【正文】 A C 1A C 2V S R C 1 C 2C 5C 3 C 4L 1D 1D 2D 3D 4G N D+ V o+ 5 VG N DG N DG N DG N DG N DG N D 5 V 5 V+ 1 2 V 1 2 V+ 2 4 V+ 5 V+ 1 2 V + 2 4 VC 6 C 7C 1 5 C 1 6C 1 7 C 1 8C 1 9 C 2 0C 2 1 C 2 2C 2 3 C 2 4C 2 5C 2 6R 1 R 2R 3R 8R 9R 1 0R 1 1 R 1 2 R 1 3D 6D 7D 8D 9D 1 0D 1 1D 1 2D 1 3T L 4 3 1P C 8 1 7T+ V oL 3L 4L 5L 6L 7L 8C 8C 9C 1 0C 1 1C 1 2R 4R 5R 6R 7D 1 4D 1 5U C 3 8 4 412345678+12VR 1 4C 2 7+ 5 VG N DC 1 3 C 1 4D 5L 2R 1 5R 1 6 。 .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，這些需要在進(jìn)一步的工作中完成。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。 開關(guān)電源釋能過程 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?。通常的做法是?MOSFET 漏源級(jí)之間加二極管 RC 網(wǎng)絡(luò)鉗位或吸收尖峰電壓。 c．壓敏電阻 VSR。 這里取 220 F? /400V 鋁電解電容。 N T C RF UG N DA C 1A C 2V S R C 1 C 2C 5C 3 C 4L 1D 1D 2D 3D 4G N D+ V oG N D 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 圖 311 輸入整流濾波電路 元器件參數(shù)選擇 C C2 為抑制串模干擾，其容值不需要很大，一般取 ~ F? 薄膜電容，這里取 F? /400V 的薄膜電容。 + 5 V+ 1 2 V + 2 4 VR 8R 9R 1 0R 1 1 R 1 2 R 1 3T L 4 3 1P C 8 1 7U C 3 8 4 4 8 腳U C 3 8 4 4 2 腳R 1 6R 1 5 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 39 電壓反饋電路 元器件參數(shù)選擇 由于本設(shè)計(jì)對(duì) ? 5V 電壓要求較高，所以 ? 5V 輸出端被檢測(cè)電流占 60%，12V 和 24V 各占 20%。 7R 、 14C 構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，用于改善誤差放大器的頻率特性。對(duì)電源效率的提高也是很有幫助的。選擇磁芯時(shí)最重要的考慮因素是在工作頻率點(diǎn)處的損耗和磁密，因此正確的選擇高頻變壓器磁芯，對(duì)變壓器性能發(fā)揮至關(guān)重要。需要注意的是，在選擇電阻時(shí)必須保證陰極電流要大于 1mA，以保證 TL431 正常工作。 PC817 屬于線性光電耦合器，可以傳輸模擬信號(hào)。通常我們通過測(cè)量該腳是否有穩(wěn)定的 +5V 輸出來判斷該 IC是否正常工作。 4 腳外接定時(shí) RC 網(wǎng)絡(luò)，用以確定振蕩器的工作頻率，其頻率通過式)( kHzCRf tt? 確定。 a． MOSFET： DmosfetP = b．整流部分： VDP5 = VDP12 = VDP24 = 開關(guān)電源電路圖 設(shè)計(jì)的完整開關(guān)電源電路圖如下： N T C RF UG N DA C 1A C 2V S R C 1 C 2C 5C 3 C 4L 1D 1D 2D 3D 4G N D+ V oG N D 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 + 5 VG N DG N DG N DG N DG N DG N D 5 V 5 V+ 1 2 V 1 2 V+ 2 4 V+ 5 V+ 1 2 V + 2 4 VC 6 C 7C 1 5 C 1 6C 1 7 C 1 8C 1 9 C 2 0C 2 1 C 2 2C 2 3 C 2 4C 2 5C 2 6R 1 R 2R 3R 8R 9R 1 0R 1 1 R 1 2 R 1 3D 6D 7D 8D 9D 1 0D 1 1D 1 2D 1 3T L 4 3 1P C 8 1 7T+ V oL 3L 4L 5L 6L 7L 8C 8C 9C 1 0C 1 1C 1 2R 4R 5R 6R 7D 1 4D 1 5U C 3 8 4 412345678+12VR 1 4C 2 7+ 5 VG N DC 1 3 C 1 4D 5L 2R 1 5R 1 6 圖 31 本設(shè)計(jì)開關(guān)電源電路圖 關(guān)鍵元器件的選擇與設(shè)計(jì) 控制器芯片 UC3844 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。 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。下面就對(duì)這一結(jié)構(gòu)主電路進(jìn)行討論分析。而開關(guān)電源多為對(duì)等幅脈沖進(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。 4． MOSFET 開關(guān)管的選擇及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，各種各樣的電子設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，然而這么多電子設(shè)備，精密儀器的背后都需要有個(gè)穩(wěn)定輸出的電源做支持。要求電容量大、等效電阻 ESR 小、體積小等。 高效方面。 3． 體積小，重量輕：開關(guān)穩(wěn)壓電源可直接將工頻電網(wǎng)電壓直接整流成直流后，經(jīng)過高頻變壓器獲得不同的交流電壓，再經(jīng)整流濾波得到所需的直流電壓，這樣就可以免去笨重的工頻變壓器，從而節(jié)省線材，減小電源體積和重量。系統(tǒng)工作頻率為 50kHz，輸出 7 路隔離的電壓。本題目設(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 PC81 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。而且在輸入電壓發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，電源依然保持較高的效率，因此，開關(guān)電源比較適合電網(wǎng)波動(dòng)較大的地區(qū)使用。 鐵氧體或其他薄膜材料 可 集成在硅片上 等。 研發(fā)適合于功率電源的新型電容器和超大電容。開關(guān)電源還朝著模塊化方向發(fā)展。 3．輸出級(jí)設(shè)計(jì)。 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） 。 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?。從以上電路分析可以看出?S 導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)繞組無(wú)電流； S 截止時(shí)，次級(jí)繞組有電流，這就是“反激”的含義。 效率 80%時(shí)的損耗為 。 3 腳為電流檢測(cè)輸入腳，外接電流檢測(cè)電阻，將流過初級(jí)繞組上的電流實(shí)時(shí)反饋到控制器，當(dāng) 3 腳電壓等于或高于 1V 時(shí)，電流檢測(cè)比較器輸出高電平，復(fù)位 PWM 鎖 存器，從而關(guān)閉輸出脈沖，起到過流保護(hù)作用。 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 8 腳為基準(zhǔn)電壓輸出，產(chǎn)生精確的 +5V 基準(zhǔn)電壓，并具有一定的帶載能力，帶載能力可達(dá) 50mA。線性光電耦是一種與普通光耦不同的新型光電轉(zhuǎn)換器件，它可以傳輸模擬電壓或電流信號(hào)，輸入信號(hào)的強(qiáng)弱不同，發(fā)光器產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)弱的光信號(hào)，從而使受光器的導(dǎo) 通程度也隨光信號(hào)強(qiáng)弱的不同而輸出的電壓或電流強(qiáng)度也隨之不同并具有線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 圖 36 TL431 的電氣符號(hào)圖和等效電路圖 圖中， A 為陽(yáng)極，需接地使用； K 為陰極，需經(jīng)限流電阻接正電源； refU 是輸出電壓 oU 的設(shè)定端，根據(jù) refo URRU )/1( 21?? ，外接電阻分壓器選擇不同的1R 和 2R 的值可以得到從 ~36V 范圍內(nèi)連續(xù)輸出電壓。 高頻變壓器的設(shè)計(jì) 選擇變壓器的磁芯及材料 用于開關(guān)電源的高頻變壓器磁芯都是鐵磁合金，實(shí)際應(yīng)用的磁芯材料有鐵氧體、超微晶合金等。 輸出整流電路原理圖如圖所示 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 + 5 VG N DC 1 3 C 1 4D 5L 2 圖 37 輸出整流電路 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。 功率 MOSFET 控制電路及其參 數(shù)選擇 C 8C 9C 1 0C 1 1C 1 2R 4R 5R 6R 7D 1 4D 1 5U C 3 8 4 412345678+12V反 饋?zhàn)?壓 器 初級(jí) 繞 組R 1 4C 2 7R 3 圖 38 控制電路及 MOSFET 電路圖 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 UC3844 的 8 腳的 +5V 基準(zhǔn)電壓經(jīng)過 14R 給 27C 充電， 27C 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 ， 其 頻 率 為 開 關(guān) 頻 率kHzCRf 2714 ?? ，取 14R = ?k10 則 FC ? ? 。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。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。 為了降低 500kHz 以下的傳導(dǎo)噪聲，一般 VD VD3 采用快恢復(fù)二極管，這里取 FR156， VD VD4 取 1N4007. 輸入濾波電容 C5 的選取可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 在 AC85~265V 輸入時(shí)，一般（ 2~3） F? /W。這里選擇 8101NTCR，標(biāo)稱阻值為 10? ，額定電流為 1A。 MOSFET 尖峰電壓沖擊保護(hù) 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。 [21] 開關(guān)電源儲(chǔ)能過程 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 5R 、地電流回路，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。 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)與調(diào)節(jié)。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。再次向曾鼓勵(lì)、支持與幫助過我的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 ，孫老師悉心指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我提出的問題耐心解答，在 孫