【正文】 .......................................................................................... 15 主要器件介紹 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 5 月 21 日 5 月 25 日 完成工藝設計。 3 月 06 日 3 月 15 日 畢業(yè)實習、撰寫實習報告。 15V/200mA； 5V/1A）隔離輸出電源。 經(jīng)過數(shù)十次的修改與修訂，此版本為最終完美版 ~ 畢 業(yè) 論 文 題 目： 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 學院： 電氣信息學院 專業(yè)：班級 ： 學號 ： 學生姓名： 導師姓名： 完成日期： 20xx 年 6 月 誠 信 聲 明 本人聲明： 本人所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在老師指導下進行的研究工作及取得的研究成果； 據(jù)查證，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)設計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構的學位而使用過的材料； 我承諾，本人提交的畢業(yè)設計（論文）中的所有內容均真實、可信 。研究設計基于 UC3844 專用 PWM 發(fā)生芯片，采用反激變換器結構的高壓直流（ DC 350V700V）輸入多路（ 5 路： 24V/200mA；177。 2 月 25 日 3 月 05 日 查閱資料、撰寫文獻綜述、撰寫開題報告。 5 月 11 日 5 月 20 日 完成系統(tǒng)的主電路設計與 元器件計算 。 6 月 07 日 6 月 14 日 畢業(yè)設計答辯（公開答辯、分組答辯）。 開關電源是利用現(xiàn)代 電力電子技術 ，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由 脈沖寬度調制 （ PWM）控制 IC 和 MOSFET 構成。這些 集成電路具有可微調的振蕩器、能進行精確的占空比控制、溫度補償?shù)膮⒖肌⒏咴鲆嬲`差放大器。 15V/200mA； 5V/1A）隔離輸出電源。變頻器技術 作為一種全新的綠色環(huán)保技術 ,是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中急需的高級技術 ,同時也是國際上電子技術更新最快的領域之一。 新 型變頻器不僅發(fā)展單機的數(shù)字化、智能化外，還向其他方向飛速發(fā)展。因為新型變頻器可與現(xiàn)場的總線： CAN Open、 ProfibusDP、Ether、 Device Net 、 InterbusS 、 CCLink、 LONWORKS、 ModbusPlus、 TLINK 等通訊。變頻器功能設置軟件可以在 WINDOWS95 或者98 的系統(tǒng)下設置變頻器的功能和數(shù)據(jù)通訊。 )，逆變器最后將直流電再轉換為所需頻率和電壓的交流電，部分變頻器還會在電路內加入 CPU 等部件，來進行必要的轉矩運算。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。 控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的 “ 運算電路 ” ，主電路的 “ 電壓、電流檢測電路 ” ，電動機的 “ 速度檢測電路 ” ，將運算電路的控制信號進行放大的 “ 驅動電路 ” ，以及逆變器和電動機的 “ 保護電路 ” 組成。它與控制電路 隔離使主電路器件導通、關斷。目前變頻器主要是依靠二極管橋式電路的整流技術進行整流。 變頻器的逆變電路根據(jù)逆變電路輸出電壓調制方法分類有脈幅調制 PAM 、脈寬調制 PWM 、正弦脈寬調制 SPWM 等 3 種類型。它以其較低的損耗、簡單的結構、方便的控制和較快的響應速度等一系列優(yōu)點，一直成為 PWM 整流器研究的重點。控制原理是 :給定的電壓 Ug與從輸出反饋回的電壓 Ur 進行比較 ,得到的電壓誤差經(jīng)電壓調節(jié)器輸出作為另一個給定的電壓信號 Ue。 b)電壓調整率好。電壓控制單閉環(huán)系統(tǒng)是一個無條件的二階穩(wěn)定系統(tǒng)。 SMT 技術的應用使得開關電源取得了長足的進展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關電源的輕、小、薄。 SCR 在開關電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應用， GTR 驅動困難，開關頻率低，逐漸被 IGBT 和 MOSFET 取代。 模塊化是開關電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設計成 N+1 冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展。 開關電源的工作原理： 開關電源的工作過程相當容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是， PWM 開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏 安乘積是很小的（在導通時，電壓低，電流大；關斷時，電壓高，電流?。?/功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產(chǎn)生的損耗。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅動功率管之前要經(jīng)過一個電壓/脈沖寬度轉換單元。激勵信號激勵功率晶體管，晶體管交替工作在飽和導通與截止的快速開關狀態(tài)，頻率一般在幾十到幾百 kHz。采用開關穩(wěn)壓電源時，在相同的紋波輸出電壓的要求下，濾波電容的容量遠小于線性穩(wěn)壓電源中濾波電容容量。 (4)體積小。例如，有調寬型和調頻型，自激式和他激式，有單端式和雙端式。 在變頻器整流的過程中，可以產(chǎn)生大量的高次諧波，據(jù)綠波杰能的不完全統(tǒng)計，最高的電流畸變率，可以達到 70%以上。 第二，對變頻器產(chǎn)生的諧波進行抑制。是一種非常有效的技術，在通信、功率控制、測量與變換等許多領域都有所應用。 SU 1++VTCi sU 0 圖 PWM 變換器原理圖 電壓或電流源是以一種通或斷的重復脈沖序列。 多數(shù)負載 (無論是電感性負載還是電容性負載 )需要的調制頻率高于 10Hz，通常調制頻率為 1kHz 到 200kHz 之間。 ② DC/DC 變換器 DC/DC 變換器在開關電源中，一般來說是要求輸入與輸出間進行電隔離的。 DC/DC 變換器有 5 種基本類型：單端正激式、單端反激式、推挽式、半橋式和全橋式轉換器。當功率開關管 S 導通時，直流輸入電壓 Vin 加在初級繞組上，在變壓器初級電感線圈中儲存能量，由于次級繞組感應電壓為上負下正，使二極管 D 反偏截止，次級繞組中無電流，此時電能轉化為磁能存儲在初級電感中。 所謂反激式變壓器開關電源，是指當變壓器的初級線圈正好被直流脈沖電壓激勵時，變壓器的次級線圈沒有向負載提供功率輸出，而僅在變壓器初級線圈的激勵電壓被關斷后才向負載提供功率輸出，這種變壓器開關電源稱為反激式開關電源。功率管導通時，電感電流變化率和電流峰值很大，生成功率開關管開通時的電流尖峰；當功率管關斷時，也會產(chǎn)生很高的關斷電壓尖峰，給功率管造成很大負擔，會損壞功率管。 反激變換器的參數(shù)由反激式變壓器來決定，如最大峰值電流和占空比，反激式變壓器的設計，就是對所有的工作器件做一個合理的安排和規(guī)劃，參數(shù)計算要尊重事實規(guī)律和理論。 反激式變壓器開關電源，相比其他開關電源要節(jié)省很多器件。也正是由于這些優(yōu)點，目前，反激式變壓器開關電源在家電領域中還是被廣泛使用。在電源接通瞬間通過很大的浪 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 11 涌電 流，重者往往會導致輸入熔斷器燒斷或合閘開關的觸點燒壞，整流橋過流損壞；輕者也會使空氣開關合不上閘。 輔助電源的設計方法不但影響整個電源的效率、體積、穩(wěn)定性、可靠性和成本，而且還將影響到整個開關電源的工作條件。 由于所需輔助電源的功率一般比較小，輔助電源應該力求簡單、可靠和小型化。下面是幾種常見的獨立型輔助電源設計方法。但由于它的簡單、可靠和方便，以及完全的隔離特性，所以在大功率開關電源系統(tǒng)中，低頻變壓器不會影響到整個電源的尺寸和造價時，它將是一個不錯的選擇。為了防止浪涌電壓損壞 7815， IC 輸入端需要并聯(lián)一只穩(wěn)壓二極管用來保護。 (2)非獨立型：由主變換器高頻變壓器輸出的一部分構成輔助電源。因此在電源的啟動階段，需要給控制電路提供啟動電能，使其漸漸進入工作狀態(tài)。但由于限流電阻 RIN 的作用，有可能使得芯片 7腳電壓降 低至 10V 而使得 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 13 芯片停止工作。 UC3844是一種電流型單端輸出式 PWM 控制芯片 ,它主要由高頻振蕩、誤差比較、電流取樣比較、 脈寬調制鎖存、欠壓鎖定、過壓保護等功能電路組成。當輸入電壓低于 10V 的時候 ,芯片會被暫時鎖定 ,控制器此時 停止工作。 PWM 信號的上升沿由振蕩器決定 ,下降沿由功率開關管電流和輸出電壓共同決定。變頻器技術是一種 新興的環(huán)保型技術 ,在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 14 背景下，變頻器技術得到前所未有的廣泛應用。 隨著科技的不斷進步，隨著生產(chǎn)技術的不斷進步和發(fā)展，人們開始在變頻調速上提高 要求，而異步電動機在調速方面是很大缺陷。隨著工農(nóng)業(yè)中電機應用的普及，有著良好的調速性能的變頻器應用范圍廣、需求量大，這就為研究變頻器的模塊化、系統(tǒng)化提供了很好的前景。設計完成的該系統(tǒng)應符合各項行業(yè)規(guī)定。 圖 主電路主要結構圖 主要器件介紹 PC817 PC817 是 一個比較常用 的光電耦合器 ,內部結構如圖 所示，其中腳 1 為陽極，腳2 為陰極，腳 3 為發(fā)射極，腳 4 為集電極。它能夠傳輸連續(xù)變化的電流信號或模擬電壓，這樣，隨著輸入信號的強弱變化會產(chǎn)生相應的光信號，改變光敏晶體管的導通程度，輸出的電壓或電流也不同。它的輸出電壓可以任意地設為從 到 36V 范圍內的任何值，只用兩個電阻就可以辦到。由運放特性可知，只有當 REF 端的電壓十分接近 VI 時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的電流通過，而且隨著 REF 端電壓的微小變化，通過三極管，電流會從 1100mA 逐漸變化。當 R1 和 R2 的阻值確定時，兩者對 Vo 分壓，并且引入反饋， Vo 增大導致反饋量增大。雙極型功率管是具有功率輸出能力的雙極、結型晶體管（ BJT）。由于它存在二次擊穿現(xiàn)象，因此只能用在安全工作區(qū)以內，這就使實際功耗必須大大低于器件的最大允許功耗。650V ，因此開關功率管應能承受 650V 以上的高壓。在設計時，我們不僅要考慮工作中頻率、輸入和輸出電壓、主電路的形式、轉換功率容量，還要考慮繞組繞制的方式、空間大小、散熱方式、工作環(huán)境、鐵芯材料和形狀和成本等多種方面的因素。 變壓器的初級電感量為 : Lp=Vin(max) Dmax/(Ipk f)= mH () 式中： Vin(max)為交流電壓的最小值經(jīng)過整流后得到的直流電壓的數(shù)值，取 350V； Dmax 為最大占空比，取 ； 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 20 f 為工作頻率， UC3844 的振蕩工作頻率由引腳 4 與引腳 8 之間所接定時電阻 RT、引腳 4 與地之間所接定時電容 CT 設定?，F(xiàn)實際輸出功率Po=+3+10=。 確定一次繞組匝數(shù) N1 可由下式確定 N1， R 值設定為 ，磁鐵密度 Bpk 怎么變化都不會超過 。 ? ? ? ? 5 0 s ????? () 實際取 5 匝。 Uo=24V 時， 匝）（）（ 5 0 5 ?? ???? () 實際取 6 匝。 反激變換器在工作于 CCM 模式下電流應力、外特性、原邊電感量及反向恢復問題的分析。 SRDCC 1N 2N 1T 1D 2C fR LU i n+ 圖 緩沖電路 每當開關管由導通變?yōu)榻刂箷r，在變壓器的一次繞組上就會產(chǎn)生尖峰電壓和感應電壓。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 25 按 RC 時間常數(shù)為 toff(min)來計算電阻 R 值，即 R=(min)/C 102= kΩ 取 15 kΩ 電阻消耗功率為： 25 1 cCVP? () f= 式中： Vc 為整流后的直流電壓 350V； f 為工作頻率 60 kHz。驅動電路，其實質是一個功率放大電路，從而滿足負載額定功率