7路輸出單端反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

1、<p>　　7路輸出單端反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)</p><p>　　7 outputs single-ended flyback switching power supply design thesis a</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　開關(guān)電源是一種采用PWM等技術(shù)控制的開關(guān)電路構(gòu)成的電能變換裝置，它

2、廣泛應(yīng)用于交直流或直直流電能變換中，通常稱其為開關(guān)電源（Switched Mode Power Supply-SMPS）其功率從零點(diǎn)幾瓦到數(shù)十千瓦不等，廣泛用于生活、生產(chǎn)、科研、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。開關(guān)電源因其體積小、重量輕、效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而逐漸取代傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源，被譽(yù)為高效節(jié)能電源，現(xiàn)己成為穩(wěn)壓電源的主導(dǎo)產(chǎn)品。</p><p>　　本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)通用的多路輸出的反激式開關(guān)電源，電源取自220V市電。本

3、題目設(shè)計(jì)的開關(guān)電源是采用全控型電力電子器件MOSFET作為開關(guān)，利用控制開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)整輸出電壓，主控制芯片采用UC3844實(shí)現(xiàn)電壓電流雙閉環(huán)控制，采用PC817、TL431等專用芯片以及其他的電路元件相配合作為反饋電路，使設(shè)計(jì)出的開關(guān)電源具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能。系統(tǒng)工作頻率為50kHz，輸出7路隔離的電壓。</p><p>　　關(guān)鍵詞：開關(guān)電源，反激式變換器，高頻變壓器，UC3844</p><

4、;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Switching power supply using the PWM, control switch circuit of the power conversion device, it is widely used in AC to DC or DC to DC can transform, usually call

5、ed the switching power supply (Switched Mode Power Supply-S MPS) power from zeroranging from a few watts to tens of kilowatts,is widely used in various fields of life, production, research, and military.The switching pow

6、er supply because of its small size, light weight,high efficiency, stable performance and other advantages of graduall</p><p>　　This project is to design a generic multi-output flyback switching power supply

7、,power supply from the 220V mains. Switching power supply design of this topic is the use of full-controlled power electronic devices MOSFET as a switch, control switch conduction time to adjust the output voltage, the m

8、ain control chip UC3844 PC817, of TL431 dedicated chipand compatible with other circuit elements as a feedback circuit,voltage and current double closed loop control,the design ofswitching power supply</p><p&g

9、t;　　Keywords: switching power supply, flyback converter, high-frequency transformer, UC3844目 錄</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III&

10、lt;/b></p><p>　　第一章 引 言1</p><p>　　第二章 開關(guān)電源的原理3</p><p>　　2.1 開關(guān)電源的基本原理3</p><p>　　2.2 開關(guān)電源的組成4</p><p>　　2.3 單端反激式拓?fù)浞治?</p><p>　　2.3

11、.1 工作原理4</p><p>　　第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 技術(shù)指標(biāo)6</p><p>　　3.2 開關(guān)電源電路圖6</p><p>　　3.3 關(guān)鍵元器件的選擇與設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.3.1 控制器芯片UC38447</p><p>　　3.3

12、.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3.3 輸出級(jí)的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3.4 功率MOSFET及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3.5 功率MOSFET控制電路及其參數(shù)選擇11</p><p>　　3.3.6 電壓反饋電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3.7 輸入啟

13、動(dòng)電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.3.8 輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3.9 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4 電路工作過程總結(jié)15</p><p>　　第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p&

14、gt;<p><b>　　附 錄21</b></p><p><b>　　第一章 引 言</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展, DC/DC 電源已經(jīng)形成一個(gè)龐大的工業(yè), 材料、工藝、外封裝的不斷改進(jìn), 使DC/DC產(chǎn)品普遍被工業(yè)界采用, 并在軍界、醫(yī)療、宇航等領(lǐng)域迅速推廣?，F(xiàn)已有數(shù)家產(chǎn)值達(dá)數(shù)千萬美元的公司生產(chǎn)DC/

15、DC電源, 產(chǎn)品從0.5瓦至上千瓦. 從單輸出到多輸出。也有的公司把自己的DC/DC模塊產(chǎn)品組合設(shè)計(jì)成用戶需要的電源系統(tǒng)。</p><p>　　激烈的競(jìng)爭(zhēng)局面, 導(dǎo)致各廠家積極采用先進(jìn)技術(shù), 使模塊以最小的體積達(dá)到最高的功率輸出,某些新產(chǎn)品的功率密度已可達(dá)每立方英寸10瓦。提高效率和輸出功率是大家追求的目標(biāo), 場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管、肖特基整流管以及磁性材料的改進(jìn), 都是關(guān)鍵因素。</p><p>

16、　　計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展給DC/DC電源提出了新的目標(biāo)。以往的TTL 電路邏輯電壓為5V , 超大規(guī)模集成電路的驅(qū)動(dòng)電流較大, 一個(gè)需5A 電流的設(shè)計(jì)至少要25 瓦輸出的電源模塊。為節(jié)省能源, 新的CMOSIC設(shè)計(jì)使電壓降為3.3V , 同樣需5A 電流則可僅用16.5 瓦的模塊。目前一些超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)廠家有意把電壓降至2 .9V 、2.1 V ,以節(jié)省電力, 因?qū)C/DC電源產(chǎn)品帶來了新的挑戰(zhàn)。目前DC/DC模塊的設(shè)計(jì)人員采用同步

17、整流技術(shù)在一定程度上使效率有所提高,但最終的改進(jìn)尚依賴于半導(dǎo)體元件性能的改善。為解決DC/DC模塊的控制電路。使用一定規(guī)模的集成電路將使DC/DC模塊性能得到革命性的進(jìn)步[1]。</p><p>　　DC/DC模塊的外封裝的散熱也是個(gè)關(guān)鍵間題。由于體積的限制,模塊外殼需有良好的導(dǎo)熱能力, 否則將燒毀內(nèi)部半導(dǎo)體元件。近幾年已有把電路印刷在鋁制或陶瓷荃板上的DC/DC產(chǎn)品間世。鋁板和陶瓷板導(dǎo)熱較好, 給DC/DC模塊

18、的發(fā)展提供的新的方向。</p><p>　　第二章 開關(guān)電源的原理</p><p>　　2.1 開關(guān)電源的基本原理</p><p>　　在線性電源中，功率晶體管工作在線性模式，線性電源的穩(wěn)壓是以犧牲調(diào)整管上的耐壓來維持的，因此調(diào)整管的功耗成為了線性穩(wěn)壓電源的主要損耗。與線性穩(wěn)壓電源不同的是，開關(guān)電源的功率開關(guān)管工作在開關(guān)（導(dǎo)通與截至）狀態(tài)。在這兩種狀態(tài)中，加在功率

19、開關(guān)管上的伏安乘積總是很?。ㄔ趯?dǎo)通時(shí)，電壓低，電流大；關(guān)斷時(shí)，電壓高，電流?。?。功率器件上的伏安乘積就是功率開關(guān)管上所產(chǎn)生的損耗。</p><p>　　不同于線性穩(wěn)壓電源，開關(guān)電源更為有效的電壓控制方式是PWM（Pulse Width Modulation）控制方式，就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，然后通過濾波電路來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。而開關(guān)電源多為對(duì)等幅脈沖

20、進(jìn)行控制，脈沖的占空比是開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)的。當(dāng)輸入電壓被斬成交流方波，其輸出幅值就可以通過高頻變壓器來升高或降低。通過改變高頻變壓器的二次繞組個(gè)數(shù)就可以改變電壓的輸出路數(shù)。最后這些交流脈沖波形經(jīng)過整流濾波后就得到所需的直流輸出電壓。</p><p>　　開關(guān)電源的基本工作工程：</p><p>　　1、交流輸入經(jīng)整流濾波變成直流；</p><p>　　2、控制

21、器輸出高頻PWM信號(hào)控制開關(guān)管，將直流電壓斬波成高頻脈沖電壓加到高頻變壓器初級(jí)繞組上；</p><p>　　3、高頻變壓器次級(jí)繞組感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負(fù)載；</p><p>　　4、反饋環(huán)節(jié)從一部分輸出電壓采樣得到誤差電壓，經(jīng)誤差放大后輸入到控制器，控制占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。[3]</p><p>　　2.2 開關(guān)電源的組成</p>

22、;<p>　　圖2-1所示為開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖：</p><p>　　圖2-1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　AC/DC轉(zhuǎn)換電路是整流濾波電路。</p><p>　　DC/DC轉(zhuǎn)換器是開關(guān)電源中最重要的組成部分，有以下幾種基本類型：buck型、boost型、buck-boost型、正激式、反激式、推挽式、半橋式和全橋式轉(zhuǎn)換器。</p&

23、gt;<p>　　因設(shè)計(jì)需求，本設(shè)計(jì)在主電路拓?fù)渖喜捎脝味朔醇な健Ｏ旅婢蛯?duì)這一結(jié)構(gòu)主電路進(jìn)行討論分析。</p><p>　　2.3 單端反激式拓?fù)浞治?lt;/p><p>　　2.3.1 工作原理</p><p>　　圖2-2為單端反激式變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：</p><p>　　圖2-2 單端反激式變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</p>

24、<p>　　圖中變壓器的初級(jí)繞組與次級(jí)繞組同名端相反，為輸入直流電壓，開關(guān)S為功率開關(guān)管，C為輸出濾波電容，R為負(fù)載，為初級(jí)繞組電流，為次級(jí)繞組電流；和為輸出電壓和電流，參考方向如圖中所示。</p><p>　　單端反激式變換器又稱電感儲(chǔ)能式變換器，其變壓器兼有儲(chǔ)能、變壓、隔離三重作用。所謂單端，指變壓器磁芯僅工作在其磁滯回線的一側(cè)。當(dāng)功率開關(guān)管S導(dǎo)通時(shí)，直流輸入電壓加在初級(jí)繞組上，在變壓器初級(jí)電感

25、線圈中儲(chǔ)存能量，由于次級(jí)繞組感應(yīng)電壓為上負(fù)下正，使二極管D反偏截止，次級(jí)繞組中無電流，此時(shí)電能轉(zhuǎn)化為磁能存儲(chǔ)在初級(jí)電感中。當(dāng)S截止時(shí)，初級(jí)感應(yīng)電壓極性反向，使次級(jí)繞組感應(yīng)電壓極性反轉(zhuǎn)，二極管D導(dǎo)通，儲(chǔ)存在變壓器中的能量傳遞給輸出電容C，同時(shí)給負(fù)載供電，磁能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來。當(dāng)開關(guān)管重新導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流由電容C來提供，同時(shí)變壓器初級(jí)繞組重新儲(chǔ)能，如此反復(fù)。從以上電路分析可以看出，S導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)繞組無電流；S截止時(shí)，次級(jí)繞組有電流，這就是

26、“反激”的含義。</p><p>　　根據(jù)次級(jí)繞組放電時(shí)間的不同，單端反激式變換器分為3種工作模式：不連續(xù)工作模式（DCM）、連續(xù)工作模式（CCM）和臨界工作模式。</p><p><b>　　第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　本課

27、題是針對(duì)現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)供電電源的需求，以220V市電為能源供應(yīng)，經(jīng)整流濾波、高頻變壓器、再經(jīng)過輸出整流濾波，得到電子設(shè)備所需的5V、12V、+24V等電壓。本課題設(shè)計(jì)的電源主電路拓?fù)洳捎脝味朔醇な阶儞Q器結(jié)構(gòu)，采用UC3844作為PWM主控IC，以實(shí)現(xiàn)電壓和電流的雙閉環(huán)控制，從而提高負(fù)載調(diào)整率，電壓調(diào)整率，以達(dá)到電子設(shè)備對(duì)電源電壓穩(wěn)定性的要求，本電源開關(guān)頻率設(shè)定在50kHz，同時(shí)輸出7路相互隔離的電壓。</p><p&

28、gt;<b>　　技術(shù)指標(biāo)如下：</b></p><p>　　1．輸入：AC185~250V，50/60Hz</p><p>　　2．輸出：5V/0.5A（4路），12V/1A，+24V/1A</p><p>　　3．開關(guān)頻率：50kHz</p><p>　　4．效率：大于80%</p><p>

29、　　5．輸出文波：最大100mV（峰峰值）</p><p>　　6．輸出精度：5V，12V：最大5%</p><p><b>　　24V：最大10%</b></p><p>　　7．最大占空比：45%</p><p>　　3.2 開關(guān)電源電路圖</p><p>　　設(shè)計(jì)的完整開關(guān)電源電路圖如下：&

30、lt;/p><p>　　圖3-1 本設(shè)計(jì)開關(guān)電源電路圖</p><p>　　3.3 關(guān)鍵元器件的選擇與設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 控制器芯片UC3844</p><p>　　UC3844 PWM控制IC是高性能頻率固定的電流型PWM控制器，它為實(shí)際設(shè)計(jì)提供了一種電路簡(jiǎn)單、外圍元件少、帶負(fù)載能力強(qiáng)而又經(jīng)濟(jì)的解決方案。這種控制IC的特點(diǎn)是：

31、有一個(gè)可微調(diào)的振蕩器，用來精確地控制占空比；有一個(gè)經(jīng)過高溫補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓；一個(gè)高增益誤差放大器和一個(gè)電流感應(yīng)比較器；一個(gè)適用于功率MOSFET的圖騰柱大電流推挽輸出以及過壓過流保護(hù)功能。</p><p>　　3.3.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)</p><p>　　高頻變壓器是開關(guān)電源的重要組成部件，它不僅是能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)闹饕骷夷軌驅(qū)崿F(xiàn)輸入與輸出的電器隔離。其性能的好壞不僅影響變壓器本身

32、的效率和發(fā)熱量，而且還會(huì)對(duì)開關(guān)電源的整體性能和可靠性產(chǎn)生極大的影響。因此，全面分析設(shè)計(jì)變壓器的材料、損耗、磁通密度、制造工藝就顯得尤為重要。</p><p>　　當(dāng)控制IC輸出一個(gè)導(dǎo)通脈沖到MOSFET的柵極時(shí)，MOSFET飽和導(dǎo)通，變壓器初級(jí)繞組中電流逐漸增加，而此時(shí)初級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使輸出回路的整流二極管截止，次級(jí)繞組中無電流，能量以磁能的形式存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中。當(dāng)截止脈沖到來時(shí)，根據(jù)楞次定律，次級(jí)產(chǎn)生與之

33、前方向相反的感應(yīng)電壓，使整流二極管立即導(dǎo)通，次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓向輸出濾波電容充電，即把能量從初級(jí)繞組傳遞到次級(jí)的輸出電容中，并給負(fù)載供電。變壓器周而復(fù)始的經(jīng)歷上述能量的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換過程，從而實(shí)現(xiàn)了能量的傳輸。</p><p>　　3.3.3 輸出級(jí)的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本課題設(shè)計(jì)的是離線式開關(guān)電源，并且考慮成本原因，采用無源輸出級(jí)。無源輸出級(jí)就是基于傳統(tǒng)的無源半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)的。它

34、在電源效率為72%~84%之間是可以接受的。</p><p>　　輸出整流電路原理圖如圖所示 </p><p>　　圖3-7 輸出整流電路</p><p>　　輸出整流管宜采用正向壓降小的肖特基二極管，這樣可以減少損耗，其反向恢復(fù)時(shí)間短，不僅可以降低損耗，并且可以減小噪聲干擾。對(duì)電源效率的提高也是很有幫助的。</p><p>　　對(duì)于反激式拓

35、撲結(jié)構(gòu)：</p><p>　　DC5V：=15V ，采用2GWJ42</p><p>　　DC12V：=35V，采用2GWJ42</p><p>　　DC+24V：=66V，采用HRP34</p><p>　　第一級(jí)濾波電容的選擇由下式確定：</p><p><b>　?。?-7）</b><

36、/p><p>　　其中： 是輸出端的額定電流，單位為A；</p><p>　　是在高輸入電壓和輕載下所估計(jì)的最小占空比（估計(jì)值為0.3是比較合適的）；</p><p>　　是最大的輸出電壓紋波峰峰值，單位為mV。</p><p>　　DC5V： 這里取100</p><p>　　DC12V+24V ： 這里取220&l

37、t;/p><p>　　第二級(jí)經(jīng)LC濾波使不滿足文波要求的電壓再次濾波。通常濾波電感可以選擇0.3μH，輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負(fù)載電流的變化，在這里可以選擇100μF。[12]</p><p>　　3.3.4 功率MOSFET及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　功率MOSFET的主要作用是將直流輸入電壓斬波成PWM電壓。為了完

38、成此功能，功率MOSFET需要工作在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)，這樣可降低功率器件損耗。</p><p>　　3.4.6.1 功率MOSFET的選擇</p><p>　　忽略變壓器漏感尖峰電壓，功率MOSFET的最小電壓應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　考慮到變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，并留

39、有裕量，取VDSS為800V或者1000V的管子，本設(shè)計(jì)中Ipk=1.22A選用800V/1.8A IRFBE20。</p><p>　　3.3.5 功率MOSFET控制電路及其參數(shù)選擇</p><p>　　圖3-8 控制電路及MOSFET電路圖</p><p>　　UC3844的8腳的+5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)過給充電，再經(jīng)過芯片內(nèi)部電路放電，于是在第4腳就得到鋸齒波電壓

40、，其頻率為開關(guān)頻率，取=則。</p><p>　　、構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，用于改善誤差放大器的頻率特性。</p><p>　　為MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電阻，一般取10Ω~20Ω，這里選用15Ω。[10]</p><p>　　3.3.6 電壓反饋電路設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到控制器的安全性，一般都采用光耦隔離反饋電壓。為了減小光耦合器的漂移，二次

41、側(cè)需要一個(gè)誤差放大器，本設(shè)計(jì)采用TL431構(gòu)成誤差放大器。</p><p>　　對(duì)于多路輸出的電源來講，輸出端的交叉調(diào)整性能是個(gè)不可忽視的問題。若只對(duì)一路輸出進(jìn)行反饋，則當(dāng)未檢測(cè)輸出端負(fù)載變化時(shí)，被檢測(cè)的輸出端電壓波動(dòng)很小，但未檢測(cè)的輸出端電壓的變化并不能完全通過變壓器耦合到反饋端，因此不能對(duì)其有效調(diào)節(jié)，導(dǎo)致其他輸出端電壓波動(dòng)較大。</p><p>　　多路輸出檢測(cè)通常是把上臂檢測(cè)電阻用多

42、個(gè)并聯(lián)電阻代替，分別接到不同的輸出端。每個(gè)輸出端被檢測(cè)的電流百分比，即表示了該輸出端被調(diào)節(jié)的程度。</p><p>　　圖3-9 電壓反饋電路</p><p>　　3.3.7 輸入啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　圖3-10 啟動(dòng)電路圖</p><

43、p>　　電源通過啟動(dòng)電阻給電容充電，當(dāng)電壓達(dá)到UC3844的啟動(dòng)電壓門限值（+16V）時(shí)，UC3844開始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖，由6 端輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)管工作。隨著UC3844的啟動(dòng)，的工作也就基本結(jié)束，7腳電壓可以小于16V，余下的任務(wù)交給輸出繞組Ns12V，由輸出繞組Ns12V來為UC3844 供電，由于UC3844穩(wěn)定工作后。由于輸入電壓超過了UC3844 的工作電壓，為了避免意外，用穩(wěn)壓管限定UC3844 的輸入電壓，取的穩(wěn)定電

44、壓為18V，可以選擇IN4746穩(wěn)壓二極管。</p><p>　　阻值的計(jì)算：穩(wěn)壓管IN4746的穩(wěn)定電流為UC3844的啟動(dòng)電流小于1mA，按1mA計(jì)算，則</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　3.3.8 輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于市電供電的開關(guān)穩(wěn)壓電源，輸入整流

45、濾波電路的設(shè)計(jì)是必須的，但是相對(duì)于其他電路部分，輸入整流電路的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，但其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)于電源的可靠性和對(duì)電網(wǎng)的影響也有較大的影響。</p><p>　　輸入整流濾波電路通常由：EMI濾波器、浪涌電壓電流抑制器、整流器和濾波電容組成。許多交流輸入的場(chǎng)合有些電源還帶有PFC功率因數(shù)校正電路，以減小電源對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的影響。</p><p>　　圖3-11 輸入整流濾波電路</p

46、><p>　　3.3.9 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的保護(hù)電路包括過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠壓鎖定、尖峰沖擊電壓保護(hù)等。以下將就幾種保護(hù)電路做個(gè)詳細(xì)的介紹。</p><p><b>　　1．輸入保護(hù)</b></p><p>　　a．一般在輸入端加熔絲管，這里用2A的熔絲管較為合理。</p><

47、;p>　　b．負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTCR。其特性為其阻值隨溫度升高而降低。它能有效減小電源接通瞬間，電流對(duì)電路的沖擊。這里選擇8-101NTCR，標(biāo)稱阻值為10，額定電流為1A。</p><p>　　c．壓敏電阻VSR。其特點(diǎn)是，工作電壓寬，耐沖擊電流能力強(qiáng)，漏電流小，電阻溫度系數(shù)低，價(jià)格低廉，體積小。壓敏電阻對(duì)沖擊電壓有較好的鉗位作用。這里選取MY31-270/3，標(biāo)稱值220V。</p>

48、<p><b>　　2、過流保護(hù)</b></p><p>　　過流保護(hù)電路主要通過檢測(cè)上流過的電流并通過和濾波后，反饋回UC3844，與其內(nèi)部的1V基準(zhǔn)電壓比較，使導(dǎo)通寬度變窄，輸出電壓下降，直至使UC3844停止工作，沒有觸發(fā)脈沖輸出，使場(chǎng)效應(yīng)管截止，達(dá)到保護(hù)MOSFET和電路的目的。短路現(xiàn)象消失后，電源自動(dòng)恢復(fù)正常工作。</p><p>　　因?yàn)镮pk=

49、1.22A，因此。</p><p>　　3、MOSFET尖峰電壓沖擊保護(hù)</p><p>　　由于場(chǎng)效應(yīng)管在由飽和導(dǎo)通進(jìn)入截止的瞬間，急劇變化的漏極電流會(huì)在高頻變壓器初級(jí)繞組上感應(yīng)出反向電動(dòng)勢(shì)，加上變壓器漏感產(chǎn)生的浪涌尖脈沖直接加在MOSFET漏極，其峰值可達(dá)到直流輸入電壓的數(shù)倍，它們與直流輸入電壓疊加，MOSFET很容易因此擊穿。通常的做法是在MOSFET漏源級(jí)之間加二極管RC網(wǎng)絡(luò)鉗位或

50、吸收尖峰電壓。本設(shè)計(jì)中，，和，，共同組成了尖峰電壓鉗位電路。以，，為例，其作用是通過給充電，把尖峰電壓鉗位在安全值以下，然后通過將吸收的浪涌尖峰電壓以熱量形式釋放掉，從而保護(hù)了功率MOSFET。[13]錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　3.4 電路工作過程總結(jié)</p><p><b>　　1、電路的啟動(dòng)過程</b></p><p>　　

51、交流市電經(jīng)過整流電路得到的直流電壓分成兩路：一路經(jīng)高頻變壓器初級(jí)繞組Np直接加到MOSFET的漏極；另一路經(jīng)啟動(dòng)電阻向C8充電，為UC3844提供啟動(dòng)電壓，加到控制芯片UC3844的第7腳，當(dāng)?shù)某潆娭颠_(dá)到16V時(shí)，控制芯片啟動(dòng)工作，此過程稱為電源的“軟啟動(dòng)”。為防止沖擊電壓對(duì)UC3844造成損壞，在其第7腳和地之間加入一個(gè)18V穩(wěn)壓管。其中，8腳產(chǎn)生的5V基準(zhǔn)電壓通過對(duì)進(jìn)行充電，在第4腳上形成鋸齒波電壓信號(hào)，其頻率就是電源的工作頻率。鋸

52、齒波信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)C3844內(nèi)部振蕩器，產(chǎn)生頻率固定的振蕩信號(hào)，經(jīng)脈寬調(diào)制和推挽式輸出級(jí)放大后，在第6腳輸出柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使MOSFET導(dǎo)通，開關(guān)電源+12V的輸出繞組，由+12V輸出電壓給UC3844提供工作電壓。錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　2、開關(guān)電源儲(chǔ)能過程</p><p>　　當(dāng)MOSFET導(dǎo)通以后，直流電壓經(jīng)高頻變壓器的初級(jí)繞組、MOSFET的漏極源極、電流檢測(cè)電阻、地

53、電流回路，在初級(jí)繞組上產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)同名端的定義，變壓器次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為負(fù)，輸出整流二極管均反偏截止，高頻變壓器將電能以磁能的形式儲(chǔ)存在初級(jí)繞組之中，這樣便完成了儲(chǔ)能過程。</p><p>　　3、開關(guān)電源釋能過程</p><p>　　當(dāng)UC3844鎖存器翻轉(zhuǎn)，6管腳輸出脈沖停止，MOSFET由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。這時(shí)，變壓器初級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓變?yōu)橄抡县?fù)，次級(jí)繞

54、組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為正向電壓，輸出整流二極管導(dǎo)通，初級(jí)繞組將存儲(chǔ)的能量釋放，傳遞到次級(jí)繞組中，經(jīng)整流濾波電路，得到需要的輸出電壓。在UC3844的控制下，周而復(fù)始的重復(fù)上述過程，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換傳輸。</p><p>　　4、開關(guān)電源穩(wěn)壓過程</p><p>　　一路+5V、+12V、+24V輸出電壓經(jīng)、、分壓后與TL431的基準(zhǔn)電壓值2.5V進(jìn)行比較，與輸出電壓的變化產(chǎn)生誤差電壓，并通過光耦

55、PC817把誤差傳遞給UC3844，由UC3844控制MOSFET的占空比以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，輸出電壓經(jīng)分壓電阻分壓得到的采樣電壓也升高，流過PC817發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度增大，光電三極管導(dǎo)通程度加深，集射極電壓減小，UC3844的6腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比減小，于是輸出電壓下降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。當(dāng)開關(guān)電源輸出的電壓下降時(shí)，上述控制過程正好相反。[17]</p><p><b&g

56、t;　　第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本課題設(shè)計(jì)了一個(gè)多路輸出單端反激式開關(guān)電源，主要工作概括如下：</p><p>　　了解了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)識(shí)了目前廣泛使用的幾種拓?fù)漕愋?，主要?duì)反激式拓?fù)溥M(jìn)行了分析研究。</p><p>　　采用UC3844作為控制芯片，充分使用了UC3844電壓電流雙閉環(huán)反饋功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出電壓保護(hù)與

57、調(diào)節(jié)。由于UC3844的功能高度集成，其性能優(yōu)良、管腳數(shù)量少、外圍電路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為本課題設(shè)計(jì)降低了難度。由UC3844構(gòu)成的開關(guān)電源控制性能好，功能完善，可靠性高。</p><p>　　詳細(xì)介紹了高頻變壓器的設(shè)計(jì)流程，包括磁芯選擇、匝數(shù)計(jì)算、導(dǎo)線選擇等。</p><p>　　電壓采樣及反饋電路由光電耦合器PC817、三端可調(diào)穩(wěn)壓管TL431組成。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)外接元件少，負(fù)載調(diào)整

58、率好，具有良好的穩(wěn)壓效果。并采用多路反饋，控制更加有效，可以適用于各種負(fù)載。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用單個(gè)高頻變壓器完成7路電壓輸出，由于本設(shè)計(jì)是基于單端反激式變換器結(jié)構(gòu)，因此電源的容量取決于高頻變壓器的性能。由于高頻變壓器的設(shè)計(jì)是比較困難的，因此可以采用多個(gè)變壓器分擔(dān)不同輸出，將功率進(jìn)行合理的分配。</p><p>　　.本論文并沒有對(duì)PCB板進(jìn)行最終設(shè)計(jì)，也沒有對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行校正

59、，這些需要在進(jìn)一步的工作中完成。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　辛伊波，陳文清.開關(guān)電源基礎(chǔ)與應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社</p><p><b>　　2009</b></p><p>　　徐九玲，謝運(yùn)詳，彭軍，開關(guān)電源的新技術(shù)與發(fā)展前景，電氣時(shí)代，2003

60、，6：52~55</p><p>　　張占松，蔡宣三，開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)，北京：電子工業(yè)出版社，1998，78~112</p><p>　　楊蔭福，段善旭，朝澤云，電力電子裝置及系統(tǒng)，北京：清華大學(xué)出版社，2006，25~43</p><p>　　周志敏，周紀(jì)海，開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，北京：人民郵電出版社，2005：447~509</p>&l

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62、俊，電力電子技術(shù)第4版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，1：43~111</p><p>　　Marty Brown，開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，129~133</p><p>　　楊旭，裴云慶，王兆安，開關(guān)電源技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2004；1~10，221~224</p><p>　　何希才，新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用，科學(xué)出版社，2001：76~79&

63、lt;/p><p>　　趙效敏，開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，上海：上?？茖W(xué)普及出版社，1995，169~222</p><p>　　王守三，PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)、技巧和工藝，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，85~90</p><p>　　楊成明，車載逆變電源的研究與設(shè)計(jì)：[碩士學(xué)位論文]，大連，大連海事大學(xué)，20~39</p><p><b&