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1、目 录摘 要 .1前 言 .21 绪论 .41.1 开关电源的发展现状和发展趋势 .41.1.1 开关电源发展现状 .41.1.2 开关电源发展趋势 .41.2 课题背景和研究意义 .42 开关电源概述 .62.1 开关电源的分类和结构 .62.2 开关电源的工作原理 .62.2.1 开关电源电路的组成 .62.2.2 反激式开关电源的工作原理 .73 设计方案的比较与与选择 .83.1 本课题的设计要求 .83.2 系统设计整体架构 .83.3 开关电源控制电路的比较选择 .83.3.1 控制电路分析 .83.3.2 UC3842 的工作原理和特点 .93.3.3 TOP243Y 工作原理和
2、特点 .113.4 电力场效应管 MOSFET.133.5 TL431 .153.6 系统原理图 .153.6.1 系统原理 .163.6.2 电路主要参数的设计 .174 开关电源系统仿真 .204.1 NI Multisim 10 系统简介 .204.2 本课题仿真结果 .21致 谢 .24参 考 文 献 .24第 1 页 共 25 页100W 反激式开关电源设计研究摘 要：随着电力电子技术的发展，开关电源的应用越来越广泛。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关电源有多种类型，其中反激式开关电源由于具有线路简
3、单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。随着计算机技术的发展,开关电源的建模仿真研究对电源的设计起着重要的辅助作用,不仅可以缩短开发周期,而且可以节约成本,所以电源的建模仿真研究已成为当今开发开关电源必不可少的部分,而且随着仿真软件的完善,使得开关电源的仿真越来越简单,可以仿真的部分与功能也越来越多。本文设计了一款 100W 反激式开关电源。关键词：反激；开关电源；拓扑结构；芯片Abstract：With the development of power electronics, switching power supply used more and mo
4、re widely. Switching power supply with its small, light weight and high efficiency characteristics, is widely used in various electrical equipment and systems, the merits of their performance is directly related to the realization of the whole system functions. There are many types of switching powe
5、r supply, including flyback switching power supply With simple circuit, the fewer components needed, can provide multiple advantages, such isolated output is widely used in low-power power supply field. With the development of computer technology, the modeling and simulation of Switching Power Suppl
6、y have assistant effects on power design and study; it can not only shorten the researching and development cycle but also reduce the design cost. The modeling and simulation research of power supply have become the essential part for Switching Power Supply researching and developing, and as simulat
7、ion software improved, the simulation of Switching Power Supply is simpler, the part and function of Switching Power Supply can be simulation also more and more.The paper designed a 100W flyback switching power supply.第 2 页 共 25 页Key words: Flyback ;Switching Power supplies;Topology Structure;Chip前言
8、电是工业的动力，是人类生活的源泉，我们都离不开电。而电源是产生电能的装置，表示电源性能的参数有功率、频率、电流、电压、效率、体积、重量等。因此，开关电源凭借着其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM） 、控制 IC 和 MOSFET 构成。开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种用电要求。由于其高效节能可带来巨大经济效益，因而引起社会各方面的重视而得到迅速推广。正因为如此，1994 年我国原邮电部做出重大决策，要求通信领域
9、推广使用开关电源以取代相控电源。开关电源的发展历史可以追溯到几十年前，可分为下列几个时期：1) 电子管稳压电源时期(1950 年代)。此时期主要为电子管直流电源和磁饱和交流电源，这种电源体积大、耗能多、效率低。2) 晶体管稳压电源时期(1960 年代-1970 年代中期)。随着晶体管技术的发展，晶体管稳压电源得到迅速发展，电子管稳压电源逐渐被淘汰。3) 低性能稳压电源时期(1970 年代-1980 年代末期)。出现了晶体管自激式开关稳压电源，工作频率在 20kHz 以下，工作效率 60%左右。随着压控功率器件的出现，促进了电源技术的极大发展，它可使兆瓦级的逆变电源设计简化，可取代需要强迫换流的
10、晶闸管，目前仍在使用。功率 MOSFET 的出现，构成了高频电力电子技术，其开关频率可达 l00kHz 以上，并且可并联大电流输出。4) 高性能的开关稳压电源时期(1990 年代至今)。随着新型功率器件和脉宽调制(PWM)电路的出现和各种零电压、零电流变换拓扑电路的广泛应用，出现了小体积、高效率、高可靠性的混合集成 DC-DC 电源。由于开关电源功耗小、效率高(可高达 70%-95%)、体积小、重量轻、稳压范围宽、滤波效率高、不需要大容量滤波电容等优点，而线性电源效率低(一般低于 50%)，并且电压转换形式单一(只有降压)等缺点，如今开关电源已逐渐取代线性电源。当然线性电源因为其低噪声、低纹波
11、的优点，在一些电子测量仪器、代线性电源 AD/DA 和取样保持电路中，线形电源仍然无法被开关电源取代。开关电源通常由六大部分组成：输入电路、功率因数校正、功率转换、输出电路、第 3 页 共 25 页控制电路、频率振荡发生器。参考文献24-68-11113-15详细的讲解了各个部分电路的工作原理、功能、设计方法以及参数的计算。参考文献1研究的是共模传导的模型分析了单相小功率回扫式开关电源的传导干扰源和共模干扰传播通道， 在细致分析回扫变压器绕组和屏蔽层作用的基础上， 建立了开关电源的共模传导干扰电路模型。具体说明了各干扰源的作用。文献12介绍了控制芯片 UC3842 的功能原理和其内部结构以及各管脚的功能。文献7介绍了采用实验和仿真结果建立基于 Matlab 环境下的开关电源神经网络模型的方法，以及利用该非线性神经网络模型结合遗传算法理论对开关电源的电路参数进行优化设计的过程。文献3对目前出现的几种典型的开关电源技术作了归纳总结和分析比较，在此基础上指出了开关电源技术的发展
