【正文】 關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率的不斷提高，普通電解電容器的ESR和寄生電感將不能很好的適應(yīng)高頻整流濾波的要求。整流器的額定電壓應(yīng)該為最高輸入電壓的效值的3倍以上，其原因是電網(wǎng)中存在瞬態(tài)過(guò)電壓，通常輸入電壓220*（1177。20%)V，效率為80%時(shí)，—。20%)V，效率為80%時(shí)， P0— P0。選定原則：變壓器磁通在滿足△Bac+△Bdc Bs，取Iac較小值，保證較小損耗的正常工作。確定開(kāi)關(guān)開(kāi)通工作時(shí)，直流成分Idc和交流成分Iac的大小，Idc和Iac的確定?？紤]實(shí)際線路中，＋12V線圈接于5V整流管后，為方便調(diào)試，實(shí)際變壓器取了3乍。代入得到Np＝，取28。計(jì)算變壓器，一般選擇最低的交流輸入電壓，最大的輸出功率做為工作點(diǎn)，這個(gè)是最苛刻的一個(gè)點(diǎn)。調(diào)試中通過(guò)對(duì)該路增加副邊小電感來(lái)控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間副邊調(diào)整率的變化率，從而實(shí)現(xiàn)了較高的交叉調(diào)整率。最初傳遞到副邊的電流在副邊的分配原則是：大多數(shù)會(huì)傳遞到漏感最小的那一路輸出。實(shí)現(xiàn)該特色關(guān)鍵在于反激變壓器設(shè)計(jì)。并對(duì)較難理解部分做了詳細(xì)解釋。在選擇磁芯尺寸時(shí)，通常只能作一個(gè)大致優(yōu)估計(jì)，最終的產(chǎn)品將根據(jù)樣機(jī)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，幾乎每一個(gè)磁芯制造廠都會(huì)給出選擇磁芯尺寸的方法，以方便用戶選擇，選擇磁芯最常用的方法是：圖表法和面積乘積法，這章就不作介紹。Bmax：磁芯的最大磁通密度。其值為15。在這里，我們只是強(qiáng)調(diào)一下，所選擇的磁芯一定要有足夠大的有效體積，通常應(yīng)用空氣隙來(lái)擴(kuò)大其有效體積，傳輸變壓器有效體積v的計(jì)算公式如下： （4－5）Ilamx：最大負(fù)載電流。為了導(dǎo)出用變換器輸出功率和輸入電壓表達(dá)集電懾峰值工作電流的公式，變壓器繞組傳遞的能量可用下式表示： （4—3）公式中，η是變換器的效率。 第二個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是必須滿足晶體管在導(dǎo)遏時(shí)的集電極電流的需求。因此，在單端反激式變換器電路設(shè)計(jì)中，晶體管的工作電壓一般在800V以上，通常按900v計(jì)算可安全可靠地工作。所謂占空比指的是晶體管導(dǎo)通的時(shí)間與晶體管的一個(gè)工作周期(導(dǎo)通時(shí)間十截止時(shí)間)之比。所使用的開(kāi)關(guān)晶體管必須符合兩個(gè)條件，即在晶體管截止時(shí)，要能承受集電極尖峰電壓，在晶體管導(dǎo)通時(shí)，要能承受集電極的尖峰電流。20%)V，這樣設(shè)計(jì)就沒(méi)有帶PFC時(shí)優(yōu)化。則開(kāi)關(guān)管上每流過(guò)1A電流可以輸出28—30W的輸出功率。橋式變換器：500—600V；推挽式變換器：900—1000V；單端正/反激式變換器：800V；單端正激式變換器帶有有源箝位：800V；（3） 直流48V電壓系統(tǒng)橋式變換器：80V；推挽式變換器：200V；單端正/反激式變換器：200V；反激式開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管額定電流的選擇：在交流電220V電壓應(yīng)用條件下，如果考慮電源電壓變化范圍在20%—+20%。其輸入不同的電壓條件下開(kāi)關(guān)管的額定電壓與電路拓?fù)浜涂刂品绞降年P(guān)系如下：（1） 交流電不帶有PFC功能。合理地選擇開(kāi)關(guān)管的額定電壓直接影響著變換器的性能，通過(guò)了解主開(kāi)關(guān)的電壓波形就可以比較準(zhǔn)確地預(yù)計(jì)出主開(kāi)關(guān)的電壓峰值。 開(kāi)關(guān)晶體管的設(shè)計(jì)如何選擇到性能參數(shù)合適的主開(kāi)關(guān)與控制電路直接影響到變換器的性能。由于隔離變壓器T除了具有初、次級(jí)間安全隔離的作用外，它還有變壓器和扼流圈的作用，所以在反激式變換器的輸出部分一般不需要加電感，但在實(shí)際應(yīng)用中，往往在整流器和濾波電容之間加一個(gè)小的電感線圈，用以降低高頻開(kāi)關(guān)噪聲的峰值。在變壓器次級(jí)回路無(wú)電流流過(guò)，即沒(méi)有能量傳遞給負(fù)載。 。在電路中，它是以變壓器的形式出現(xiàn)的，但實(shí)際上它起的作用是扼流圈，所以應(yīng)該稱它為變壓器——扼流圈。 4 開(kāi)關(guān)電源主電路設(shè)計(jì) 單端反激式變換器電路的工作原理單端反激式變換器電路在其輸入和輸出回路之間加入安全隔離措施。 由此可見(jiàn)，雖然電壓尖峰持續(xù)的時(shí)間很短，但是它確有足夠的能量使開(kāi)關(guān)電源的輸入濾波器、開(kāi)關(guān)晶體管等造成致命的損壞。受?chē)?yán)重的雷電影響，電網(wǎng)上的高壓尖峰可達(dá)5kv。在一般情況下，交流電網(wǎng)上的電壓為115v或230v左右，但有時(shí)也會(huì)有高壓的尖峰出現(xiàn)。 輸出過(guò)壓保護(hù)電路的作用是：當(dāng)輸出電壓超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。由于熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，隨著電阻的加熱，其電阻值開(kāi)始下降，如果熱敏電阻選擇得合適，在負(fù)載電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其阻值應(yīng)該是最小。這樣，由于阻值較大，它就限制了浪涌電流。是RTC熱敏電阻的溫度系數(shù)，用每度百分比(％／c)表示。用了RTC熱敏電阻的電阻—。設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真地選擇雙向可控硅的參數(shù)，并加上足夠的散熱片，因?yàn)樵谒鼘?dǎo)通時(shí)，要流過(guò)全部的輸入電流。當(dāng)輸入濾波電容充滿電后．由于雙向可控硅和電阻是并聯(lián)的，可以把電阻短路，對(duì)其進(jìn)行分流。用以增加對(duì)交流線路的阻抗，把浪捅電流減小到安全值。如果不采取任何保護(hù)措施，浪涌電流可接近幾百安培。 倍壓整流電路 輸入保護(hù)器件保護(hù)隔離式開(kāi)關(guān)電源在加電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極高的浪涌電流，設(shè)計(jì)者必須在電源的輸入端采取一些限流措施，才能有效地將浪涌電流減小到允許的范圍之內(nèi)。這樣，電路輸出的直流電壓應(yīng)該是電容器C1和C2上充電電壓之和．即160V十160V＝320V。在交流電的正半周，通過(guò)二極管VD1和電容器C1被充電到交流電壓的峰值。 ，兩種輸入交流電壓的轉(zhuǎn)換由開(kāi)關(guān)S1來(lái)完成，此外，本電路中的壓敏電阻RV和可控硅VS具有浪涌電流抑制、瞬間輸入電壓保護(hù)的功能。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作?！? 輸入濾波、整流電路原理輸入濾波電路：CLCC3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。3 開(kāi)關(guān)電源輸入電路設(shè)計(jì) 電壓倍壓整流技術(shù) 交流輸入整流濾波電路原理在前面已經(jīng)提到，隔離式開(kāi)關(guān)電源是直接對(duì)輸入的交流電壓進(jìn)行整流，而不需要低頻線性隔離變壓器。的③腳電壓高于1V所以由UC3842濾濾后送入U(xiǎn)C3842電阻R10分壓后驅(qū)動(dòng)MOSFEFRC6用于改善增益和頻率特性。④腳和⑧腳外接的RC8分壓加到誤差放大器的反相輸入端②腳，為UC3842提供啟動(dòng)電壓，電路啟動(dòng)后變壓器的付繞組③④的整流濾波電壓一方面為UC3842降壓后加到UC3842整流、C2濾除電磁干擾，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt1構(gòu)成的單端反激式開(kāi)關(guān)電源電路，220V 綜合結(jié)構(gòu)電路圖 電路綜合圖 但是這種模式工作設(shè)計(jì)不復(fù)雜。斷續(xù)模式下，電感能量釋放完時(shí)，下一周期尚未到來(lái)，電容能量得不到及時(shí)補(bǔ)充，二極管的峰值電流非常大，對(duì)開(kāi)關(guān)管和二極管的要求就非常高，二極管的損耗非常大，而且由于電流是斷續(xù)的，輸出電流交流成分比較大，會(huì)增加輸出電容上的損耗。這種模式的設(shè)計(jì)要考慮電感的儲(chǔ)能時(shí)間，不容易控制，所發(fā)實(shí)現(xiàn)起來(lái)是很復(fù)雜的。 電流工作模式的方案選擇電流連續(xù)模式。采用這種芯片控制所需元件也少應(yīng)用廣泛，特別適于構(gòu)成無(wú)工頻變壓器的20—80W小功率開(kāi)關(guān)電源。UC3842芯片內(nèi)部有一個(gè)誤差比較器EA，一個(gè)振蕩器OSC和一個(gè)電流比較器，一個(gè)PWM鎖存器和PWM邏輯單元，一個(gè)互補(bǔ)功率放大輸出單元，一個(gè)欠壓保護(hù)電路，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考5V電壓和其它一些輔助電路。該方案主要由軟件實(shí)現(xiàn)，控制算法比較復(fù)雜，速度慢，輸出電壓穩(wěn)定性不好，若想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜。根據(jù)A/D后的反饋電壓程控改變占空比，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。鑒于上面分析，主電路選用單端反激式電路。DCDC變換有隔離和非隔離兩種。 2 高頻開(kāi)關(guān)電源的總體設(shè)計(jì) 主電路的選擇開(kāi)關(guān)電源的電路組成開(kāi)關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。有很多高次諧波，如果這些高次TB波反饋到輸入交流線，就會(huì)對(duì)其它電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。高頻變換部分的核心是有一個(gè)高頻功率開(kāi)關(guān)組件，比如開(kāi)關(guān)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)等組件，高頻變換部分產(chǎn)生高頻(20kHz以上)高壓方波，所得到的高壓方波送給高頻隔離降壓變壓器的初級(jí)，在變壓器的次級(jí)感應(yīng)出的電壓被整流、濾波后就產(chǎn)生了低壓直流。隔離式高頻開(kāi)關(guān)電源電路的共同特點(diǎn)就是具有高頻變壓器，直流穩(wěn)壓是從變壓器次級(jí)繞組約脈沖電壓整流濾波而來(lái)。在設(shè)計(jì)電源時(shí)，設(shè)計(jì)者采取那種變換器電路形式，主要根據(jù)成本、要達(dá)到的性能指標(biāo)等因素來(lái)決定。 隔離式高頻開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介隔離式開(kāi)關(guān)電源的變換器具有多種形式。90年代末又提出了新型開(kāi)關(guān)電源的研制開(kāi)發(fā)，這也是新世紀(jì)開(kāi)關(guān)電源的遠(yuǎn)景。（6）新型電容器和EMI濾波器技木的進(jìn)步，使開(kāi)關(guān)電源小型化并提高了EMC性能。（5）磁性組件新型材料和新型變壓器的開(kāi)發(fā)，例如集成磁路，平面型磁心，超薄型(Low profile)變壓器。（4）有源功率因數(shù)校正技術(shù)(APFC)開(kāi)發(fā)，提高了ACDC開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)由于輸入端有整流電容組件，ACDC開(kāi)關(guān)電源及一大類整流電源供電的電子設(shè)備(如逆變器，UPS)。70年代諧振開(kāi)關(guān)電源奠定了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)，以后新的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如準(zhǔn)諧振(80年代中)，全橋ZVSPWM 、恒頻ZVSPWM/ZCSPWM (80年代末)、ZVSPWM有源鉗位；ZVTPWM/ZVCTPWM(90年代初)；全橋移相ZVZCSPWM(90年代中)等，我國(guó)己將最新軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用于6KW通信電源中，效率達(dá)93%。為此必須研究開(kāi)關(guān)電壓/電流波形不交疊的技術(shù)，即所謂零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)/零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)技術(shù)，或稱軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。（2）軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使高頻率開(kāi)關(guān)變換器的實(shí)現(xiàn)有了可能PWM開(kāi)關(guān)電源按硬開(kāi)關(guān)模式工作(開(kāi)/關(guān)過(guò)程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊)，因而開(kāi)關(guān)損耗大。超快恢復(fù)功率極管，MOSFET同步整流技術(shù)的開(kāi)發(fā)也使高效低電壓輸出(例如3V)開(kāi)關(guān)電源的研制有了可能。這是我國(guó)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)不斷成熟的表現(xiàn)。經(jīng)過(guò)20余年的不懈努力，逐步向大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品也從單一品種走向系列化。總之，回顧開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，可以看到，高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是大勢(shì)所趨，也是今后的發(fā)展方向，因此高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展很具研究意義！在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，我國(guó)的民族產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)一直占有舉足輕重的地位。集成化和模塊化減少了外部連線和焊接，提高了設(shè)備的可靠性，縮小了電源的體積，減輕了重量。另外，集成化是開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前正在研究高性能的碳化硅半導(dǎo)體器件，一旦開(kāi)發(fā)成功，對(duì)電源技術(shù)的影響將是革命性的。微處理器監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，提高了電源的可靠性，也適應(yīng)了市場(chǎng)對(duì)其智能化的要求。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使高頻開(kāi)關(guān)電源的實(shí)現(xiàn)有了可能，它不僅可以減少電源的體積和重量，而且提高了電源的效率（國(guó)產(chǎn)6kW通信開(kāi)關(guān)電源采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，效率可達(dá)93%）；控制技術(shù)的發(fā)展以及專用控制芯片的生產(chǎn)，不僅使電源電路大幅度簡(jiǎn)化，而且使開(kāi)關(guān)電源的動(dòng)態(tài)性能和可靠性大大提高；有源功率因數(shù)校正技術(shù)（APFC）的開(kāi)發(fā)，提高了AC/DC開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)，既治理了電網(wǎng)的諧波污染，又提高了開(kāi)關(guān)電源的整體效率。經(jīng)過(guò)20多年的不斷發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)有了重大進(jìn)步和突破。20世紀(jì)80年代中期開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品開(kāi)始推廣和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，基本上起源于20世紀(jì)70年代末和80年代初。電源技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展必將為大幅度節(jié)約電能、降低材料消耗以及提高生產(chǎn)效率提供重要的手段，并為現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活帶來(lái)為深遠(yuǎn)的影響。本論文的目的就是查閱相關(guān)資料，掌握開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計(jì)小功率開(kāi)關(guān)電源的方法，這以后從事相關(guān)事業(yè)打下基礎(chǔ)，開(kāi)闊視野，從而提高自身的能力。此外，能源成本的提高也是促進(jìn)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的因素之一。隨著開(kāi)關(guān)電源性能的改善，到80年代后期，電子設(shè)備的消耗功率在20W以上，就要考慮使用開(kāi)關(guān)電源了。在70年代后期，功率在100W以上的開(kāi)關(guān)電源是有競(jìng)爭(zhēng)力的。開(kāi)關(guān)電源的性能價(jià)格比達(dá)到了前所未有的水平，使它在與線性電源的競(jìng)爭(zhēng)中具有先導(dǎo)之勢(shì)。目前己形成了各類功能完善的集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器系列。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高度發(fā)展，高反壓快速開(kāi)關(guān)晶體管使無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源迅速實(shí)用化。早在70年代，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成化的開(kāi)關(guān)電源就已被廣泛地應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、彩色電視機(jī)、衛(wèi)星通信設(shè)備、程控交換機(jī)、精密儀表等電子設(shè)備。隔離式開(kāi)關(guān)電源的核心是一種高頻電源變換電路。 ⑤用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與控制，具有高效、高精度、高經(jīng)濟(jì)性和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，可以使開(kāi)關(guān)電源具有最佳電路結(jié)構(gòu)與最佳工作狀況。 ③隨著頻率提高，開(kāi)關(guān)電源的噪聲隨之增大，降低噪聲也是高頻開(kāi)關(guān)電源的研究方向。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可以歸納以下幾點(diǎn)： ①小型化、薄型化、輕量化、高頻化是開(kāi)關(guān)電源的主要發(fā)展方向。顯然，那種體積大而笨重的使用工頻變壓器的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源已經(jīng)過(guò)時(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II1 緒論 1 課題研究的背景 1 研究的目的及意義 2 2 2 高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展情況 3 3 3 隔離式高頻開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介 52 高頻開(kāi)關(guān)電源的總體設(shè)計(jì) 7 主電路的選擇 7 控制電路的選擇 8 8 8 電流工作模式的方案選擇 8 8 9 綜合結(jié)構(gòu)電路圖 93 開(kāi)關(guān)電源輸入電路設(shè)計(jì) 11 電壓倍壓整流技術(shù) 11 交流輸入整流濾波電路原理 11 12 輸入保護(hù)器件保護(hù) 12 12 134 開(kāi)關(guān)電源主電路設(shè)計(jì) 15 單端反激式變換器電路的工作原理 15 開(kāi)關(guān)晶體管的設(shè)計(jì) 16 變壓器繞組的設(shè)計(jì) 18 輸入整流器的選擇 20