【正文】 致 謝 32 附 錄 整體電氣原理圖： 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 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 。在未來的日子里，我將一如既往的遵循著不斷進取 的精神，極力為母校爭光。 在此還要真誠地感謝老師和同學們這幾年來對我的學習和生活上的幫助，并向本文中使用的文獻資料的作者們表示深深的謝意 ! 通過本次畢業(yè)設計，使我對 大學 所學的知識有了進一步的認識，同時通過幾個月的設計，加強了我獨立思考和動手能力，加強了解決問題的能力。本設計是在孫凱 老師 的悉心關懷和精心指導下 完成的。 .本論文并沒有對 PCB 板進行最終設計，也沒有對功率因數(shù)進行校正，這些需要在進一步的工作中完成。 本設計采用單個高頻變壓器完成 7 路電壓輸出，由于本設計是基于單端反激式變換器結構，因此電源的容量取決于高頻變壓器的性能。這種拓撲結構外接元件少，負載調整率好，具有良好的穩(wěn)壓效果。 詳細介紹了高頻變壓器的設計流程，包括磁芯選擇、匝數(shù)計算、導線選擇等。由于 UC3844 的功能高度集成，其性能優(yōu)良、管腳數(shù)量少、外圍電路簡單、價格低廉等優(yōu)點，為本課題設計降低了難 度。 [17] 設計總結 28 第四章 設計總結 本課題設計了一個多路輸出單端反激式開關電源，主要工作概括如下： 了解了開關電源技術的發(fā)展現(xiàn)狀，認識了目前廣泛使用的幾種拓撲類型，主要對反激式拓撲進行了分析研究。當輸出電壓升高時，輸出電壓經(jīng)分壓電阻分壓得到的采樣電壓也升高，流過 PC817 發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光二極管發(fā)光強度增大，光電三極管導通程度加深，集射極電壓減小， UC3844 的 6 腳輸 出驅動信號的占空比減小，于是輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。在 UC3844 的控制下，周而復始的重復上述過程，實現(xiàn)能量的轉換傳輸。 開關電源釋能過程 當 UC3844 鎖存器翻轉， 6 管腳輸出脈沖停止， MOSFET 由導通變?yōu)榻刂?。鋸齒波信號進入 UC3844 內部振蕩器，產(chǎn)生頻率固定的振蕩信號，經(jīng)脈寬調制和推挽式輸出級放大后，在第 6 腳輸出柵極驅動信號，使MOSFET 導通，開關電源 +12V 的輸出繞組 V12sN ，由 +12V 輸出電壓給 UC3844提供工作電壓。為防止沖擊電壓對 UC3844造成損壞，在其第 7 腳和地之間加入一個 18V 穩(wěn)壓管 15D 。以 2R ， 7C ， 12D 為例，其作用是通過 12D 給 7C 充電，把尖峰電壓鉗位在安全值以下，然后通過 2R 將吸收的浪涌尖峰電壓以熱量形式釋放掉，從而保護了功率 MOSFET。通常的做法是在 MOSFET 漏源級之間加二極管 RC 網(wǎng)絡鉗位或吸收尖峰電壓。 因為 Ipk=，因此 ??? AVR 。 過流保護 過流保護電 路主要通過檢測 5R 上流過的電流并通過 4R 和 10C 濾波后，反饋回 UC3844，與其內部的 1V 基準電壓比較，使導通寬度變窄，輸出電壓下降，直至使 UC3844 停止工作，沒有觸發(fā)脈沖輸出，使場效應管截止，達到保護MOSFET 和電路的目的。壓敏電阻對沖擊電壓有較好的鉗位作用。 c．壓敏電阻 VSR。它能有效減小電源接通瞬間，電流對電路的沖擊。 第三章 系統(tǒng)設計 26 b．負溫度系數(shù)熱敏電阻 NTCR。以下將就幾種保護電路做個 詳細的介紹。 這里取 220 F? /400V 鋁電解電容。這里取 3300pF。 C C4 跨接在輸出端接地，能有效抑制共模干擾。其電感通常取幾毫亨至十幾微亨，視額定電流而定。 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)設計 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。 輸入整流濾波電路通常由： EMI 濾波器、浪涌電壓電流抑制器、整流器和濾波電容組成。由于輸入電壓超過了 UC3844 的工作電壓，為了避免意外，用穩(wěn)壓管 15D 限定 UC3844 的輸入電壓，取 15D 的穩(wěn)定電壓為 18V，可以選擇IN4746 穩(wěn)壓二極管。 則 ? ? ? ? ????? kmAVVR 取 ?k （ 39） ? ? ? ? ????? kmAVVR 取 ?k （ 310） ? ? ? ? ????? kmAVVR 取 107 ?k （ 311） 取 8R =470? ， TL431 的 kaI =20mA， PC817 的 fI =3mA，則 8R 上的壓降為 VARIV fR 000 ????? （ 312） 由 PC817 芯片資料可知，其發(fā)光二極管的正向導通壓降 fV 典型值為 ，則 9R 上 的壓 降 VVVVVV fRR ????? ， 又知 流 過 9R 的電流mAmAmAIII fkaR 173209 ????? ，因此 9R 的值為 ???? 15417/（ 313） 輸入啟動電路的設計 電路圖如下： C 6 C 7R 1 R 2D 1 2D 1 3+ V oC 8D 1 5+12VU C 3 8 4 4 7 腳M O S F E T 第三章 系統(tǒng)設計 24 圖 310 啟動電路圖 電源通過啟動電阻 1R 給電容 8C 充電，當 8C 電壓達到 UC3844 的啟動電壓門限值（ +16V）時， UC3844 開始工作并提供驅動脈沖，由 6 端輸出驅動開關管工作。 + 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)設計 23 圖 39 電壓反饋電路 元器件參數(shù)選擇 由于本設計對 ? 5V 電壓要求較高，所以 ? 5V 輸出端被檢測電流占 60%，12V 和 24V 各占 20%。 多路輸出檢測通常是把上臂檢測電阻用多個并聯(lián)電阻代替，分別接到不同的輸出端。 對于多路輸出的電源來講，輸出端的交叉調整性能是個不可忽視的問題。[14] 電壓反饋電路設計 電路圖及原理 考慮到控制器的安全性，一般都采用光耦隔離反饋電壓 。 7R 、 14C 構成補償網(wǎng)絡，用于改善誤差放大器的頻率特性。 功率 MOSFET 的選擇 忽略變壓器漏感尖峰電壓，功率 MOSFET 的最小電壓應力為： ? ? ? ? VVVVVNNVVV inspDoDS ( m a x )m a x( m i n ) ????????（ 38） 考慮到變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，并留有裕量，取 VDSS 為 800V 或者1000V 的管子，本設計中 Ipk= 選用 800V/ IRFBE20。 [16] 功率 MOSFET 及其驅動 電路設計 功率 MOSFET 的主要作用是將直流輸入電壓斬波成 PWM 電壓。 DC ? 5V： FmVk H z ?7010 050 13 ?? ??? ）（ 這里取 100 F? DC ? 12V+24V ： FmVk H zC ?14 010 050 1715 ?? ???? ）（ 這里取 220 F? 第三章 系統(tǒng)設計 21 第二級經(jīng) LC 濾波使不滿足文波要求的電壓再次濾波。對電源效率的提高也是很有幫助的。它在電源效率為72%~84%之間是可以接受的。 ????? snsnsnsnsnsn VVNNVV DC ? 5V： VsV5? =% DC ? 12V： VsV12? =% 第三章 系統(tǒng)設計 19 DC+24V： VsV24? =% 電壓誤差均符合設計要求 ( )nwn Id mmJ? （ 35） 式中： wnd 為相應繞組直徑，單位為 mm ； nI 為相應繞組額定電流，單位為 A； J 為電流密度，單位為 A/ 2mm ， AWG 標準 J=； 初級繞組最大電流有效值為： a xm a x ??? DII pp A （ 36） 初級繞組線徑： ?pd = DC ? 5V 繞組： ?Vd = DC ? 12V 繞組： ?Vd = DC+24V 繞組： ?Vd = 初級繞組： 23 AWG，單股 DC ? 5V 繞組： 23AWG， 2 股 DC ? 12V 和 DC+24V 繞組： 22AWG， 2 股 輸出級的設計 由于本課題設計的是離線式開關電源，并且考慮成本原因，采用無源輸出級。 確定磁芯規(guī)格可以根據(jù)制 造廠提供的圖表，按輸出功率來選擇磁芯，例如下表： 輸出功率 /W MPP 環(huán)形磁芯直徑 /（ in/mm) EE、 EL 等磁芯 (每邊 )/(in/mm) 5 (16) (11) 25 (20) (30) 50 (30) (35) 100 (38) (47) 250 (51) (60) 表 31 輸出功率與大致的磁芯尺寸的關系 58W 可選用每邊約 35mm 的 EE35/35/10 材料為 PC30 磁芯，磁芯有效截面積 eA =100 2mm ， cwA =188 2mm ， 磁芯重量 W=。選擇磁芯時最重要的考慮因素是在工作頻率點處的損耗和磁密，因此正確的選擇高頻變壓器磁芯，對變壓器性能發(fā)揮至關重要。變壓器周而復始的經(jīng)歷上述能量的存儲轉換過程，從而實現(xiàn)了能量的傳輸。 當控制 IC 輸出一個導通脈沖到 MOSFET 的柵極時， MOSFET 飽和導通，變壓器初級繞組中電流逐漸增加，而此時初級繞組產(chǎn)生的感應電壓使輸出回路的整流二極管截止，次級繞組中無電流，能量以磁能的形式存儲在初級繞組中。其性能的好壞不僅影響變壓器本身的效率和發(fā)熱量，而且還會對開關電源的整體性能和可靠性產(chǎn)生極大的影響。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證陰極電流要大于 1mA，以保證 TL431 正