小功率电源开关设计论文.doc

毕业设计 题 题： 小功率开关电源技术的设计 学 校： 烟台汽车工程职业技术学院 系 别： 电子工程系 专 业： 生产过程自动化 班 级： 学 号： 学 生： 指导老师： 201 年4月 课 题 摘 要 随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。电力电子技术的发展，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。本次设计采用典型的反激式开关电源结构设计形式，以UC3842作为控制核心器件，运用脉宽调制的基本原理，并采用辅助电源供电方式为其供电，有利于增大主电源的输出功率。采用场效应管作为开关器件，其导通和截止速度很快，导通损耗小，这就为开关电源的高效性提供保障。同时，电路中辅以过压过流保护电路，为系统的安全工作提供保障，本电路注意改善负载调整率,降低了电磁串扰，达到绿色环保的目的。输出电压可调，使其可适用于不同场合。 目录 1 引言 1 2 系统方案选择和论证 2 2.1 设计要求 2 2.2系统基本方案 2 2.3方案选择和论证 3 2.3.1 主电路方案 3 2.3.2 主电路功率模块 6 2.3.3 控制电路的选择 8 2.3.3 系统方案确定 9 3 系统设计与实现 10 3.1系统硬件的基本组成 10 3.2 主要单元的电路设计 10 3.2.1 主要电路部分电路设计 10 3.2.2 控制回路单元的设计 15 4 主要元件介绍 17 4.1 光电耦合器 17 4.2肖特基二极管 18 4.3 基准电压 19 4.4 UC3842介绍 20 结 论 22 参考文献 24 附录一 元器件清单 25 附录二 总原理图 26 1 引言 电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是生产电的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠性等指标。我们用的电，一般都需经过转换才能适合使用的需要，例如交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率变换为小功率等。 按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转化为直流；AC/AC称为交流变交流，即为改变频率；DC/AC称为逆变；DC/DC为直流变交流后再变为直流。为了达到转换的目的，电源变换的方法是多样的。 自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳压输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源（Switching Power Supply）。 2 系统方案选择和论证 2.1 设计要求 在电压220V、50HZ，电压变化范围+15% ~ -20%条件下： 输出电压可调范围： +12V 最大输出电流： 10A 2.2系统基本方案 开关电源通常由：输入电路、功率转换、输出电路、控制电路、频率振荡发生器五大部分组成。如下图所示： 图2-1开关电源系统框架图 2.3方案选择和论证 2.3.1 主电路方案 根据高频变换器的工作方式，可分为正激式和反激式等多种。高频变换器工作时是利用一功率开关器件的高速通断，从而使变换器进行能量传输。当功率开关器件导通时，变换器进行能量传输，称为正激式；反之，即电子开关截止时，变换器进行能量传输，称为反激式。 方案一：采用正激式变换器开关电源 正激式变换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。 图2-2正激式变换器工作原理图 正激式变换器开关电源工作原理：所谓正激式变换器开关电源，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。图2-2是正激式变换器开关电源的简单工作原理图，图2-2中Ui是开关电源的输入电压，T是高频变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R是负载电阻。 需要特别注意的是高频变压器初、次级线圈的同名端