【正文】 構(gòu) 本設(shè)計(jì)單端反激式開(kāi) 關(guān)電源系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)整體架構(gòu)如 圖 31 所 示，主 要 包括：前級(jí)保護(hù)電路、 EMI 濾波電路、整流電路、 RCD 鉗位電路、反激變換電路、同步整流電路、輸出濾波電路、反饋電路、控制電路等。 當(dāng)變壓器初級(jí)儲(chǔ)存的電能釋放到一定程度后，電源電壓 inV 通過(guò)變壓器的初級(jí)繞組1N 向三極管 VT 的集電極充電， 1N 又開(kāi)始儲(chǔ)能。如果變壓器的初級(jí)上端為正，則次級(jí)上端為負(fù)。有了高頻振蕩才有電源變換，所以說(shuō)開(kāi)關(guān)電源的實(shí)質(zhì)就是電源變換。第五部分是控制電路，輸出電壓經(jīng)分壓、采樣后與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大。第三部分是功率轉(zhuǎn)換，由電子開(kāi)關(guān)和高頻變壓器完成，把高功率因數(shù)的直流電壓變換成受控制的、符合設(shè)計(jì)要求的高頻方波脈沖電壓。 低 通濾 波交 流 輸 入 電 壓2 2 0 V一 次整 流有 源調(diào) 整電 子開(kāi) 關(guān)高 頻 變壓 器二 次整 流平 滑濾 波iV直 流 輸 出0V采 樣輸 出比 較 器誤 差放 大脈 寬調(diào) 制脈 沖驅(qū) 動(dòng)基 準(zhǔn)電 壓輸 入 電 路 功 率 因 數(shù) 校 正 功 率 轉(zhuǎn) 換輸 出 電 路控 制 電 路頻 率 振 蕩發(fā) 生 器 圖 21 開(kāi)關(guān)電源工作原理框圖 第一部分是輸入電路，它包含有低通濾波和一次整流環(huán)節(jié)。 2 開(kāi)關(guān)電源概述 第 6 頁(yè) 共 25 頁(yè) 開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)和結(jié)構(gòu) 開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)有多種： 1) 按驅(qū)動(dòng)方式分： 有自勵(lì)式和他勵(lì)式； 2) 按電路控制方式分： 有脈寬調(diào)制式 (PWM)式、脈沖頻率調(diào)制 (PFM)均式和 PWM 與PFM 混合式； 3) 按電路組成分 ： 有諧振型和非諧振型； 4) 按電源是否隔離和反饋控制信號(hào)耦合方式分： 有隔離式、非隔離式和變壓器耦合式、光藕耦合式等； 5) 按變換器的工作方式分： 有單端正激式和 反激式、推挽式、半橋式、全橋式、降壓式、升壓式和升降壓式等。 本課題研究的是開(kāi)關(guān)電源及其幾個(gè)研究熱點(diǎn)，符合開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向，有助于 新技術(shù)在國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一款低功耗的反激式開(kāi)關(guān)電源控制 IC。同時(shí)隨著國(guó)際電磁兼容法規(guī)的日益嚴(yán)格，產(chǎn)品的 EMC性能指標(biāo)直接關(guān)系到其推向市場(chǎng)的時(shí)間。體積小、重量輕、高效能、高可靠性的 “ 綠色電源 ” 已成為下一代電源產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。開(kāi)關(guān)頻率終于突破了人耳聽(tīng)覺(jué)極限的 20KHZ。但當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到 10KHZ 左右時(shí)，變壓器、電感等 磁性元件發(fā)出很刺耳的噪聲，給工作和生產(chǎn)造成了很大噪聲污染。 早期的開(kāi)關(guān)電源的頻率僅為幾千赫，隨著電力電子器件及磁性材料性能的不斷改進(jìn)，開(kāi)關(guān)頻率才得以提高。為了使穩(wěn)壓調(diào)整管可以發(fā)揮足夠的調(diào)節(jié)作 用，穩(wěn)壓調(diào)整管 必須工作在線性放大狀態(tài)，且保持一定的管壓降。其中的關(guān)鍵元件是穩(wěn)壓調(diào)整管，電源工作時(shí)檢測(cè)輸出電壓，通過(guò)反饋電路對(duì)穩(wěn)壓調(diào)整管的基極電流進(jìn)行負(fù)反饋控制。 開(kāi)關(guān)電源的前身是線性穩(wěn)壓電源。 通過(guò)以上幾個(gè)方面的不斷發(fā)展，使開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的越來(lái)越成熟，從而實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)和高效率用電的結(jié)合 。隨著數(shù)字信號(hào)處 理技術(shù)的出現(xiàn)和日趨發(fā)展，并且越來(lái)越完善和成熟，數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要，顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn)。 開(kāi)關(guān)電源發(fā)展趨勢(shì) 科學(xué)技術(shù)的日新月異，開(kāi)關(guān)電源取得了快速的發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)大致為： 1) 小型化和高頻化 ：開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向之一是小型化，降低其體積和重量，提高功率密度。并且對(duì)開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展史、應(yīng)用范圍、主電路的選擇作了簡(jiǎn)要的介紹。文獻(xiàn) [7]介紹了采用實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果建立基于 Matlab 環(huán)境下的開(kāi)關(guān)電源 第 4 頁(yè) 共 25 頁(yè) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的方法 ， 以及利用該非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合遺傳算法理論對(duì)開(kāi)關(guān)電源的電路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程 。具體說(shuō)明了各干擾源的作用。參考文獻(xiàn) [2][46][8111][1315]詳細(xì)的講解了各個(gè)部分電路的工作原理、功能、設(shè)計(jì)方法以及參數(shù)的計(jì)算。當(dāng)然線性電源因?yàn)槠涞?噪聲、低紋波的優(yōu)點(diǎn)，在一些電子測(cè)量?jī)x器、代線性電源 AD/DA 和取樣保持電路中，線形電源仍然無(wú)法被開(kāi)關(guān)電源取代。隨著新型功率器件和脈寬調(diào)制 (PWM)電路的出現(xiàn)和各種零電壓、零電流變換拓?fù)潆娐返膹V泛應(yīng)用，出現(xiàn)了小體積、高效率、高可靠性的混合集成 DCDC 電源。功率 MOSFET 的出現(xiàn)，構(gòu)成了高頻電力電子技術(shù)， 其開(kāi)關(guān)頻率可達(dá) l00kHz 以上，并且可并聯(lián)大電流輸出。出現(xiàn)了晶體管自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，工作頻率在 20kHz 以下，工作效率 60%左右。隨著晶體管技術(shù)的發(fā)展，晶體管穩(wěn)壓電源得到迅速發(fā)展，電子管穩(wěn)壓電源逐漸被淘汰。此時(shí)期主要為電子管直 流電源和磁飽和交流電源，這種電源體積大、耗能多、效率低。正因?yàn)槿绱耍?1994 年我國(guó)原郵電部做出重大決策，要求通信領(lǐng)域推廣使用開(kāi)關(guān)電源以取代相控電源。 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)屬于電力電子技術(shù)，它運(yùn)用功率變換器進(jìn)行電能變換，經(jīng)過(guò)變換電能，可以滿足各種用電要求。 開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù) ， 控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源 。 而電源是產(chǎn)生電能的裝置，表示電源性能的參數(shù)有功率、頻率、電流、電壓、效率、體積、重量等。Topology Structure。 it can not only shorten the researching and development cycle but also reduce the design cost. The modeling and simulation research of power supply have bee the essential part for Switching Power Supply researching and developing, and as simulation software improved, the simulation of Switching Power Supply is simpler, the part and function of Switching Power Supply can be simulation also more and more. The paper designed a 100W flyback switching power supply. Key words: Flyback 。 本文設(shè)計(jì)了一款 100W 反激式開(kāi)關(guān)電源 。 開(kāi)關(guān)電源有多種類(lèi)型，其中 反激式開(kāi)關(guān)電源由于具有線路簡(jiǎn)單，所需要的元器件少，能夠提供多路隔離輸出等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于小功率電源領(lǐng)域。目 錄 摘 要 .................................................................. 1 前 言 .................................................................. 3 1 緒論 ................................................................... 4 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) .......................................... 4 開(kāi)關(guān)電源發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................. 4 開(kāi)關(guān)電源發(fā)展趨勢(shì) .................................................. 4 課題背景和研究意義 .................................................... 4 2 開(kāi)關(guān)電源概述 ......................................................... 5 開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)和結(jié)構(gòu) .................................................. 6 開(kāi)關(guān) 電源的工作原理 .................................................... 6 開(kāi)關(guān)電源電路的組成 ................................................ 6 反激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理 .......................................... 6 3 設(shè)計(jì)方案的比較與與選擇 .............................................. 7 本課題的設(shè)計(jì)要求 ...................................................... 7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體架構(gòu) ...................................................... 8 開(kāi)關(guān)電源控制電路的比較選擇 ............................................ 8 控制電路分析 ...................................................... 8 UC3842 的工作原理和特點(diǎn) ........................................... 9 TOP243Y 工作原理和特點(diǎn) ........................................... 11 電力場(chǎng)效應(yīng)管 MOSFET .................................................. 13 TL431 ................................................................ 14 系統(tǒng)原理圖 ........................................................... 15 系統(tǒng)原理 ......................................................... 15 電路主要參數(shù)的設(shè)計(jì) ............................................... 17 4 開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)仿真 .................................................... 19 NI Multisim 10 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .............................................. 19 本課題仿真結(jié)果 ....................................................... 20 致 謝 .............................................................. 23 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................ 24 第 1 頁(yè) 共 25 頁(yè) 100W 反激式 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)研究 摘 要 ： 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 開(kāi)關(guān)電源以其小型、輕量和高效率的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于各種電氣設(shè)備和系統(tǒng)中，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ,開(kāi)關(guān)電源的建模仿真研究對(duì)電源的設(shè)計(jì)起著重要的輔助作用 ,不僅 可以縮短開(kāi)發(fā)周期 ,而且可以節(jié)約成本 ,所以電源的建模仿真研究已成為當(dāng)今開(kāi)發(fā)開(kāi)關(guān)電源必不可少的部分 ,而且隨著仿真軟件的完善 ,使得開(kāi)關(guān)電源的仿真越來(lái)越簡(jiǎn)單 ,可以仿真的部分與功能也越來(lái)越多 。 關(guān)鍵詞 ： 反激；開(kāi)關(guān)電源； 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ； 芯片 第 2 頁(yè) 共 25 頁(yè) Abstract： With the development of power electronics, switching power supply used more and more widely. Switching power supply with its small, light weight and high efficiency characteristics, is widely used in various electrical equipment and systems, the merits of their performance is directly related to the realization of the whole system functions. There are many types of switching power supply, including flyback switching power supply With simple circuit, the fewer ponents needed, can provide multiple advantages, such isolated output is widely used in lowpower power supply field. With the development of p