【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和。致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果；與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明。申請學(xué)位論文與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切的法律責(zé)任。校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬西安電子科技大學(xué)。部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印、或其它復(fù)制手段保存論文。畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的文章一律署名單位為西安電子科技大學(xué)。的工作效率、功率因數(shù)，降低諧波分量等越來越受到重視。論文以某項目為背景、以提高性能為出發(fā)點，研究設(shè)計高精度、電壓型、多路輸出開關(guān)電源。圖；采用saber軟件進行了仿真，得到電路的工作性能參數(shù)。作效率達到85%以上，功率因數(shù)為。電源各指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。

　　

【正文】 LP式 APFC調(diào)整器的升壓電感，起著峰值電流 傳遞和升壓的作用。變壓器 TR的二次側(cè)繞組 sN的作用有二：一是作為零電流檢 測傳感器；二是與電阻 R整流二極管 VD5和電容 C3組成電源濾波整流電路， 供給 L6562調(diào)整器啟動電壓。 2 LP IN I I 式（ 318） INI是輸入平均電流， LPI是變壓器一次側(cè)電感的峰值電流 最大交流輸入電流： A V P I MININ OUT 10022 )( )( 式（ 319） OUTP是 APFC調(diào)整器的 輸出功率 (W) 是變換電路的效率 )(MININV是最低交流輸入電壓（ V） )(MAXINI是最大交流輸入電流（ A） 求出一次電感峰值電流： )()(式（ 320） VD5 VT R10R13 R12 R7 R3R4 R9R1 R5 R6 R8R2 C1 C2 C4 C6 C5 C3 1 2 3 4 VD6 8 3 7 4 2 16 5D? DIODE TR 交流輸入 EMI濾波 第三章 開關(guān)電源模塊設(shè)計 17 升壓變換電路的一次電感 PL為： mH fIVV VVV L LPINOUT ININOUT 220)220 2 350(2) 2 (222 式（ 321） OUTV為 APFC升壓變換電路的輸出電壓，取 350V（ DC） INV為交流輸入額定電壓 220V 在這里利用銅損因數(shù)的方法來確定磁芯，具體公式如下： 5132 238 2 max 2 ）（ B IL P KLPP Cu g式（ 322） )(MAXLPLPII ，為最大峰值電感電流（ A） maxB為最大磁感應(yīng)強度（ T）取 m CuP為銅的最大功率損耗（ W） 所選用磁芯的銅損因數(shù) gK必須高于上式所算的因數(shù)。設(shè)所選用的磁芯因數(shù)為 39。 gK，則 w ew gl AA KK 2 39。 式（ 323） K為繞組系數(shù)，設(shè) K= wA為繞組骨架窗口面積（ 2mm） eA為 磁芯有效截面積（ 2mm） wl為每匝繞線平均長度 表 APFC變換器磁芯型號表 根據(jù)表 ，可選用 EE05，則繞線窗口面積 ，磁芯有小姐面積 e ，繞組平均長度 ，則 513 15 22 39。 w ew gl AA KK 式（ 324） 基于 UC3842的多路輸出電壓型開關(guān)電源設(shè)計 18 計算表明 g39。KKg＞，所以 EE8磁芯可以選用。 計算升壓變換電路的一次匝數(shù) PN 6 3 max (max) e LPP PAB IL N 式（ 325） 取 78匝 磁芯氣隙長度 gL為 mmA L N L P P 104 e 27 式（ 326） 二次繞組 SN兩端的電壓 VVS15 ，因此二次繞組的匝數(shù) SN為 350 15 78 OUT S PSV V NN 式（ 327） 取 4匝。 乘法器分壓電阻及電流比較器電阻計算 （ 1）乘法器取壓電阻 R R2的計算： 2 21 2 R 式（ 328） 設(shè) R2=12kΩ ，則有 )121(式（ 329） 得 R1=2109kΩ (2)電流傳感電阻 R11的計算： 乘法器的輸入電壓由下式?jīng)Q定： )(121REF 式（ 330） K=，是 L6562乘法器的增益 1INV為乘法器在最低交流輸入時 3腳的最高輸入電壓 2INV為乘法器輸入電壓， ， REFV為基準電壓 乘法器 3腳的輸入電壓是 VV RR R 122109 1222 (min) 21 2 1 式（ 331） 將已知數(shù)據(jù)帶如式（ 330）進行計算得 .021 ）（ 第三章 開關(guān)電源模塊設(shè)計 19 1 (max) 11 LP MO I V R 式（ 332） 誤差放大器偏置電阻 電阻 R1 R13與電位器 RP1是誤差放大器的偏置電阻，在保證誤差放大器正 常工作的前提下，可用來調(diào)整輸出電壓 OUTV的高低。它們關(guān)系如下： 140 350)( 113 11312 REF OUT V V RPR RPRR 式（ 333） 電位器 RP1在實際電路中不存在，因為它影響輸出電壓 OUTV，所以有 140 13 12 R R 設(shè) R12=1MΩ, 則 140 10100003 13 式（ 334） 在此偏置電路中 C4和 R R8組成頻率補償網(wǎng)絡(luò)， C4可選用 。 啟動電路元件的計算與選用 啟動電路元件包括 R3和 C3。升壓電感 PL在輸入脈動電壓的作用下，在變壓器 的一次側(cè)產(chǎn)生電感 PL,同時也在二次繞組中感應(yīng)出電流 SI。升壓變換電路的 二次繞 組 SN的兩端電壓為 15V，此電壓通過二極管 5VD和電容 C3整流濾波后，想 IC1的 8腳提供 12V的直流電壓。二次側(cè)脈動電壓通過 R5想 IC1提供 3mA的控制電流。 R5的阻值為 22kΩ ， VD5選用快速回復(fù)二極管 1N4148。 R4是限流電阻，其阻值不 能太大，否則會引起損耗，使供給 IC1的電流不足，可選 . 啟動電阻應(yīng)保證在 最低輸入電壓下，為 IC1提供足夠大的啟動電流。 I V R STR 3 )max( (min) 3＜ 式（ 335） (max)STRI為 IC1的電源啟動電流，為 啟動電容 C3的選用原則是：電容放電時間必須大于來自變壓器二次側(cè)的自舉 電壓達到 IC1的 8腳啟動門限電壓的時間。 C3可選 100uF。 濾波電容的計算 C1是 APFC電路的輸入電容，它的作用是濾除高次諧波；電容 C6是 APFC電 路的輸出濾波電容，用于濾除輸出電壓的脈動交流成分，使電壓平直。 APFC升壓 基于 UC3842的多路輸出電壓型開關(guān)電源設(shè)計 20 變換電路的有效電阻是 .369 10022 (max)IN OUT EFFI P R 式（ 336） 電容 C1的容量為 uF fR C REF % 1 2 1 31 式（ 337） 輸出電容 C6的容量由下式?jīng)Q定： PPIN OUT Vf I C 式（ 338） OUTI為變換電路輸出電流（ A） INf為輸入電源的頻率（ Hz） 為輸出紋波電壓的峰峰值（ V） A V P I OUT OUT 100 式（ 339） 設(shè)輸出紋波電壓是輸出電壓的 5%，則 %5350%5式（ 340） 根據(jù)式（ 338），則 66 式（ 341） 高頻變壓器設(shè)計 高頻變壓器在開關(guān)電源中是最主要的一個組成部分。在開關(guān)電源中的拓撲結(jié) 構(gòu)有很多。以半橋式功率轉(zhuǎn)換電路為例，在工作時 候兩個開關(guān)管交替導(dǎo)通截止產(chǎn) 生 100kHz高頻的脈沖波，然后由高頻變壓器來進行變壓轉(zhuǎn)換，輸出不同的交流電 壓，高頻變壓器中繞組線圈各個匝數(shù)的比例可以決定輸出電壓值的多少 [22]。典型 的半橋式變壓電路最明顯的是有三只高頻變壓器：驅(qū)動變壓器、輔助變壓器和主 變壓器，每一種變壓器都有各自不同衡量的標(biāo)準，以主變壓器為例，功率高于 200W 的電源，它的磁芯直徑必須大于 35mm。輔助變壓器不同，在低于 300W的功率時 它的磁芯直徑只要達到 16mm就可以。 工作原理：變壓器是一種變換電壓、電流以及阻抗的工作器件，在初 級的線 圈中有交流的電流通過時，在磁芯（鐵芯）中就產(chǎn)生了交流磁通，可以使次級的 線圈感應(yīng)到電壓（電流）。變壓器是由線圈和磁芯（鐵芯）組成，線圈有至少兩個 繞組，其中與電源相接的一個繞組稱為初級線圈，其余繞組稱為次級線圈。 用途：此變壓器主要用在高頻率的開關(guān)電源上作為高頻變壓器，或者用在一 第三章 開關(guān)電源模塊設(shè)計 21 些逆變電源和逆變焊機當(dāng)中作為逆變電源的高頻變壓器。按照工作頻率的高低， 可以分為一下幾個檔次： 10kHz～ 50kHz、 50kHz～ 100kHz、 100kHz～ 500kHz、 500kHz～ 1MHz、 1MHz以上。在傳送功率相對較大的時候，功率器件一般采用 IGBT，由于 IGBT存在關(guān)斷電流拖尾現(xiàn)象，所以它的工作頻率相對較低；傳送功 率相對較小時，可以采用 MOSFET，工作頻率就比較高。變壓器參數(shù)計算 前提條件 輸入： AC185~250V， 50Hz 輸出： 177。5V 獨立輸出 /1A， 177。12V 獨立輸出 /1A，外加 18V/1A偏置電路一路 開關(guān)頻率： 50KHz 效率：大于 80% 計算最大與最小直流輸入電壓 式（ 342） 式（ 343） 確定占空比 maxD 根據(jù) AC輸入電壓計算最小輸入 DC電壓和最大輸入 DC電壓 工作范圍 MIN MAX DCMIX DCMAX 初級反射輸出電壓 VACMIN VACMAX VDCMIN VDCMAX Vor 100— 120V 85V 132V 94V 187V 60V 85— 265V 85V 265V 94V 371V 135V 230— 240V 195V 253V 253V 354V 135V 確定在低電網(wǎng)電壓時的最大占空比 )(minmaxdsor or VVV V D 式（ 344） Vor：初級反射電壓 Vds：開關(guān)管正向?qū)ㄆ骄妷海ㄈ?10V） 根據(jù)公式計算： 100— 120V輸入時 maxD取 — 85— 265V輸入時 maxD取 230— 240V輸入時 maxD取 — 所以，選擇占空比 maxD= 基于 UC3842的多 路輸出電壓型開關(guān)電源設(shè)計 22 計算輸入功率與輸出功率 當(dāng)效率是 80%時，變壓器輸入功率 式（ 345） oP=（ 5V1A ） 2+ （ 12V1A ） 2+18V1A=52W inP=52W/=65W 用 AP法選擇磁芯材料 AP法是一個很實用的設(shè)計工具，很多類型的磁芯都能適用，這極大地簡化了 設(shè)計過程 [26]。 簡單來講， AP就是指此心有效截面積和線圈有效窗口面積的乘積，若面積都 以平方厘米為單位 ，則 AP 的單位為厘米的 4次方。利用面積乘積法可以計算出 變壓器磁芯的額定功率大小，在設(shè)計扼流圈時也可以用來選擇磁芯的尺寸。此外， AP值還可以用于變壓器其它重要參數(shù)如表面積、溫升、繞線匝數(shù)和電感量等的計 算。 ium wKKJBF P AAAP 2 102in c 式（ 346） 此處 inP可以用視在功率 tP計算。 結(jié)果會使變壓器的體積偏大， 變壓器的溫升比較低。 AP：面積乘積（ 4cm） wA：貼心窗口面積（ 2cm） cA：貼心截面積 （ 2cm） inP：輸入功率（ W） F：頻率（ Hz） mB：工作磁感應(yīng)強度（ T）一般取 — J：電流密度（ 2/mmA）取值 4 uK：窗口利用系數(shù)，取 — iK：鐵心間隙系數(shù) 取 即： 43 2 1065 查表 ：選擇磁芯型號為 EE25， eL為 ， eA為 第三章 開關(guān)電源模塊設(shè)計 23 表 磁芯 AP值表格 計算初級電流峰值和有效值 單端