【正文】 ）正是把電能的各項(xiàng)參數(shù) （電壓，電流，頻率，相數(shù)和相位）進(jìn)行變換的技術(shù)。開關(guān)電源領(lǐng)域的發(fā)展主要依賴于兩個(gè)方面：一個(gè)是功率器件的發(fā)展，高耐壓、大電流的高速功率器件不斷在市場(chǎng)上推出，給設(shè)計(jì)者在器件的選擇上提供了很大方便；另一個(gè)是開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展完善，控制方法的改進(jìn)，以及新型控制芯片的出現(xiàn)。 其次 論述了單端反激變換器的工作原理，分析了其三種工作狀態(tài) 最后總結(jié)了單端反激變換器的優(yōu)缺點(diǎn)。 接下來 介紹 了按照一定要 求設(shè)計(jì)制作一臺(tái) 200Ｗ、有三路不同電壓及功率輸出的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)過程， 以及如何具體計(jì)算 各個(gè)元計(jì)得參數(shù)。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成化的開關(guān)電源已廣泛地應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、彩色電視機(jī)、衛(wèi)星通信設(shè)備、程控交換機(jī)、精密儀表等電子設(shè)備。它分為四大類： （ 1） AC/DC 變換器 （整流器），是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電 能變換器； （ 2） DC/AC 變換器 （逆變器），是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的電能變換器，是交流開關(guān)電源和不間斷電源 UPS 的主要部件； （ 3） DC/DC 變換器 （斬波器），它是將一種直流電能轉(zhuǎn)換成另一種或多種直流電能的變換器，是直流開關(guān)電源的主要部件： （ 4） AC/AC 變換器 （若頻率相同稱為交流控制器，若頻率不同稱為變頻器），是將一種頻率的交流電直接轉(zhuǎn)換為另一種恒定頻率或可變頻率的交流電，或是將變頻交流電直接轉(zhuǎn)換為恒頻交流電的電能變換器。開關(guān)電源分交流和直流兩類：輸出交流的開關(guān)電源一般來說大多數(shù)作 USP使用；直流開關(guān)電源包括 DC/DC 和 AC/DC 兩種，是利用功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性進(jìn)行功率的變換和調(diào)節(jié)。 開關(guān)電源主要組成部分是 DC/DC 變換器，它類似于 “ 斬波 ” （ chop）作用，用一個(gè)半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，使帶有濾波器 （ L 或／和 C）的負(fù)載線路與直流電壓一會(huì)相接，一會(huì)斷開，則負(fù)載上也得到另一個(gè)直流電壓。單管直流變換器有八種，即降壓式 （ Buck）變換器、升壓式 （ Boost）變換器、升降壓式 （ BuckBoost）變換器、 Cuk變換器、Zeta 變換器、 Sepic 變換器、正激式 （ Forward）和反激式（ Flyback）等，其中降壓式和升壓式變換器是最基本的，另外幾種是從中派生的。 按開關(guān)管的開關(guān)條件，直流變換器可分為硬開關(guān) （ Hard switching）和軟開關(guān) （ Soft swltching）兩種。軟開關(guān)直流變換器的開關(guān)管在開通或關(guān)斷過程中，或是加于其上的電壓為零，即零電壓開關(guān) （ ZVS），或是通過器件的電流為零，即零電流開關(guān) （ ZCS）。這類變換器的輸入常是不穩(wěn)定的直流電壓，通常是由工頻電源經(jīng)整流而獲得的，因此，它隨著工頻交流電源幅值變化而波動(dòng)。如果變換器的輸入直流電壓給定，則可以控制開關(guān)的通斷時(shí)間來控制這個(gè)直流電壓流入負(fù)載的能量。 圖 開關(guān)型 DC/DC 變換器 基本電路及工作波形 控制輸出電壓基本有三種方法： （ 1）保持開關(guān)工作頻率不變，即 Ts=ton+toff，保持恒定，控制開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton，稱為脈沖寬度調(diào)制型，即 PWM 型。在 PWM 方式中，保持開關(guān)頻率恒定，常采用控制電壓信號(hào) Vo。這樣，即可改變開關(guān)時(shí)間占空比 sCson VVTtD ?? 可以控制輸出電壓大小 。減小損耗、提高效率和改善散熱條件，從而減小電源的溫度升高，是提高可靠性的基本方法．提高開關(guān)頻率是減小開關(guān)電源體積和重量的基本措施，因?yàn)樽儔浩骱碗姼须娙莸葍?chǔ)t Vs Vc vs 導(dǎo)通 導(dǎo)通 關(guān)斷 關(guān)斷 ton toH 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 能濾波元件的體積和重量隨頻率的提高而減小。直流輸入時(shí)，必須考慮電源電壓額定值及其變化范圍，輸入電流額定值及其變化范圍。 附加功能應(yīng)有輸出過壓、欠壓、過流、開路、短路等保護(hù)功能，以免損壞電源本身及用電設(shè)備。模塊化與小型化分不開，同時(shí)模塊化可顯著提高電源的可靠性和使用靈活性，簡(jiǎn)化生產(chǎn)和使用。直流開關(guān)電源部分或全部具有以下特征：①電源電壓和負(fù)載在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí) ，輸出電壓應(yīng)保持在允許的范圍內(nèi)或按要求變化；②輸出與輸入間有好的電氣隔離；③可以輸出單路或多路電壓，各路之間有電氣隔離。當(dāng) BG關(guān)斷時(shí)， T副邊上的電壓極性顛倒，使 BG 導(dǎo)通期間儲(chǔ)存在 T 中的能量通過 D2 向負(fù)載和輸出電容 Co 釋放。這樣，在 BG 截 止 時(shí)間終了時(shí)，繞組 N2 中的電流 i2 正好下降到零。 當(dāng) BG 截止時(shí)間 to。 在 BG 截止期間，其集一射極 （或漏一源）間承受的電壓為： OiNds VNNVVVV 2111 ???? 由于集一射極 （或漏一源）間承受的電壓與輸出電壓 Vo 有關(guān)，而 Vo還隨負(fù)載電阻的增大而增大，因此，負(fù)載開路時(shí)，容易造成管子損壞。起按Ｖｉ／Ｌｌ的斜率線性上升。 單端反激式變換器是 由 Buck 和 Boost 兩基本變換器拓?fù)浣M合演變成的，具體的說，是由在 Buck－ Boost 直流變換器中間插入隔離變壓器而得來的。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 3 開關(guān)電源 的設(shè)計(jì) 在對(duì)單端反激變換器研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并了一臺(tái)單端反激式開關(guān)電源。 （ 3） 電壓穩(wěn)定度 〔 Sv） 在輸入電壓波動(dòng)范圍內(nèi)（在輸入 2029 范圍內(nèi)） Sv＜ 2％（每一路） （ 4） 負(fù)載穩(wěn)定度 （ Si） 在輸入為額定電壓 （ Vin＝ ），輸出電流在 10％ 100％變化時(shí)，Si＜ 2％ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 （ 5） 輸出紋波 峰 峰值＜ 100mV（ 5V一路）有效值＜ 5mV （ 6） 工作方式 ：連續(xù) （ 7） 功能要求 1） 輸出過流保護(hù)： 各路輸出均應(yīng)設(shè)置輸出過流保護(hù)，當(dāng)某路輸出電流大于保護(hù)電 流設(shè)定值時(shí)，相應(yīng)的保護(hù)電路動(dòng)作，保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)不影響其它路正 常工作。它的內(nèi)部電路包括如下主要功能： ①可調(diào)整的充放電振蕩電路，可精確地控制占空比； ②采用電流型操作，并可在 500kHz高頻下工作； ③具有自動(dòng)補(bǔ)償功能； ④帶鎖定的 PWM，可以進(jìn)行逐個(gè)脈沖的電流限制； ⑤具有內(nèi)部可調(diào)整的參考電源，可以進(jìn)行欠壓鎖定； ⑥采用圖騰柱輸出電路，提供大電流輸出，輸出電 流可達(dá) 1A； ⑦工作電流低，且能進(jìn)行低電流啟動(dòng)； ⑧可直接對(duì)雙極晶體管和 MOSFETS 管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 （ 2）可明顯地改善負(fù)載調(diào)整率。由于電阻 Rs 上感應(yīng)出電感尖峰電 流，故能自然形成逐個(gè)脈沖限制電路，只要 Rs 上電平達(dá)到１Ｖ， ＰＷＭ就立刻關(guān)閉，而且這種峰值電感電流感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)可以靈敏地限制輸出的 最大電流。由于啟動(dòng)閥值電壓和關(guān)閉閥值電壓的差值僅為 6V，故可以有效地防止電路在閥值電壓附近工作時(shí)的振蕩。 1A，由于電路有峰值電流自我限制的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 18 功能，所以不必串入電流限制電阻． （ 8） UC3842 內(nèi)部設(shè)置有 PWM 鎖存器，加入鎖存器可以保證每個(gè)振蕩周期內(nèi)僅輸出一個(gè)控制脈沖，防止了噪聲干擾和功率管的超功耗。常用值為 R=1K， C=。當(dāng)輸入 220V， 50Hz的交流電時(shí)，整流濾波后大約得到 300 高壓供給后面的電路作為直流輸入Vin?？紤]當(dāng)主電路輸出，因?yàn)檩敵鲭妷簽? 考慮輸出整流二極管及線路壓降，設(shè)變壓器副邊繞組輸出電壓為 30V，則變壓器輸出功率 Pout＝３ 30V＝ 195W，取 Pout 為 200W。為最低工作直流電壓 值。當(dāng) Vcc 小于 16V時(shí)， UC3842 的整個(gè)電路僅消耗 1mA 電流，考慮到外圍電路消耗約為 電流， 即整個(gè)電路啟動(dòng)電流總和為 。 )( 105102 6 ufV TIC onO ???????? ?? 取標(biāo)稱值電容 C2=100uf/25V （ 4） UC3842 振蕩部分 Rt 和 Ct 的確定 UC3842 的振蕩器工作頻率 f 由下式進(jìn)行設(shè)定： ttCRf? 其中 Rt 的取值范圍為 1k100k； Ct 的取值范圍為 。 設(shè)正常工作時(shí)占空比 ? 為 ，在功率開關(guān)管導(dǎo)通期間的平均電流1av(on)=Iin/? =1/=。選擇 PQ35/35 型 磁芯 ， 其 52 cmtWA c ? ， cmAc ? , cmW ? ,t= 4） 確定變壓器各組線圈匝數(shù)及線徑 ○ 1 初級(jí)線圈匝數(shù) N1，次級(jí)線圈匝數(shù) N2，輔助線圈匝數(shù) N3． 取整數(shù) N1=137 匝 初級(jí)線圈導(dǎo)線截面積 211 mmNkWA w ?? 初級(jí)線圈導(dǎo)線直徑 d＝ 21 47 mmAW ?? ○ 2 由 公式DDNNVVino ??? 112 可得 12 ??????? ND DVVN inO 取整數(shù) N2＝ 20 匝。 另外，開關(guān)管的開啟時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間要盡量小，飽和壓降要小，以降低漏源極間的功耗。當(dāng)開關(guān)管 VT1導(dǎo)通時(shí)， C 通過電阻 R 和 VT1放電。 驗(yàn)證放電電流 I= ARVds ? ,大于 Ic/4=。一般采用快恢復(fù)二極管或肖特基二極管作為整流二極管， D 的電流平均值 1，（ 3V）應(yīng)大于等于輸出電流值。故本例選用肖特基管 16TCQ100，其由二個(gè)陰極相連的二極管組成，每管允許通過的最大電流為 8A，兩管并用可允許通過 16A 電流；其允許的最大截止電壓為100V。濾波電解電容的ＥＳＲ值對(duì)電源輸出電壓紋波有直接影響，而且它還影響電容器本身的壽命。一般按每安培電流 10000uf 電解電容的容量來進(jìn)行選擇 ,在此采用 6 個(gè) 10000uf 電解電容。 （ 5）過流保護(hù) 取樣電阻 Rs 為 時(shí)，在 處保護(hù)。 5）過流保護(hù) 取樣電阻 Rs 為 ，在 3A 處保護(hù)。 （ 6）紋波 紋波 Vpp 為 20mV，小于所要求的 100mV值。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 33 5 總結(jié) 在對(duì)開關(guān)電源研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一臺(tái)單端反激式開關(guān)電源，給出了電路元件參數(shù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的性能測(cè)試，結(jié)果滿足所提出的設(shè)計(jì)要求，證明設(shè)計(jì)基本合理。在設(shè)計(jì)工作過程中，由于經(jīng)驗(yàn)不足，走了許多彎路 ，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)度有一定影響。******謙和的為人和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度給我深刻印象并受益非淺。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 35 參考文獻(xiàn) ［ 1］張恩懷 ， 開關(guān)電源的發(fā)展概況 ， 電力電子技術(shù)，