【正文】 在此，對(duì)*******表示崇高的敬意和深深的感謝。 本設(shè)計(jì)在輸出電路上是采取三路直流輸出的模式，可以滿足較多情況下對(duì)開(kāi)關(guān)電源的需要。 6）紋波 紋波 Vpp 為 50mV，小于所要求的 100mV值。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 28 4 電路輸出性能測(cè)試 一路輸出性能 （ 1） 電壓調(diào)整率 負(fù)載電流為 時(shí)： Vin(V) 25 260 270 280 290 300 310 320 Vo(V) 310 320 電壓調(diào)整率 = % ? =02% （ 2） 負(fù)載調(diào)整率 輸入電壓為 Vin=280V (AC220V,50Hz）時(shí)： Io(A) 0 Vo (V) 負(fù)載調(diào)整率＝ % ? =%2% （ 3）效率 當(dāng) Io＝ ,Vo＝ ， Iin＝ ， Vin=280V。在輸入電壓為最高值 342V時(shí)，整流二極管所承受的最大反向截止電壓為： VVVNNVV inOD a x12 ?????? 其值小于 100V，所以可以選用型號(hào)為 16TCQ100 的肖特基管。 需重選 R 值， R= ??ddsIVΩ ，取 Ｒ值為 670Ω 。 本設(shè)計(jì)中選用 VDMOS 管的型號(hào)為 MTP4N90，即 其 Id=4A，Vdss=900V， 可以滿足要求。在連續(xù)電流工作方式時(shí) （不完全能量傳遞方式），較好的輸入電流波形為其紋波峰峰值為其最大峰值的一半，即 AAIi onavpp )( ????? 2)計(jì)算變壓器初級(jí)電感量 在功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間，變壓器初級(jí)電感上電流紋波的峰峰值 AiI PPPP ???? PPonin ITLUItLUm ?????? 11 61 ???????? ?onPPin TIULmh 其總電感量取此值的 倍，則 L1 取值為 。 R1 的取值應(yīng)為： )(1 3 162 5 0m i n1 ?????? ? kI VVR Oin 功耗： )(4 211 212 mWRIP O ???? (取為 1W） 啟動(dòng)完成后， UC3842 的消耗電流增至 100mA 左右，該電流由電容C2 在啟動(dòng)時(shí)儲(chǔ)存的電荷量來(lái)提供。若考慮紋波電壓限制，應(yīng)使最小輸入交流電壓 Vinmin保持 200V以上。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 19 ii．要保證電流采樣放大器的輸入信號(hào)幅度不大于 Liv iii．振蕩頻率： R 取值 1k100k,C 取值大于 100pf． iv 占空比最好控制在 以下，否則容易使系統(tǒng)不穩(wěn)定，也可通過(guò)增加斜波補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的方法使系統(tǒng)穩(wěn)定。由于啟動(dòng)電流小于 1mA，所以 Rin 上的功耗很小。因?yàn)檎`差放大器可專門(mén)用于控制由于負(fù)載變化造成的輸出電壓變化，特別是當(dāng)輕負(fù)載時(shí)，負(fù)載調(diào)整率降至8％， 2/3 負(fù)載至滿載，負(fù)載調(diào)整率降至 3％以下。當(dāng)輸出電流小于保護(hù)電流設(shè)定值后，電路自動(dòng)恢復(fù)正常供電， 輸出短路為過(guò)流保護(hù)的極限狀態(tài)．各路輸出過(guò)流保護(hù)電流設(shè)定值 Igmi 要求如下： ① 5V檔 ,Igmi＞ ② 24V檔 ,Igmi＞ ③ 28V檔 ,Igmi＞ 3A .2） 輸出短路保護(hù)： 各路輸出均應(yīng)設(shè)置輸出短路保護(hù)，當(dāng)某路輸出處于短路時(shí)，相應(yīng)的保護(hù)電路動(dòng)作，保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)不影響其它電路正常工作，當(dāng)輸出電流小于保護(hù)電流設(shè)定值時(shí)，電流自動(dòng)恢復(fù)正常供電。它具有電路簡(jiǎn)單，所用元件少，輸出與輸入間有電氣隔離，能方便地實(shí)現(xiàn)多路輸出，開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，可通過(guò)改變高頻變壓器的原、副邊繞組的匝比ｎ使占空比 D 保持在最佳范圍內(nèi)從而使電源滿足穩(wěn)壓范圍的要求等優(yōu)點(diǎn)。所以在進(jìn)行 開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不應(yīng)讓負(fù)載開(kāi)路，必須接入一定的負(fù)載，或者在電路中接入一個(gè)所謂的 “ 死負(fù)載 ” 。在下一個(gè)周期 BG 重 新導(dǎo)通時(shí)， N1 中的電流 i1 也從零開(kāi)始，按（ Vi/L1） t 的規(guī)律線性上升這時(shí)磁化電流處于臨界狀態(tài)。 單端反激式 （ Flyback）變換器的原理如圖 所示。 直流開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展 高頻化、小型化、模塊化和智能化是直流開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向。直流開(kāi)關(guān)電源的電氣性能包括輸入特性、輸出特性、附加功能、電磁兼容性和噪聲容限。與重復(fù)波形比較來(lái)控制開(kāi)關(guān)通斷狀態(tài)，如圖 所示。開(kāi)關(guān)型 DC/DC 變換器的基本電路及波形如圖 所示。這種開(kāi)關(guān)方式顯著的減少了開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)過(guò)程中激起的振蕩，可以大幅度地提高開(kāi) 關(guān)頻率，為變換器的小型化和模塊化創(chuàng)造了條件。雙管直流變換器有推挽式 （ Pushpull converter）和半橋式（ Halfbridge converter），四管直流變換器就是全橋直流變換器 （ Fullbridge converter）． 有隔離的直流變換器可以實(shí)現(xiàn)輸入與輸出間的電氣隔離，通常采用變 壓器實(shí)現(xiàn)隔離，變壓器本身具有變壓的功能，有利于擴(kuò)大變換器的應(yīng)用范圍。 開(kāi)關(guān)電源的調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達(dá) 70％－ 95％ ，穩(wěn)壓器體積小、重量輕，調(diào)整管功率損耗較小，散熱器也隨之減小。 電源有如人體的心臟，是所有電設(shè)備的動(dòng)力。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) I 開(kāi)關(guān)電源 變換器 畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 本論文 設(shè)計(jì) 部分 分為 四 部分 ： 首先對(duì)開(kāi)關(guān)變換器進(jìn)行了概述， 敘 述了電力電子技術(shù)領(lǐng)域中功率變換器的發(fā)展，對(duì)開(kāi)關(guān)電源和直流變換器進(jìn)行了分類，概述了功率變換器的基本知識(shí)。標(biāo)志電源特性的參數(shù)有功率、電壓、頻率 、噪聲、及帶載時(shí)參數(shù)的變化等，在同一參數(shù)要求下，又有體積、重量、形態(tài)、效率、可靠性等指標(biāo)。此外，開(kāi)關(guān)頻率工作在幾十 kHz 或更高，濾波電感、 電容可用較小數(shù)值的元件，允許的環(huán)境溫度也可以大大提高。變壓器的應(yīng)用還便于實(shí)現(xiàn)多路不同電壓或多路相同電壓的輸出。 基本功率變換器 DC/DC 變換器廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源以及直流電動(dòng)機(jī)的控制。如果開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間設(shè)為 ton，關(guān)斷時(shí)間設(shè)為 tore，從波形圖中可看出，輸出的平均電壓 Vo大小取決于開(kāi)關(guān)的通斷時(shí)間（ ton 和 toff）。控制電壓信號(hào) Vｃ通常是實(shí)際輸出電壓 與所期望的輸出電壓之差經(jīng)誤差放大器放大的信號(hào)，重復(fù)波形通常是峰值恒定且為設(shè)定的開(kāi)關(guān)工作頻率的鋸齒波，頻率范圍為幾kHZ 到幾百 kHZ。 直流開(kāi)關(guān)電源的輸入電源有兩種：直流輸入和交流輸入。高頻化是小型化和模塊化的基礎(chǔ)，目前開(kāi)關(guān)頻率為數(shù)百 kHZ至數(shù) MHz的開(kāi)關(guān)電源己有使用。單端是指高頻變壓器的鐵心工作在 BH 曲線的一側(cè)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 10 磁化電流不連續(xù)狀態(tài) 圖 toffpIVoL 22時(shí)的電壓，電流。 磁化電流連續(xù)狀態(tài) 當(dāng) BG 截止時(shí)間 offt ( OVL/2 ) PI2 時(shí)，在截止時(shí)間結(jié)束時(shí)電流 i2 將大于零。 當(dāng)然，它也有其一定的缺點(diǎn)，比如開(kāi)關(guān)管截止期間所受反向電壓比較 高 （至少兩倍的輸入電壓），導(dǎo)通期間流過(guò)開(kāi)關(guān)管的峰值電流有可能超過(guò)其平均電流的兩倍以上，輸入、輸出電流皆有脈動(dòng)，紋波較大等。 3） 輸出過(guò)壓保護(hù)： 5V 輸出應(yīng)設(shè)置截止式過(guò)壓保護(hù)，當(dāng) 5V 輸出電壓達(dá)到過(guò)壓保護(hù)設(shè)定值時(shí)， 5V 輸出應(yīng)立即截止， 5V 過(guò)壓保護(hù)設(shè)定值 士 （可恢復(fù)或不可恢復(fù)都可，只 5V一路設(shè)置）。 （ 3）誤差放大器的外電路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)得到簡(jiǎn)化，穩(wěn)定度提高并改善了頻響，具有更大的增益帶寬乘積。 （ 6） UC3842 的振蕩器工作頻率 f 由下式進(jìn)行設(shè)定： F=(Rt Ct)。 v 在芯片供電端 Vcc 和參考電源 Vref 端分別對(duì)地接一瓷介電容，并注意布線，可免除噪 聲干擾。 2 m i n2 2121 ininPKinin VCVCE ?? )(2 2 mi n2 inpkinin VVCE ?? 公式中， Ein為半個(gè)周期中電源供給負(fù)載的能量，即 Ein=2Ein。這時(shí) C2 上的電壓會(huì)發(fā)生跌落，當(dāng)電容上的電壓跌落到 10V 以上時(shí)， UC3842 仍能保持工作。 3） 選擇變壓器磁芯及確定骨架尺寸 用幾何尺寸參數(shù) Kg 來(lái)設(shè)計(jì)，設(shè)定變壓器銅損 Pcu＝ 4W。 （ 7） 緩沖保護(hù)電路的選擇 本電路中，由 R， C， D 組成一個(gè)緩沖網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)主要用于限制高頻變壓器漏感引起的尖峰電壓，它產(chǎn)生在開(kāi)關(guān)管 VT1由飽和轉(zhuǎn)向截止的過(guò)程 中，漏感中的能量通過(guò) D 向 D 充電，充電電流為凡。 電阻的功率為 WfCVP dsR 6 292 ?? ????? ?? 取 值 為 7W 式中 f變換器的工作頻率。 2） 濾波電容的選擇 濾波電容可視輸出對(duì)紋波電壓的要求來(lái)確定 ，并盡可能選擇無(wú)感電容，也可用多個(gè)容量小的電容并聯(lián)達(dá)到較高的容量。 此時(shí)的效率為： η = %% ??? （ 4）空載開(kāi)機(jī)、短路開(kāi)機(jī)、短路保護(hù) 空載開(kāi)機(jī)時(shí)，輸出電壓仍保持在額定輸出 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 30 24V/2A 一路輸出性能 （ 1）電壓調(diào)整率 負(fù)載電流為額定值 2A 時(shí)： Vin(V) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Vo(V) 電壓調(diào)整率＝ 0%24 ?? 2% （ 2）負(fù)載調(diào)整率 在輸入電壓為 ： Io(A) Vo（ A） 負(fù)載調(diào)整率 = %24 ? =%2% 在輸入電壓為 24V時(shí)： Io(A) Vo（ A） 負(fù)載調(diào)整率 = %% ?? 2% （ 3）效率 當(dāng) Io＝ 2A， Vo=24V時(shí)， Iin＝ ， Vin=： η= %% 242 ??? （ 4）空載開(kāi)機(jī)、短路開(kāi)機(jī)、短路保護(hù) 空載開(kāi)機(jī)時(shí)，輸出電壓仍保持在額定輸出 ，電路能畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 31 實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。但是，在滿足多種選擇的的同時(shí)，較多地電路設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)工作造成一些困難，對(duì)電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性有了更高的要求。 對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于是第一 次獨(dú)立進(jìn)行這種設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，難以獨(dú)立完成，期間得到了 *******等同學(xué)的幫助，使得設(shè)計(jì)得以順利完成，在此給以真摯的感謝。******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(shuō)明書(shū) 33 5 總結(jié) 在對(duì)開(kāi)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(kāi)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(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的性能測(cè)試，結(jié)果