基于UC3842芯片的开关电源设计与研究.doc

基于UC3842芯片的开关电源设计与研究

内容摘要

随着科学技术的迭代与发展和新一代的功率元器件的出现，高频开关稳压电源的技术取得了巨大突破，它具有体积小，重量轻、效率高、性能稳定等突出优点，因此受到青睐，在半导体制造设备、家用电器、航海航天等领域具有广泛应用。

本次设计采用脉冲宽度调制芯片UC3842作为核心控制器件，利用控制脉冲宽度调节的基本原理，在主电路拓扑方面选取典型的反激式开关电源结构。运用场效应管作为主开关器件进而来保证开关电源的高效性。为确保电源的输出功率达到设计要求，使用辅助电源为其供电。同时，考虑到整个电源的安全运行，在电路中设有过载保护。本电路可根据负载状况自动调整功率参数，以减少电磁干扰，从而达到绿色环保的目的。

关键词：场效应管；反激式变换器；脉宽调制；UC3842芯片

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1 课题的背景及意义 3

1.2国内外研发状况与发展方向 3

1.2.1国内外开关电源的研发现状 3

1.2.2开关电源的发展方向 4

1.3论文主要工作 5

2开关电源原理及设计方法 6

2.1输入电路保护器件 6

2.2开关电源电路结构及原理 7

2.2.1开关电源的基本结构 7

2.2.2开关电源的基本工作原理 8

2.3非隔离型DC/DC变换电路 9

2.3.1升压型BOOST电路 9

2.3.2降压型BUCK电路 9

2.3.3升降压型BUCK-BOOST电路 9

2.3.4CUK电路 10

2.4论文设计电源的技术指标 10

3开关电源的设计 10

3.1主电路的拓扑选择及参数计算 11

3.2变压器的设计 13

3.3驱动电路的设计 15

3.4控制电路的设计 17

3.5仿真测试 19

4结论 20

参考文献 21

1绪论

课题的背景及意义

21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。开关电源与传统的电源相比其具有占用体积小、重量轻、效率高等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这就使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。

现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。直流开关电源又按DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器。开关电源产品广泛应用在电力电子设备、智能家居产品，军工设备、仪器仪表、工控设备、医疗设备、通讯设备、半导体制造设备、空调、电视机、安防监控、电脑机箱、数码产品和仪器类等领域。

本论文的目的就是学习相关文献，理解开关电源的内部结构，探究设计小功率开关电源的方法，为以后在此领域深耕打好基础。课题研究的意义在于：当代许多高新技术均与电源的电压、频率、相位、电流等基本技术参数的变换和控制相关，开关电源能够对这些参数进行高效和精准的控制。因此，开关电源不仅自身是一门高新技术，同时也是更多项高精尖技术的基石。随着开关电源技术及其行业的迅猛发展，必将为电能的节约和材料消耗的降低以及生产效率的提高提供了有效的途径，进而为现代生产和现代生活产生积极的影响。

1.2国内外研发状况与发展方向

1.2.1国内外开关电源的研发现状

开关电源最早起源于上个世纪50年代初期，美国航空局为了适应搭载运载火箭的需要，提出以轻量化，小型化为目标开发了开关电源。通过最近几十年的快速发展，开关电源体现出体积小、发热量小、质量小、性能好、效率高等优点，渐渐地代替了传统的线性电源，开始广泛应用在日常生产和生活中。

率先完成电子计算机的电源迭代是在20世纪80年代，计算机电源基本实现了小型化即开关电源化。紧接着在20世纪90年代初期，开关电源开始在家电领域、电气、电子设备得到了广泛的使用，标志着开关电源技术步入快速发展时期。历经几十年的不断创新，现代开关电源技术已经有了突飞猛进的发展和突破。新一代半导体功率管的出现让开关电源的频率明显提高，功率场效应管和绝缘栅双极型晶体管应用在中小型开关电源中，其工作频率已经达到400kHz（AC/DC）或1MHz（DC/DC）；开关电源的高频化是通过软开关来实现的，这样不仅提高了电源的效率，而且可以减轻电源的体积和重量；随着控制技术的更新换代以及专业控制芯片的出现，即使得原来冗余电路大幅简化，又让开关电源的可靠性和动态性能得到大副提升；现在开发的