基于UC3842的单端反激式开关电源毕业设计论文.docx
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1、电子线路系统设计课程论文题 目: 基于UC3842的单端反激式开关电源 姓 名: 马思麒 学 号: 20134532 同组姓名: 孟雨 专业班级: 电子信息工程二班 指导老师: 谢铁强 评分标准:论文结构完整(20分)参数设计准确(20分)论文格式规范(20分)文字表述清楚(20分)设计符合要求(20分)总分(100)一 设计目的随着计算机、电子技术的发展,电子技术的应用领域越来越广,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源,他们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化,使得电源以轻、薄、小和高效为发展方向。二十世纪八十年代,
2、计算机全面实现开关电源化,率先完成计算机的开关电源换代。九十年代,开关电源在电子电气设备、家电领域中得到了广泛应用,开关电源进入快速发展时期。经过几十年的发展开关电源技术有了重大进步和突破。新型半导体器件的开发是开关电源技术进步的龙头,高性能碳化硅半导体器件一旦研制成功,对于开关电源技术的影响将是革命性的。此外,平面变压器、压电变压器及新型电容器等元件的发展,也将对电源技术的发展起到重要作用。总之,开关电源的高效化、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是大势所趋,也是今后的主要发展方向。二 设计要求1、 固定输出电压34V2、 输出电流740mA3、 输出功率为25.16W4、 电路中要求有过流
3、保护5、 电路中要求有过压保护电路图如图所示3、 设计方案开关型稳压电源的电路结构有多种:(1)按驱动方式分,有自励式和他励式。(2)按DC/DC变换器的工作方式分:单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式等;降压型、升压型和升降压型等。(3)按电路组成分,有谐振型和非谐振型。(4)按控制方式分:脉冲宽度调制(PWM)式;脉冲频率调制(PFM)式;PWM与PFM混合式。(5)按电源是否隔离和反馈控制信号耦合方式分,有隔离式、非隔离式和变压器耦合式、光电耦合式等。以上这些方式的组合可构成多种方式的开关型稳压电源。因此设计者需根据各种方式的特征进行有效地组合,制作出满足需要的高质量开关型稳压电源
4、。A. 正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性,相对来说比较好,因此,工作比较稳定,输出电压不容易产生抖动,在一些对输出电压参数要求比较高的场合,经常使用。正激式变压器开关电源工作原理 所谓正激式变压器开关电源,是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时,变压器的次级线圈正好有功率输出。B. 反激式变压器开关电源工作原理比较简单,输出电压控制范围比较大,因此,在一般电器设备中应用最广泛。 所谓反激式变压器开关电源,是指当变压器的初级线圈正好被直流脉冲电压激励时,变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出,而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出,这种变压器开
5、关电源称为反激式开关电源。反激式可做小功率, 成本低, 调试相对简单些, 所以在小功率电源中常用。它们的区别: (1)主变压器方面, 正激的需增加消磁绕组, 当然也有的用增加两个二极管在主绕组进行消磁, 无论如何正激电源必须增加消磁回路. (2)输出: 反激不用增加输出储能电感, 因为能量能储存在次级线圈中. 正激须增加输出储能电感, 且整流部分需增加续流二极管.(3)基本特点 1:工作状态不同. 2:正激次级侧需有储能电感. 3:反激一般功率做的小点. 故选择反激。控制方法A.采用脉冲频率调制PFM (Pulse Frequency Modulation)的控制方式,其特征是固定脉冲宽度,利
6、用改变开关频率的方法来调节占空比。输出电压的调整范围大,但要求滤波电路必须在宽频带下工作。B.采用脉冲宽度调制PWM (Pulse Wildth Modulation)的控制方式,其特征是固定开关的频率,通过改变脉冲宽度改变占空比,控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM相比较PWM主要缺点在于滤波困难1、滤波困难(谐波频谱太宽)。2、峰值效率以前,PFM的频率低于PWM的频率,会造成输出纹波比PWM偏大。3、PFM控制相比PWM控制 IC 价格要贵。PFM之所以应用没有PWM多最主要的一个原因就是另外一个原因就是PWM的巨大优点了:控制方法实现起来容易,PFM控制方法实现起来不太容
7、易。故选用B拓扑结构主回路开关电源中,功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件,以及供电输入端和负载端。开关电源(直流变换器)的类型很多,在研究开发或者维修电源系统时,全面了解开关电源主回路的各种基本类型,以及工作原理,具有极其重要的意义。开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。1. 非隔离式电路的类型:非隔离输入端与输出端电气相通,没有隔离。 串联式结构和并联式结构2. 隔离式电路的类型:隔离输入端与输出端电气不相通,通过脉冲变压器的磁偶合方式传递能量,输入输出完全电气隔离。2.1. 单端正激式 single
8、Forward Converter(又叫单端正激式变压器开关电源 )单端通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器;正激式:就是只有在开关管导通的时候,能量才通过变压器或电感向负载释放,当开关关闭的时候,就停止向负载释放能量。目前属于这种模式的开关电源有:串联式开关电源,buck拓扑结构开关电源,激式变压器开关电源、推免式、半桥式、全桥式都属于正激式模式。反激式:就是在开关管导通的时候存储能量,只有在开关管关断的时候释放才向负载释放能量。属于这种模式的开关电源有:并联式开关电源、boots、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源。正激变压器脉冲变压器的原/付边相位关系,确保在开关管导通,驱动脉冲变压器
9、原边时,变压器付边同时对负载供电。所谓正激式变压器开关电源,是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时,变压器的次级线圈正好有功率输出。(正激式变压器开关电源是推免式变压器开关电源衍生过来的,推免式有两个控制开关,正激式改成一个开关控制。)在本次设计中,根据设计指标要求,应该采用有变压器隔离的拓扑,即反激式电路拓扑。四、工作原理:开关电源主要是进行交流/直流、直流/直流、直流/交流功率转换的装置,通过了对主变换回路以及控制回路的控制完成一系列的变换。主变换回路将输入的交流电转换后传递给了负载,所以它决定了开关电源电路的结构形式、转换要求以及负载能力等一系列的技术指标;而控制回路是按照输入,输出
10、技术指标的要求来进行检测,控制主变换回路的工作状态。一般开关电源控制集成电路包括振荡器、误差放大器、PWM触发器、状态控制器等部分功能电路,高品质开关电源还包括高电压功率开关管、电流比较器,以及各种保护功能电路。在开关点的变换过程中,用高频变压器隔离称为离线式开关变换器,常用AC/DC变换器就是离线式开关变换器。开关电源的工作原理框图如图1-1所示。开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比调整输出电压,开关电源的工作原理可以用图2-2进行说明。图中输入的直流不稳定电压Ui经开关S加至输出端,S为受控开关,是一个受开关脉冲控制的开关调整管,若使开关S按
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