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1、 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 IV 页 共 IV 页摘 要随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、学习和生活的关系日益密切，而此类设备都离不开可靠的电源。开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源，它具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、使用方便、性能稳定等优点，而且已逐渐取代传统线性电源。在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业设备、医疗器械、家用电器等领域应用效果显著，进一步促进了开关电源技术的迅速发展。目前，开关电源正朝着集成化、智能化、模块化的方向发展。本文简述了一个60W反激式开关电源的设计过程。该电源通过将输入的交流电压经过滤波、PWM控制、功率变换和稳
2、压控制等电路的处理，得到一个60W的直流输出。该电源具有短路保护、过流保护、反馈补偿等保护电路，增强了电源工作的安全性和可靠性。其中PWM控制模块最为关键，它主要通过控制脉冲电压的占空比来控制反激变压器的开通与关断，从而得到所需输出电压的目的。整个电源采用最新的电路设计，具有结构紧凑、性能可靠、输入电压范围宽、输出效率高等优点。关键词：开关电源；PWM控制；功率变换；反激变换；保护电路AbstractWith the rapid development of power electronic technology, the power electronic equipments and peo
3、ples work, study and life move ever closer together, and these devices are inseparable from reliable power supply. The switching power supply which is widely applied in recent years is a new power supply, it has advantages like small volume, light weight, high efficiency, low calorific value, conven
4、ient usage, stable performance, and has advantages of substituting the traditional linear power. At post and telecommunications, aerospace, instruments, industrial equipment, medical equipment, household appliances, etc application effect of switching power supply is significantly, and it has promot
5、ed the rapid development of swithing power supply. At present, switching power supply is improving toward to integration, intelligent and modular direction.This paper introduces a 60W flyback type switch power supply design process. It input ac voltage，with filtering, PWM control, power transformati
6、on and the voltage control circuit, then output dc 60W. This power with short circuit protection, over current protection, feedback compensation protection circuit, strengthened the power work safety and reliability. Among them, the most key is PWM control module, which is mainly achieved by control
7、ing the duty cycle of pulse voltage to control transformer open and shut off, and its required for the purpose of the output voltage. The power source adopts the latest circuit design, with compact structure, reliable performance, wide input voltage range, higher efficiency.Keywords: switching power
8、 supply; PWM control; power converter; flyback transform; protection circuit目 录引言1设计任务31开关电源基本知识31.1基本的PWM变换器主电路拓扑31.1.1Buck变换器31.1.2Boost变换器31.1.3Buck-Boost变换器41.1.4Cuk变换器41.2反激变换器简介42总体方案设计53各模块详细设计63.1PWM控制电路63.1.1PWM控制芯片UC2843基本资料63.1.2UC2843外围电路83.1.3谐波补偿93.2反激电路高频变压器设计103.2.1磁性材料的特性103.2.2反激变压
9、器的设计123.3反激变换电路设计143.4RCD缓冲器设计163.5检流电阻和高压补偿电路的设计173.6辅助供电设计183.7反馈回路的设计183.8输出电路设计203.9输入EMC模块设计214电路调试234.1控制芯片UC2843BN外围电路的调试234.1.1调试内容与步骤234.1.2调试中遇到的问题与解决方法234.2反馈回路的调适244.2.1调试内容与步骤244.2.2调试中遇到的问题与解决方法244.3变压器调试254.3.1调试内容与步骤254.3.2遇到的问题与解决方法254.4整体调试254.4.1调试内容254.4.2遇到的问题和解决方法265电源参数的测试265.
10、1几个重要节点的波形265.1.1开关MOS管漏-源极电压(Vgs)波形265.1.2开关MOS管栅-源极电压(Vds)波形275.2输入特性参数295.2.1输入工作电压范围295.2.2最大输入电流295.3输出特性参数305.3.1交调测试305.3.2稳压精度315.3.3负载调整率315.3.4电压调整率325.3.5峰-峰值杂音电压325.3.6负载动态响应335.3.7效率355.4保护特性355.4.1输出限流保护355.4.2短路保护365.5电源测试小结366结论37谢 辞39参考文献40附 录41 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 40 页 共 41 页引言1
11、955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。随着科技的发展，电子设备的便携化，小型化轻型电源的发展尤为重要。开关电源的出现为此提供了可行途径。降低体积、重
12、量，提高工作频率也是开关电源的发展方向。1980年前，功率变换器的开关频率为2050kHz，从20世纪80年代起，提高开关频率成为减小开关电源尺寸的最有效有段，同时，也改善了电源的动态性能。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。现在200500kHz已成为100W输出DC-DC功率变换器的标准开关频率。开关电源继续向着高频、高效、轻便方向发展。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。虽然现阶段开关电源拥有效率较高、可靠性好、抗干扰能力较强和模块化的形成，但高频化、
13、低功耗、低噪声仍然是开关电源发展的方向，其中高频化将使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn/Zn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得
14、开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐
15、振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。设计任务本课题要求利用UC2843BN芯片控制，用反激变换的方式，实现一个交流220Vac、输出12V/5A的开关电源，能够正常带载、限流、短路等功能，并且输出纹波、峰峰值、动态响应等能满足国标要求。主要内容如下：1.了解和掌握开关电源相对于工频电源的优、缺点及其应用场合。2.学习和掌握UC2843BN控制芯片内部原理结构及控制方式。3.了解和掌握反激式开关电源的工作原理及其应用场合。4.了解和掌握开关电源的基本指标及参数，并能基于参数判别开关电源的优劣。5.完成利用UC2843BN控制的、输出12V/5A的开关电源。
