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1、推挽式开关电源设计洛阳理工学院毕业设计（论 文）题目一推挽式开关电源的设计2013 年 5 月 30 日Design of a push-pull DC switching power supply*TPower is to achieve power conversion and power transmission major equipment. In the information age, the rapid development of agriculture, energy, transportation, information, national defense, educa
2、tion and other fields, for the power industry made more, higher requirements, such as energy saving, energy saving, material saving, reduced body weight loss, environmental protection, reliable, safety etc. This has forced the power workers continue to explore in the power development process, to se
3、ek a variety of related technology, 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 equipment, compared to traditional linear power supply, high technological content, low energy consumption, easy to use, and ha
4、s achieved good economic benefit. Switching power supply with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, small size, and other advantages, is widely used in communication equipment, numerical control equipment, instrumentation, audio and video equipment, household appliances and oth
5、er electronic circuits. This paper first introduces the basic principle of switching power supply, then introduce dual output driver UC3524 is widely used in switching power supply, and to drive UC3524 as the foundation, through the printer power supply circuit, on the working principle of push-pull
6、 switching power supply.KEY WORDS: transformation of electrical energy, transformation of electrical energy,UC3524, transformation of electrical energy目录前 言 1第 1 章 绪论 21.1开关电源的发展历程 21.2开关电源的分类 31.2.1按电路的输出稳压控制方式分类 31.2.2按开关电源的触发方式分类 31.2.3按输入与输出是否隔离分类 31.2.4按功率开关管关断和开通工作条件分类 41.3 开关电源的主要技术指标 41.4 开关
7、电源电路组成1.5 电源电路的主要特点1.6开关电源的特点 6第 2 章 开关器件 72.1 开关器件的特征2.2开关器件的分类 72.3常见开关器件介绍 8第 3 章 开关电源的基本原理 10103.1 开关电源拓扑结构3.1.1非隔离式开关电源拓扑结构 103.1.2 隔离式电源开关拓扑结构 123.2 推挽式开关变换电路基本原理 143.3各种不同开关变换电路的比较 16第 4 章 UC3524 介绍 174.1 UC3524 介绍 174.2 UC3524 的内部结构及其原理 17第 5 章 UC3524 组成的高压开关电源分析与设计 205.1 基于 UC3524 的高压开关电源原理
8、分析 205.2 变压器绕制步骤 225.3 开关电源的电磁兼容性问题 235.3.1 电磁兼容性 235.3.2 电磁兼容问题要素 235.3.3 解决开关电源的电磁兼容性 24结 论 25谢 辞 26、 、_前言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、信息、国防、教育等领域的迅猛发展，对电源产业 提出了更多、更高的要求：如节能、节电、节材、缩体、减重、环保、 可靠、安全等。这就迫使电源工作者在电源研发过程中不断探索，寻 求各种相关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的要求。开 关电源是一种新型电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高， 耗能低，使
9、用方便，并取得了较好的经济效益。自 20 世纪 50 年代， 美国航空航天局为开发设计搭载火箭，研发制造以小型化，重量轻为 目标的首个开关电源以来，在将近半个多世纪的发展中，开关电源慢 慢逐步取代了传统技术制造的相控稳压电源，并且广泛应用到电力电 子整机设备中。伴随集成电路的发展，开关电源逐步向集成化方向发 展，趋于模块化和小型化。将近 20 年以来，集成开关电源向着两个 方向发展。第一个方向是向着中、小功率开关电源单片集成化的方向 发展，美国电源集成公司(Power lntegrations)1994年率先研发成功三 端隔离式 PWM 型单片开关电源在世界上，其属于 AC/DC 电源变换 器
10、。之后相继推出 TOPSwitch-Fx 、TOPSwitch、TOPSwitch-ll 、TOPSwitch-GX、LinkSwitch、PeakSwitch 等系列产品。第二个方向是 对开关电源的控制电路实现集成化，1977 年国外首先研发制造出脉 宽调制(PWM)控制器集成电路，Silicon General公司、美国Motorola 公司、 Unitrode 公司等相继推出一系列 PWM 芯片。近些年来，国外 研发制作出开关频率达1MHz的高速PWM、PFM芯片。目前，单片 开关电源已形成了几十个系列、数百种产品。与国外开关电源技术相比，中国从1977 年才刚开始进入初步发 展期，起步
11、较晚，技术比国外落后些。目前国内DC/DC模块电源市 场主要被外国品牌所占领，他们占领了大功率模块电源的大部分以及 中小功率模块电源一半的市场。但是，伴随着国内技术的进步及生产 规模的扩大，进口中小功率模块电源正在迅速被国产DC/DC产品所 替代。本文主要是引入UC3524驱动器来介绍推挽式开关变换电路的基 本原理，通过打印机电路来详细分析其主要的工作过程。第1章 绪论1.1 开关电源的发展历程随着电子技术的发展，DC/DC电源已经形成一个庞大的工业，材 料、工艺、外封装的不断改进，使DC/DC产品普遍被工业界采用，并 在军界、医疗、宇航等领域迅速推广。现已有数家产值达数千万美元 的公司生产D
12、C/DC电源，产品从0.5瓦至上千瓦。从单输出到多输 出，也有的公司把自己的 DC/DC 模块产品组合设计成用户需要的电 源系统。激烈的竞争局面,导致各厂家积极采用先进技术,使模块以最小的 体积达到最高的功率输出,某些新产品的功率密度已可达每立方英寸10 瓦。提高效率和输出功率是大家追求的目标,场效应开关管，肖特 基整流管以及磁性材料的改进,都是关键因素。计算机工业的发展给DC/DC电源提出了新的目标。以往的TTL 电路逻辑电压为5V，超大规模集成电路的驱动电流较大，一个需5A 电流的设计至少要25瓦输出的电源模块。为节省能源，新的CMOSIC 设计使电压降为3.3V ，同样需 5A 电流则可
13、仅用 16.5 瓦的模块。目前一些超大 规模集成电路生产厂家有意把电压降至2 .9V 、2.1 V ,以节省电力,因 对 DC/DC 电源产品带来了新的挑战。目前 DC/DC 模块的设计人员采 用同步整流技术在一定程度上使效率有所提高 ,但最终的改进尚依赖 于半导体元件性能的改善。为解决 DC/DC 模块的控制电路。使用一 定规模的集成电路将使DC/DC模块性能得到革命性的进步。DC/DC 模块的外封装的散热也是个关键间题。由于体积的限制, 模块外壳需有良好的导热能力, 否则将烧毁内部半导体元件。近几年 已有把电路印刷在铝制或陶瓷荃板上的 DC/DC 产品间世。铝板和陶 瓷板导热较好, 给 D
14、C/DC 模块的发展提供的新的方向。1.2 开关电源的分类1.2.1 按电路的输出稳压控制方式分类按电路的输出稳压控制方式，开关电源可分为脉冲宽度调制模式(PWM )式、脉冲频率调制式(PFM )和脉冲调频调宽式三种：(1) T 不变，只改变 TON 来实现占空比调节的稳压方式叫做脉冲 宽度调制( PWM)(2) 保持 TON 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U0稳压的方法称做脉冲频率调制(PFM)。(3) 既改变TON，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。1.2.2 按开关电源的触发方式分类(1) 自激式开关电源 自激式
15、开关电源利用电源电路中的开关晶体管和高频脉冲变压器构成正反馈环路，来完成自激振荡,使开关电源输出直流电压。在显 示设备的 PWM 式开关电源中，自激振荡频率同步于行频脉冲，即使 在行扫描电路发生故障时，电源电路仍能维持自激振荡而有直流输出 电压。(2) 它激式开关电源 它激式开关电源必须有一个振荡器，以便产生开关脉冲来控制开 关管，使开关电源工作，输出直流电压。1.2.3 按输入与输出是否隔离分类（1）隔离式开关变换器：它是将高频变压器变换器的输入一次 侧与输出二次侧隔离。这些变换器类型主要有单端正激式变换器和推 挽式变换器，单端反激式变换器，全桥式变换器，半桥式变换器。（2）非隔离式开关变换器：它是指输出与出入在电气上不隔离， 输出与输入共用一个端子。非隔离式变换器类型主要有降压型（Buck） 变换器，降压-升压（Buck-Boost）变换器，升压型（Boost ）变换器， 以及组合变形电路。1.2.4 按功率开关管关断和开通工作条件分类（ 1） 硬开关变换器功率开关器件是在承受电压或电流应力的情 况下接通或关断的。这样不但会形成开关尖峰干扰噪声，而且会产生 开关损耗，需要附加屏蔽，滤波等抗噪声技术，才可满足高性能，高 精度用电设备的要求。（ 2） 软开关变换器功率开关器件是在不承受电压或电流应力的 情况下接通或关断的；例如；流过开关管的电流为
