開關(guān)電源畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

■_rJ未經(jīng)允許切勿外傳設(shè)計(jì)題目： 12V5A直流開關(guān)電源姓名： 專業(yè)：班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 系部：同組人： 指導(dǎo)教師： _年_月_日摘要本文介紹一種以UC3842作為控制核心，根據(jù)UC3842的應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于該電流型PWM控制芯片、實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。開關(guān)電源比普通的線性電源效率高，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。關(guān)鍵詞：UC3842、開關(guān)電源、PWM引言開關(guān)電源是運(yùn)用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)開啟和關(guān)閉的時(shí)候，這個(gè)比率的輸出電壓穩(wěn)定的電源，電源一般由脈寬調(diào)制控制集成電路和場(chǎng)效應(yīng)晶體管。開關(guān)電源、線性電源,并與成本的功率輸出的增加，但這兩種不同的發(fā)展速度。在某一線性功率成本的輸出功率的觀點(diǎn),但高于開關(guān)電源，它被稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新、開關(guān)電源技術(shù)在不斷的創(chuàng)新，這一成本更低的輸出功率對(duì)于移動(dòng)、開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間第一章開關(guān)電源概述1.1開關(guān)電源發(fā)展歷史與應(yīng)用力開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和功率開關(guān)器件（如MOS-FET）等構(gòu)成。簡(jiǎn)單的說：就是開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源把直流電源或交流電源通過它可以獲得一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓源。它具有效率高，輸出電壓穩(wěn)定，交流紋波小，體積小和重量輕的許多優(yōu)點(diǎn)。獲得廣泛使用。高頻開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻開關(guān)電源、小型化、使開關(guān)電源到更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,促進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、光。另一個(gè)開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。噪音和紋波：附加在直流輸出信號(hào)上的交流電壓和高頻尖峰信號(hào)的峰值。用示波器測(cè)量其紋波幅值，通常是以mv度量。第二章輸入電路適，在負(fù)載電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其阻值應(yīng)該是最小。這樣，就不會(huì)影響整個(gè)開關(guān)電源的效率。2.2輸入陽間電壓保護(hù)在一般情況下，交流電網(wǎng)上的電壓為115v或230v左右，但有時(shí)也會(huì)有高壓的尖峰出現(xiàn)。比如電網(wǎng)附近有電感性開關(guān)，暴風(fēng)雨天氣時(shí)的雷電現(xiàn)象，都是產(chǎn)生高尖峰的因素。受嚴(yán)重的雷電影響，電網(wǎng)上的高壓尖峰可達(dá)5kv。第四章UC3842的原理及技術(shù)參數(shù)UC3842的原理和概述UC3842是開關(guān)電源用電流控制方式的脈寬調(diào)制集成電路。與電壓控制方式相比在負(fù)載響應(yīng)和線性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。 ? ?圖1UC3842內(nèi)部原理框圖該電路主要特點(diǎn)有:內(nèi)含欠電壓鎖定電路、低起動(dòng)電流（典型值為0?12mA）穩(wěn)定的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源、大電流推挽輸出（驅(qū)動(dòng)電流達(dá)1A）工作頻率可到500kHz、自動(dòng)負(fù)反饋補(bǔ)償電路雙脈沖抑制、較強(qiáng)的負(fù)載響應(yīng)特性UC3842內(nèi)部工作原理簡(jiǎn)介圖1所示出了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：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；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；腳為電流檢測(cè)輸入端，當(dāng)檢測(cè)電壓超過1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；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，f=1.8(RTxCT)；腳為公共地端；腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50ns驅(qū)動(dòng)能力為±1A；腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；腳為邪基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA的負(fù)載能力。UC3842的技術(shù)參數(shù)

引出端功能引出端序號(hào)符號(hào)功能引出端序號(hào)符號(hào)功能1COMP比較端5GND地2負(fù)反饋6OUT輸出3Sen電流靈敏度7Vcc電櫥4OSC振蕩端SVref參巖電廂最大額定值〔除非特別說明外.Tamb=25l2)參數(shù)名禰符號(hào)數(shù)值單位電源電壓Vec30V輸出電流Io±1A誤差.放大器電浦ItiinkCEA>10mA誤差放大器輸入電壓VinCEA)-Q.3—6.3V功柱Pd1W封裝外形圖

0-46i0-46iQ.l第五章12V5A單端反激開關(guān)電源原理5.112V5A電路原理圖IB2電路郎在密12V5A電路PCB板這是我根據(jù)我在學(xué)校學(xué)習(xí)的Protel99SE畫的PCB板5.3原理分析5.3.1系統(tǒng)原理本文以UC3842為核心控制部件，設(shè)計(jì)一款A(yù)C220V輸入，DC12V輸出的單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源控制電路是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。變換器的幅頻特性由雙極點(diǎn)變成單極點(diǎn)，因此，增益帶寬乘積得到了提高，穩(wěn)定幅度大，具有良好的頻率響應(yīng)特性。主要的功能模塊包括：?jiǎn)?dòng)電路、過流過壓欠壓保護(hù)電路、反饋電路、整流電路。以下對(duì)各個(gè)模塊的原理和功能進(jìn)行分析。電路原理圖如圖2所示。5.3.2啟動(dòng)電路如圖2所示交流電由C16、L1、C15以及C14、C13進(jìn)行低通濾波，其中C16、C15組成抗串模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪聲；C14、C13、L1組成抗共模干擾電路，用于抑制共態(tài)噪聲干擾。它們的組合應(yīng)用對(duì)電磁干擾由很強(qiáng)的衰減功能。如圖2所示，如果由于某種原因，輸出端短路而產(chǎn)生過流，開關(guān)管的漏極電流將大幅度上升，R9兩端的電壓上升，UC3842的腳3上的電壓也上升。當(dāng)該腳的電壓超過正常值0.3V達(dá)到1V（即電流超過1.5A）時(shí)，UC3842的PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。這時(shí)，UC3842的腳6無輸出，MOS管S1截止，從而保護(hù)了電路。如果供電電壓發(fā)生過壓（在265V以上），UC3842無法調(diào)節(jié)占空比，變壓器的初級(jí)繞組電壓大大提高，UC3842的腳7供電電壓也急劇上升，其腳2的電壓也上升，關(guān)閉輸出。如果電網(wǎng)的電壓低于85V，UC3842的腳1電壓也下降，當(dāng)下降lV（正常值是3.4V）以下時(shí)，PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。如果人為意外地將輸出端短路，這時(shí)輸出電流將成倍增大，使得自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)RF內(nèi)部的熱量激增，它立即斷開電路，起到過壓保護(hù)作用。一旦故障排除，自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)RF在5s之內(nèi)快速恢復(fù)阻抗。因此，此電路具有短路過流、過壓、欠壓三重保護(hù)。5.3.4反饋電路反饋電路采用精密穩(wěn)壓源TL431和線性光耦PC817。利用TL43l可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。如圖2所示，R4、R5是精密穩(wěn)壓源的外接控制電阻，它們決定輸出電壓的高低，和TL431一并組成外部誤差放大器。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，取樣電壓VR7也隨之升高，設(shè)定電壓大于基準(zhǔn)電壓（TL431的基準(zhǔn)電壓為5V），使TL431內(nèi)的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內(nèi)驅(qū)動(dòng)三極管的輸出電壓降低，也使輸出電壓Vo下降，最后Vo趨于穩(wěn)定；反之，輸出電壓下降引起設(shè)置電壓下降，當(dāng)輸出電壓低于設(shè)置電壓時(shí)，誤差放大器的輸出電壓下降，片內(nèi)的驅(qū)動(dòng)三極管的輸出電壓升高，最終使得UC3842的腳1的補(bǔ)償輸入電流隨之變化，促使片內(nèi)對(duì)PWM比較器進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變占空比，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。R7、R8的阻值是這樣計(jì)算的：先固定R7的阻值，再計(jì)算R8的阻值，即TOC\o"1-5"\h\z鴕=?礦皿 (I)址譬才=250|1A (2)%WxW齡叫與祝-) (3)250x105.3.5輸出整流濾波電路輸出整流濾波電路直接影響到電壓波紋的大小，影響輸出電壓的性能。開關(guān)電源輸出端中對(duì)波紋幅值的影響主要有以下幾個(gè)方面。輸入電源的噪聲，是指輸入電源中所包含的交流成分。解決的方案是在電源輸入端加電容C5,以濾除此噪聲干擾。高頻信號(hào)噪聲，開關(guān)電源中對(duì)直流輸入進(jìn)行高頻的斬波，然后通過高頻的變壓器進(jìn)行傳輸，在這個(gè)過程中，必然會(huì)摻人高頻的噪聲干擾。還有功率管器件在開關(guān)的過程中引起的高頻噪聲。對(duì)于這類高頻噪聲的解決方案是在輸出端采用n型濾波的方式。濾波電感采用150pH的電感，可濾除高頻噪聲。采用快速恢復(fù)二極管D6、D7整流。基于低壓、功耗低、大電流的特點(diǎn)，有利于提高電源的效率，其反向恢復(fù)時(shí)間短，有利于減少高頻噪聲。并聯(lián)整流二極管減小尖峰電壓在大功率的整流電路中，次級(jí)整流橋電路存在較大雜散電感，輸出整流管在換流時(shí)，由于電路中存在寄生振蕩，整流管會(huì)承受較大的尖峰電壓，尖峰電壓的存在提高了對(duì)整流二極管的耐壓要求，也將帶來額外的電路損耗。整流橋的寄生振蕩產(chǎn)生于變壓器的漏感（或附加的諧振電感）與變壓器的繞組電容和整流管的結(jié)電容之間。當(dāng)副邊電壓為零時(shí)，在全橋整流器中4只二極管全部導(dǎo)通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。而當(dāng)副邊電壓變化為高電壓VinK（K為變壓器變比）時(shí)，整流橋中有兩只二極管要關(guān)斷，兩只二極管繼續(xù)導(dǎo)通。這時(shí)候變壓器的漏感（或附加的諧振電感）就開始和關(guān)斷的整流二極管的電容諧振。即使采用快恢復(fù)二極管，二極管依然會(huì)承受至少兩倍的尖峰電壓，因此，必須采用有效的緩沖電路，有許多文獻(xiàn)對(duì)此作了研究，歸納起來有5種方式：RC緩沖電路，RCD緩沖電路，主動(dòng)箝位緩沖電路，第三個(gè)繞組加二極管箝位緩沖電路，原邊側(cè)加二極管箝位緩沖電路。在這里提出另一種減小二極管尖峰電壓有效的方法：即整流二極管并聯(lián)，其具體的電路圖如圖3所示。 0 0圈3整流二極管井聯(lián)原理圖總結(jié)通過實(shí)習(xí)我接觸開關(guān)電源，開關(guān)電源應(yīng)用在許多的行業(yè)如工業(yè)、航空、航天、軍事等。在實(shí)習(xí)期間我進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)開關(guān)電源，我更好的學(xué)會(huì)了如何分析電路、如何運(yùn)用知識(shí)、如何調(diào)試電路，在完成畢業(yè)論文的期間，我感覺我對(duì)開關(guān)電源還有許多不足之處，我計(jì)劃在以后的實(shí)習(xí)期間更好的思考問題、解決問題，培養(yǎng)了自己不怕苦、不怕累的意志力，為日后的學(xué)習(xí)、工作和生活打下良好的基石。致謝參考文獻(xiàn)1、嚴(yán)仰光.雙向直流變換器.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2004.113、 阮新波、嚴(yán)仰光，脈寬調(diào)制DCDC全橋變換器的軟開關(guān)技術(shù).北京：科學(xué)出版社，19994、 曾興雯，高頻電路原理