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1、UC3842 的开关电源设计毕业论文 摘 要电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。在信息时代，农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展，对电影产业提出个更多、更高的要求，如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的要求。开关电源是一种新型的电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高、耗能低、使用方便，并取得了较好的经济效益。UC3842 是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。假如由于某种原因使输出电压升高时，脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比 D，使斩波后的平均值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然
2、。UC3842 可以直接驱动 MOS 管、IGBT 等，适合于制作 2080W 小功率开关电源。由于器件设计巧妙，由主电源电压直接启动，构成电路所需元件少，非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。设计思路，并附有详细的电路图。关键词：开关电源，uc3842，脉宽调制，功率，IGBTSWITCHING POWER SUPPLY DESIGN BASED ON UC3842ABSTRACATPower is to achieve power conversion and power transmission major equipment. In the information age, agric
3、ulture, energy, transportation, communications and other areas Power of the film industry make a greater and higher requirements，such as energy, materials, weight reduction, environmental protection, safety and reliability. This has forced the power workers have been exploring the technology for a v
4、ariety of rural customs, the power to make the best products to meet the requirements of all walks of life. Switching power supply is a new type of power supply, compared to traditional linear power supply, high technology, low energy consumption, easy to use, and has achieved good economic results.
5、UC3842 is an excellent current-controlled pulse width modulator. If for some reason, the output voltage increases, the pulse width modulator drive signal will change the pulse width, that is, the duty cycle D, so that the average voltage drop after the chopper to achieve the regulator end, and vice
6、versa how ever.UC3842 can control direct drive MOS, IGBT, etc., suitable for the production of 20 80W low-power switching power supply. As the device is cleverly designed, launched by the main power supply voltage directly to form circuit components required for a small, very consistent with circuit
7、 design, “simplicity first“ principle.KEY WORDS: Switching Power Supply，uc3842，PWM，power，IGBT目 录前 言 1第 1 章 开关电源的简介 21.1 开关电源概述.21.1.1 开关电源的工作原理.21.1.2 开关电源的组成.31.1.3 开关电源的特点.41.2 开关器件.41.2.1 开关器件的特征41.2.2 器件 TL43151.2.3 电力二极管61.2.4 光耦 PC81761.2.5 电力场效应晶体管 MOSFET.7第 2 章 主要开关变换电路 92.1 滤波电路.92.2 反馈电路.9
8、2.2.1 电流反馈电路92.2.2 电压反馈电路102.3 电压保护电路10第 3 章 UC3842.123.1 UC3842 简介.123.1.1 UC3842 的引脚及其功能 .123.1.2 UC3842 的内部结构 .133.1.3 UC3842 的使用特点 .143.2 UC3842 的典型应用电路.153.2.1 反激式开关电源153.2.2 UC3842 控制的同步整流电路 .163.2.3 升压型开关电源19第 4 章 利用 UC3842 设计小功率电源.214.1 电源设计指标.214.1.1 元件的选择214.1.2 电路结构的选择234.2 启动电路.234.3 PWM
9、 脉冲控制驱动电路.244.4 直流输出与反馈电路.254.5 总体电路图分析.26结 论 28参考文献 29致 谢 30附 录 1：总体电路图 .31附 录 2：开关电源常用英文标志与缩写.32外文资料译文 33前 言电源power supply; power source 向电子设备提供功率的装置。把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能.发电机.电池本身并不带电,它的两极分别有正负电荷,由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的),电荷导体里本来就有,要产生电流只需要加上电压即可,当电池两极接上导体时为了产生电流而把
10、正负电荷释放出去,当电荷散尽时,也就荷尽流(压)消了.干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。电子设备都离不开可靠的电源，进入 80 年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入 90 年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 电力电子技术的
11、发展,特别是大功率器件 IGBT 和 MOSFET 的迅速发展,将开关电源的工作频率提高到相当高的水平,使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务，信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求,从而促进了开关电源技术的发展。第 1 章 开关电源的简介1.1 开关电源概述1.1.1 开关电源的工作原理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 1-1 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 按要
12、求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压 Ui 变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定的直流输出电压Uo。UiSUi0TONU0t0t0 (b)V(a)U0(a) 电路图；(b) 波形图图 1-1 开关电源的工作原理为方便分析开关电源电路，定义脉冲占空比如下(1-1)TTDON式中，T 表示开关 S 的开关重复周期；TON 表示开关 S 在一个开关周期中的导通时间。开关电源直流输出电压 Uo 与输入电压 Ui 之间有如下关系：Uo=UiD (1-2)由式(1-1)和式(1-2)可以看出，若开关周期 T 一定，改变开关 S 的导通时间，即可改变脉冲占空比n0TD，从
13、而达到调节输出电压的目的。T 不变，只改变来实现占空比调节的稳压方式叫做脉冲宽度调制n0T(PWM)。由于 PWM 式的开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，因此 PWM 式开关电源用得较多。若保持不变，利用改变开关频率 f=1/T 实现脉冲占空比调节，从而实现输出直流电压 Uon0T稳压的方法，称做脉冲频率调制(PFM)。由于该方式的开关频率不固定，因此输出滤波电路的设计不易实现最优化。既改变，又改变 T，实现脉冲占空比调节的稳压方式称做脉冲调频调宽方式。在各种开关电源n0T中，以上三种脉冲占空比调节的稳压方式均有应用1。1.1.2 开关电源的组成开关电源的基本组成如图 1-
14、2 所示。其中 DC/DC 变换器用以进行功率变换，它是开关电源的核心部分；驱动器是开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信号进行放大和整形，以适应开关管的驱动要求；信号源产生控制信号，该信号由它激或自激电路产生，可以是 PWM 信号、 PFM 信号或其他信号；比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值、 频率、 波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的目的。除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、 过流过压保护、 输入滤波、 输出采样、 功能指示等电路。反馈回路检测其输出电压，并与基准电压比较，其误差通过误差放大器进行放大，控制脉宽调制电路，再
15、经过驱动电路控制半导体开关的通断时间，从而调整输出电压。DC/DC 变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波的 PWM 变换器以及工作波形为准正弦波的谐振变换器应用较为普遍。开关电源的负载变换瞬态响应主要由输出端 LC 滤波器的特性决定，所以可以通过提高开关频率、 降低输出滤波器 LC 的方法来改善瞬态响应特性。图 1-2 开关电源的基本组成1.1.3 开关电源的特点开关电源具有如下特点：(1) 效率高。开关电源的功率开关调整管工作在开关状态，所以调整管的功耗小，效率高，一般在80%90%，高的可达 90%以上；(2) 重量轻。由于开关电源省掉了笨重的电源变压器，节省了大量的漆包线和硅钢片，从
16、而使其重量只有同容量线性电源的 1/5，体积也大大缩小了；(3) 稳压范围宽。开关电源的交流输入电压在 90270 V 内变化时，输出电压的变化在2%以下。合理设计开关电源电路，还可使稳压范围更宽并保证开关电源的高效率；（4）安全可靠。在开关电源中，由于可以方便地设置各种形式的保护电路，因此当电源负载出现故障时，能自动切断电源，保障其功能可靠； (5) 功耗小。由于开关电源的工作频率高，一般在 20 kHz 以上，因此滤波元件的数值可以大大减小，从而减小功耗；特别是，由于功率开关管工作在开关状态，损耗小，不需要采用大面积散热器，电源温升低，周围元件不致因长期工作在高温环境而损坏，因此采用开关电源可以提高整机的可靠性和稳定性2。1.2 开关器件1.2.1 开关器件的特征同处理信息的电子器件相比，开关电源的电子器件具有以下特征：(1) 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力是开关器件最重要的参数，其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级，大多远大于处理信息的电子器件。(2) 开关器件一般都工作在开关状
