KEMET 公司生產(chǎn)的電容型號(hào) T510X337MO10AS 3303.6.2計(jì)算輸出濾波電感 L1 參考導(dǎo)磁率與直流偏置曲線。在可能的直流偏置下所選的磁導(dǎo)率不能過(guò)低。這里選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度為 400T時(shí)，相對(duì)磁導(dǎo)率大于 60 的磁芯： （匝） (3-47)3.6.3選擇二極管V輸出整流二極管耐壓為 (3-48) (3-49)故選取MBR20060CT型二極管。第四章 電路仿真與結(jié)果4.1 EMI濾波電路EMI仿真電路圖，如圖4.1：圖4.1 EMI濾波仿真電路輸入交流電壓及輸出電壓波形，如圖4-2（a），圖4-2（b）圖4.2（a）輸入電壓波形圖4.2（b）輸出電壓波形如果輸入有高頻電壓干擾，通過(guò)EMI濾波電路其將會(huì)被濾掉，結(jié)果輸出波形仍是50Hz的交流正弦電壓波。4.2整流電路整流仿真電路圖，如圖4.3圖4.3整流