【正文】 .................................................................... 9 3 高頻變壓器的設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 10 變壓器的設(shè)計(jì)過(guò)程 ......................................................................................................... 10 變壓器繞制說(shuō)明及繞制原理圖 ..................................................................................... 10 4 控制單元的設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 12 芯片特點(diǎn) ...................................................................................................... 13 引腳功能描述 ................................................................................................................. 13 控制單元電路原理圖 .................................................................................................... 14 5 整流濾波輸出和反饋電路的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 15 濾波器的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 15 濾波器的基本結(jié)構(gòu) ........................................................................................... 15 EMI 濾波器的設(shè)計(jì) .................................................................................................. 15 整流電路的選擇 ............................................................................................................. 16 電源濾波電容的確定 ..................................................................................................... 16 輸出級(jí)的設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 16 正激式濾波扼流圈的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 17 輸出濾波電容的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 17 假負(fù)載的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 17 輸出反饋電路的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 18 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ............................................................................................................................... 20 結(jié) 論 ...................................................................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 22 張志生：正激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) IV 致 謝 ...................................................................................................................................... 23 2020 級(jí)電子信息工程專業(yè)畢業(yè)論文 第 1 頁(yè) 共 23 頁(yè) 1 緒論 引言 開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。 國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)電源的現(xiàn)狀 近 20 多年來(lái)，開(kāi)關(guān)電源沿著集成化、小型化和高頻化方向不斷地發(fā)展。 集成化方面， PWM 控制集成電路的研制成功，如 MC3520， SG3524/352UC3842/3843/3844 和 TOPSwitchGX 系列產(chǎn)品等。 小型化方面， 1994 年，美國(guó)電源集成（ Power Integrations）公司率先研制成三端隔離式脈寬調(diào) 制型單片開(kāi)關(guān)電源（ AC/DC 電源變換器）； 2020 年，荷蘭飛利浦 (Philips)公司研制成功 TEA 系列單片開(kāi)關(guān)電源（最大輸出功率 125W）； 1998年到 2020 年期間，美國(guó)安森美（ Onsemi）半導(dǎo)體公司相繼開(kāi)發(fā)出 NCP1000，NCP1050 系列單片開(kāi)關(guān)電源（最大輸出功率為 40W）。 高頻化方面，國(guó)外已研制出開(kāi)關(guān)頻率高達(dá) 1MHz 的高速 PWM、 PFM（脈沖頻率調(diào)制）芯片，典型產(chǎn)品如 UC182 UC1864 等。 與國(guó)外開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相比，國(guó)內(nèi)起步較晚、技術(shù)相對(duì)落后。 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向 現(xiàn)代電 源大致分為線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類，線性電源的效率低，而開(kāi)關(guān)電源的效率較高。其優(yōu)越性主要表現(xiàn)為功耗小、穩(wěn)壓范圍寬、體積小、重量輕、安全可靠等方面。開(kāi)關(guān)電源相關(guān)技術(shù)的研究正處于迅速發(fā)展階段，以下幾個(gè)方面將是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的方向。 ① 小型化、薄型化、輕量化：開(kāi)關(guān)電源的小型化是要盡可能減小儲(chǔ)能元件的 體積。 ② 高頻化：一定范圍內(nèi)，提高開(kāi)關(guān)頻率，既能有效地減小儲(chǔ)能元件的尺寸，還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，因此高頻化是開(kāi)關(guān)電源的主要發(fā)展方向。 ③ 高效率：效率是電源最關(guān)鍵的指標(biāo)之一。高頻化使開(kāi)關(guān)損耗顯著增加。因 此軟開(kāi)關(guān)技術(shù)始終是開(kāi)關(guān)電源技術(shù)中重要的研究課題。 張志生：正激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 23 頁(yè) ④ 高可靠性。開(kāi)關(guān)電源比線性電源使用的元器件多，可靠性降低。電解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。所以，要盡可能使用較少的器件，提高集成度，采用模塊化技術(shù) 來(lái) 提高系統(tǒng)的可靠性。 ⑤ 低噪聲。開(kāi)關(guān)電源 的缺點(diǎn)之一是噪聲大，單純地追求高頻化，噪聲也會(huì)隨 之增大。所以，盡可能降低噪聲影響是開(kāi)關(guān)電源的又一發(fā)展方向。 開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效能電源，代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)在已經(jīng)成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。采用了高頻變壓器和控制集成電路的開(kāi)關(guān)電源更具有效率高、輸出穩(wěn)定、可靠性高等特性，是今后電源的發(fā)展趨勢(shì)。 論文的主要工作 分析單端正激式開(kāi)關(guān)電源和控制芯片 TOP244 控制芯片的的基本原理；掌握開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程；設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)電源電路原理圖；通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)原理圖進(jìn)行驗(yàn)證。 2020 級(jí)電子信息工程專業(yè)畢業(yè)論文 第 3 頁(yè) 共 23 頁(yè) 2 開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)方法 開(kāi)關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)與原理 開(kāi)關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu) 圖 所示是開(kāi)關(guān)電源電路的典型結(jié)構(gòu)，它主要由整流濾波電路、 DC—DC 變換電路、開(kāi)關(guān)占空比控制電路以及取樣比較電路等模塊構(gòu)成。 前級(jí)整流濾波電路用來(lái)消除來(lái)自電網(wǎng)的干擾，同時(shí)也防止開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散，并將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為變換器提供直流電壓。變換器是開(kāi)關(guān)電源的關(guān)鍵部分，它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起到將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。輸出整流濾波電路將變換器輸出的高頻交流 電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時(shí)還防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾。取樣電路和開(kāi)關(guān)占空比控制通過(guò)檢測(cè)輸出直流電壓，并將其與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行放大，調(diào)制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。 圖 開(kāi)關(guān)電源典型結(jié) 構(gòu) 開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理 開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理：輸入交流電 (市電 )首先經(jīng)過(guò)整流濾波電路形成直流 VS，該直流電 VS再經(jīng)過(guò)通、斷狀態(tài)。如圖 （ a）所示波形 VC 控制的電子開(kāi)關(guān)電路后，變換成脈沖狀態(tài)交流電 VO39。（圖 （ b））， VO39。再經(jīng)電感、電容等儲(chǔ)能元件構(gòu)成的整流濾波DC— DC 變換器 整流濾波電路 電 子 開(kāi)