基于uc3842的反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)word格式源文件-在線瀏覽
2025-01-20 21:45本頁面
【正文】 為什么要有開關(guān)電源？ 電源的優(yōu)劣直接影響到各類電子設(shè)備的性能。而開關(guān)電源是直流電源中的一種。要讓電源給負(fù)載供電時可采用兩種方法見圖 圖 2: 圖 1 通過串聯(lián)可調(diào)電阻的方法來實(shí)現(xiàn)在負(fù)載上獲得 5V 的直流電壓； 圖 2 通過開關(guān)的通斷使負(fù)載上獲得平均電壓為 5V 的直流電壓。 我們設(shè)開關(guān) 周期為 T , 通過某種方法，在一個周期內(nèi)讓開關(guān)合上 T/ 10, 斷開 9T/10, 這樣用方法 2 獲得的平均電壓即為所需大小的電壓。方法 1 就是線性電源的實(shí)質(zhì)，而方法 2 就是開關(guān)電源的實(shí)質(zhì)，我們的目的就是研究和實(shí)現(xiàn)這種“開關(guān)”的方法。 我們可以讓功率器件工作于開關(guān)狀態(tài) , 這樣的話功耗就小 , 因而開湖北師范學(xué)院 2020 屆物理與電子科學(xué)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 關(guān)源可對市電進(jìn)行直接整流、濾波、調(diào)整后通過功 率開關(guān)管進(jìn)行調(diào)整 , 不需工頻變壓器 。 同時功率器件功率小 , 所需的散熱器件也小 。 所以開關(guān)電源相對于線性電源來說效率高、體積小、重量輕 , 這在很多場合下更符合人們對便攜式的需求。 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制 (PWM)控制 IC 和 MOSFET 構(gòu)成。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高 于開關(guān)電源。 目前 開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。 湖北師范學(xué)院 2020 屆物理與電子科學(xué)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 反激式開關(guān)電源的核心原理說明 工作原理： 假定開關(guān)晶體管、二極管均是理想元件，電感、電容是理想元件 ，輸出電壓中的紋波電壓與輸入電壓的比值小到允許忽略。 當(dāng) PWM 控制的 N_MOSFET 管截止時，變壓器次級電感線圈中的電壓極性反轉(zhuǎn)，使 VD 導(dǎo)通，給輸出電容 C 充電，同時負(fù)載 R 上也有電流 I 流過，變壓器在電路中既起著變壓器的作用，又起著電感 儲能 的作用。 湖北師范學(xué)院 2020 屆物理與電子科學(xué)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 Lf DCVL TDCVtLVI onpk ??????? () 這里， DC(Duty Cycle)是占空比， f(frequency)是開關(guān)頻率， T=1/f 是開關(guān)周期， L 為勵磁電感， 此方程適用于 變換器工作于 電流 DCM(斷續(xù)模式 )的反激式變壓器，開關(guān)管導(dǎo)通期間原邊電流波形如圖 213 所示。 E 的單位為焦耳， L 的單位為亨利， i 的單位為安培。對于開關(guān)頻率不變的電路中，由于實(shí)際的電感都有一個最小值，所以斷續(xù)模式反激式變換器是有最大輸出功率的限制 (通常為 50W~150W)。 控制電路 ： 通過反饋信號與給定信號相比較的結(jié)果產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)目刂菩盘?, 并對控制信號進(jìn)行隔離與放大 , 以保證能控制與驅(qū)動主電路正常工作 , 使得輸出符合要求 , 同時也起到對主電路保護(hù)的作用。 DC/DC 變換器是開關(guān)電源中最主要的功率變換環(huán)節(jié)。 直通型 DC/ DC 變換器典型的電路有 Buck (降壓 )型、 Boost (升壓 )型、 Buck— Boost(升降壓 )式和 Cuk 型等幾種類型 。但無論哪種類型的 DC/DC 變換器的開關(guān)電源其基本原理都是開關(guān)管工作于開關(guān)狀態(tài)下 , 通過改變開關(guān)管導(dǎo)通 與關(guān)斷的時間關(guān)系來改變輸出電壓的。 本 次設(shè)計(jì)的開關(guān)電源為單端反激式， 實(shí)現(xiàn)的是交流 85V~265V /50HZ 寬范圍輸入 ，輸出電壓 12V 最大電流 5A。 橋式 全波整流 是將交流電變換成紋波較小的脈動直流給 DC / DC變換器提供輸入 。 輸出濾波電路是為了將開關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)噪聲或輻射噪聲進(jìn)行衰減，不至于對其他電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾 。 總體實(shí)現(xiàn)電路圖 系統(tǒng)總體簡化圖 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)分幾個模塊，從輸入到輸出方向來看，分別為 EMI 濾波電路的設(shè)計(jì)，鉗位電路的設(shè)計(jì)，開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)，變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)，輸出濾波電路設(shè)計(jì)，反饋取樣電路設(shè)計(jì)等構(gòu)成。 通常 電源線是干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑，通過電源線，電網(wǎng)的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作，同樣設(shè)備產(chǎn)生的干擾也可能通過電源線傳到電網(wǎng)上，干擾其他設(shè)備的正常工作。 本系統(tǒng) EMI 濾波電路采用上圖所示電路，因?yàn)樵O(shè)計(jì)輸出的最大功率為60W，屬于中大型功率電路，宜采用上圖所示濾波電路。然而，反激變換器在功率開關(guān)管關(guān)斷的瞬間，由于變壓器漏感的存在，會產(chǎn)生較大的尖峰電壓，這個電壓可能會超過開關(guān)管的額定值，從而給變換器帶來嚴(yán)重危害，同時在開關(guān)管上產(chǎn)生較大的關(guān)斷損耗及電磁干擾。 具體參數(shù)的設(shè)計(jì)要等變壓器的參數(shù)確定以后才可以確定 ，后面會講怎樣計(jì)算 R1， C1 和 D1 參數(shù)的計(jì)算。 UC3842 是一種高性能的固定頻率電流模式控制器，專門為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動功率 MOSFET 的理想器件。1A ； ⑦ 腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為 15mW； ⑧ 腳為 5V 基準(zhǔn)電壓輸出端，有 50mA 的負(fù)載能力。因?yàn)閷捿斎朔秶?若電路工作于連續(xù)模式將發(fā)生振蕩，因此必須讓它工作于電流斷續(xù)模式，為了保證電路工作于電流斷續(xù)模 式，需要 保證整個輸入電壓范圍 下 1)( max ?? rDD ，其中maxD 是在寬輸入電壓為最小值時取的最大占空比， rD 表示復(fù)位占空比； 采用電流斷續(xù)模式時， ?D ， 復(fù)位占空比 ?rD ，留出 的裕度，保持輸出電壓恒定輸出。iU 和 39。 39。 39。于是有： 21 ??????? ???? Troi DU DULLn ? 次級電感量 2L 和初級電感量 1L 由上面推導(dǎo)得： ? ?OrOfPDUL 39。 22 ? ，式中 39。 代入數(shù)據(jù)得 ： ? ? ? ? uHfPDUL OrO 39。 3222 ????? ??? 根據(jù)變比得到初級電感量 1L 為 ： uHuHLnL 2221 ???? 初級峰值電流 AuH usVL TUI onip ??????? 平均電流 ADITTII PonP 111 ????? 湖北師范學(xué)院 2020 屆物理與電子科學(xué)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 磁芯材料 的
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