【正文】 代入公式等于： Irms=； 初級線徑大小為 : IS j? ； 4**Irmsd j?? （ 311） 其中， j 是導(dǎo)線的電流密度，大小為 2A/mm^2； 將值代入公式可得： d=； 根據(jù)一二次側(cè)電流關(guān)系式子： * NpIsp Ip Ns? （ 312） Np=50， Ns=10；將數(shù)據(jù)代入公式可得： Isp=10A. 根據(jù)公式： ? ? 2* 1 m a x 13KrpI s r m s I s p D K r p??? ? ? ????? （ 313） 可得二次電流有效值 :Isrms=。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可得： 原邊繞組 N1 用 線徑繞 50 匝； 輸出繞組 N2 用 線徑雙線，并繞 10 匝； 反饋繞組 N3 用 線徑繞 9 匝。 有根據(jù)輸出電流 5A 的要求，此次選擇肖特基二極管 MBR745，相關(guān)參數(shù)如下表 32 所示： 二極管型號 反向電壓值 工作電流 制造廠家 MBR745 45V MOTOROLA 表 32 肖特基二極管參數(shù)表 控制電路分析設(shè)計 此次設(shè)計控制芯片采用功能完善的單端輸出驅(qū)動集成電路 UC3842 芯 片，其特點(diǎn)是除內(nèi)部 PWM 系統(tǒng)外，還設(shè)有多路保護(hù)輸入和穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器，同時還具有小電流啟動功能，性能可靠，目前廣泛被各種普通電源采用，還被用于有源因數(shù)改善電路和高壓升壓式開關(guān)電源中。 UC3842 為 8 腳雙列直插式封裝，主要由 基準(zhǔn)電壓源、用來精確地控制占空比調(diào)定的振蕩器、降壓器、電流測定比較器、 PWM 鎖存器、高增益 E/A 誤差放大器和適用于驅(qū)動功率 MOSFET 的大電流推 挽輸出電路等構(gòu)成。 其內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)如圖 34： 圖 34 UC3842 內(nèi)部原理結(jié)構(gòu) 其引腳介紹如下： 1 腳為內(nèi)部誤差放大器輸出端，外接阻容元件可改善誤差放大器的增益和頻率特性； 2 腳為誤差放大器的取樣電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，而控制脈沖寬度； 3 腳為 PWM 比較器的另一輸入端，當(dāng)檢測電壓超過 lV 時停止脈沖輸出使電源處于間歇工作狀態(tài)； 4 腳為定時電容 CT 端，內(nèi)部振蕩器工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，頻率為： f=／ (RT CT) ； 5 腳為接地端。 lA； 7 腳為啟動 /工作電壓輸入端腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為 15mW 。 （ 2） UC3842 特點(diǎn)介紹 UC3842 在設(shè)計中的電路圖如圖 35 所示： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 圖 35 UC3842 應(yīng)用電路 1．采用單端圖騰柱式 PWM 脈沖輸出，輸出驅(qū)動電流為177。 1A。處于正常工作狀態(tài)時，工作電壓在 10～ 34 V 之間，負(fù)載電流為 15 mA。 3. 內(nèi)設(shè) 5V(50mA)基準(zhǔn)電壓源，經(jīng) 2 ∶ 1 分壓后作為取樣基準(zhǔn)電壓。若驅(qū)動雙極型三極管，應(yīng)加入開關(guān)管截止加速 RC 電路，同時將內(nèi)部振蕩器的頻率限制在 40 kHz 以下。 5．內(nèi)設(shè)過流保護(hù)輸入 (3 腳 )和誤差放大輸入 (1 腳 )兩個 PWM 控制端。 6．過流檢測輸入端可對每個脈 沖進(jìn)行控制，直接控制每個周期的脈寬，使輸出電壓調(diào)整率達(dá)到 % /V 。利用 1 腳和 3 腳的電平關(guān)系，在外電路控制鎖存器的開 /閉，使鎖存器每個周期只輸出一次觸發(fā)脈沖。 7．內(nèi)部振蕩器的頻率由 4 腳外接電阻與 8 腳外接電容設(shè)定。 4 腳和 8 腳外接 RT、 CT 構(gòu)成定時電路， CT 的充電與放電過程構(gòu)成一個振蕩周 期，其振蕩頻率可由下式近似得出： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 *f RC? 反饋電路及保護(hù)電路的設(shè)計 反饋電路的設(shè)計 （ 1）電壓反饋電路如圖 36 所示： 圖 36 電壓反饋電路 上圖中， out 端是輸出電壓 24v 端，輸出電壓通過集成穩(wěn)壓器 TL431 和光電耦合器反饋到 UC3842 的 1 腳，調(diào)節(jié) R R11 的分壓比可設(shè)定和調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到較高的穩(wěn)壓精度。同樣如果輸出電壓 Uo 減小，可通過反饋調(diào)節(jié)使之升高。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設(shè)置到從 Verf（ ）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 TL431 工作原理： 首先， Vout 通過 R 會給 TL431 提供一電流 Ika1mA，使得 TL431 工作起來，當(dāng) TL431工作了以后，內(nèi)部就會產(chǎn)生一個 的基準(zhǔn)電壓，這樣 R10 和 R11 產(chǎn)生的分壓就會和這個基準(zhǔn)比較，而它兩的比較直接影響了 Ika 的大小，譬如輸出建立過程，輸出剛開始沒有，所以輸出為低電平，這樣 Ika 就很小，可以認(rèn)為為零，而此時， R10， R11 和限流電阻開始分壓，一旦 R11 處的分壓大于 ，這樣 Ika 就會變大，這樣 R R11 上的電流就會變小，從而得到的 Vo 就會降低，如果 R11 的分壓一旦低于 ， Ika 又會減小，這樣流過 R10， R11 支路的電流增加，從而達(dá) 到穩(wěn)定電壓的目的。 2 . PC817 介紹 PC817 是日本夏普的一款電子元器件的光電耦合器，廣泛用在 電腦終端機(jī) ，可控硅系統(tǒng)設(shè)備，測量儀器，影印機(jī)，自動售票，家用電器，如風(fēng)扇，加熱器等電路之 間的信號傳輸，使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，簡化電路設(shè)計。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。輸入的電信號驅(qū)動 發(fā)光二極管 （ LED），使之發(fā)出一定 波長 的光，被光探測器接收而產(chǎn)生 光電流 ，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。由于河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 光耦合器輸入輸出間互相隔離，電 信號 傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。在 計算機(jī) 數(shù)字通信及實(shí)時控制中作為信號隔離的接口 器件 ，可以大大提高計算機(jī)工作的可靠性。 其中，電阻 R7 的取之大小根據(jù)： 3*1 2 * min* max*PnIp UD ?? 又：7 1UrR Ip?；其中， Ur=，是 ISEN 的內(nèi)部比較電壓， Umin=120v，代入可得， R7=Ω，這里選擇大功率電阻，功率為 1w。 （ 1） AT89s52 的單片機(jī)介紹 單片機(jī)原理圖見圖 39 所示： 圖 39 單片機(jī)原理圖 51 單片機(jī)是對所有兼容 Intel 8031 指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。很多公司都有 51 系列的兼容機(jī)型推出，今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 （ 3）單片機(jī)晶振及復(fù)位電路 晶振及復(fù)位電路見圖 311 圖 311 晶振電路（左） 復(fù)位電路（右圖） 單片機(jī)工作時，是一條一條地從 RoM 中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。一個機(jī)器周 期包括 12 個河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 時鐘周期。 機(jī)器周期不僅對于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機(jī)器周期也是單片機(jī)定時器和計數(shù)器的時間基準(zhǔn)。簡單地說，沒有晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無法工作。 （ 4） AD0809 的介紹 AD0809 引腳見圖 312 所示： 圖 312 AD0809 引腳圖 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器。多路開關(guān)可選通 8個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 圖 313 AD0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 引腳介紹如下： IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。當(dāng) ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 數(shù)字量輸出 及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供 VREF（＋）， VREF（ ）為參考電壓輸 入。 2 .初始化時，使 ST 和 OE 信號全為低電平。 4 .在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬的正脈沖信號。 EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 AD 程序見附錄。 開關(guān)電源主原理圖見圖 41： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 圖 41 主電路原理圖 本設(shè)計采用常用電流控制模式芯片 UC3842 做為主控芯片組成 AC220V 通用輸入反激式開關(guān)電源，設(shè)計功率為 120W ， AC 輸入電壓通過 L/C C C4 構(gòu)成的簡單 EMI 濾波器濾除 外電網(wǎng)輸入的共模，經(jīng)過整流全橋 P1 整流為脈動直流電，通過 C5 濾波，提供相對穩(wěn)定的直流 310V 電源， R、 C15 提供 UC3842 啟動電壓，系統(tǒng)啟動后，由 UC3842第 6 腳輸出 PWM 脈沖信號，推動 Q1 工作于開關(guān)狀態(tài)，變壓器 T 原邊受開關(guān)電流影響，在 Q1 導(dǎo)通時，將電能以磁能方式存儲于磁性中， Q1 截止時，存儲于 T 中的磁能轉(zhuǎn)化為電能通過 D D4 整流，經(jīng)過 C13 、 C14 濾波，提供給負(fù)載，快速二極管 D2 和瞬態(tài)抑制二極管 D1，構(gòu)成關(guān)斷尖峰吸收回路，將 Q1 關(guān)斷時，因?yàn)樽儔浩髀└性斐傻姆聪螂妷杭夥邈Q制 在允許 200V，以保護(hù) Q1 不被擊穿， R R7 構(gòu)成過電流檢測電路，當(dāng)原邊電流超過允許值時， UC3842 內(nèi)部電流比較器翻轉(zhuǎn)，拉低脈沖占空比，電流下降，以保護(hù)系統(tǒng)過流燒毀， R C8 是芯片內(nèi)部 RC 振蕩器定時電容和定時電阻，確定系統(tǒng)工作在 100kHz， R R11 等電路構(gòu)成 24V 穩(wěn)壓反饋電路，當(dāng)輸出電壓因負(fù)載變化引起輸出電壓變化時自動調(diào)節(jié)輸出電壓。 單端反激式開 關(guān)電源的研究 總體來說，開關(guān)電源的發(fā)展是非?？斓?，這是因?yàn)樗哂衅渌娫此鶡o法比擬的優(yōu)勢。但是，它離人們的要求、應(yīng)用的價值還差得較遠(yuǎn)，體積、重量、效率、抗干擾能力、電磁兼容性以及使用的安全性都不能說是十分完美。電源控制集成度不高，這就是影響了電源的穩(wěn)定性和可靠性，同時對電源的體積和效率來說也是一個大問題。開關(guān)電源使用的磁芯、電解電容及整流二極管等都很笨重，也是耗能的主要根源。按照習(xí)慣，變換有這 樣幾種形式： AC/DC 變換、 DC/AC 變換以及 DC/DC 變換等。（ 4）軟件問題。要做到“軟開關(guān)”并實(shí)現(xiàn)程序化，更是有一定的困難。（ 5）生產(chǎn)工藝問題。這些問題大多是焊接問題和元器件技術(shù) 性能問題，還有生產(chǎn)工藝上得檢測、老化、粘結(jié)、環(huán)境等方面的因素。 面對以上問題，開關(guān)電源的發(fā)展研究應(yīng)該朝一下幾個方面發(fā)展：一是控制器件應(yīng)該更加模塊化，提高器件的集成度，集成度越高電源的穩(wěn)定性和可靠性也就越有保障，同時也能大大減小開關(guān)電源的體積問題。三是軟件的開發(fā)，現(xiàn)在的開關(guān)電源軟件應(yīng)用很少，軟件的運(yùn)用能夠減少硬件的設(shè)計，減小干擾。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 33 參考文獻(xiàn)： [1].王兆安，劉進(jìn)軍，力電子技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，第五版， 。 [3].張占松，蔡宣三，開關(guān)電源的原理與設(shè)計（修訂版），電子工業(yè)出版社， 。 [5].余發(fā)山，王福忠，單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)，中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 。 [7].艾永樂，付子義，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，中國電力出版社， 2020。 [9].沙占友，龐志峰，周萬珍，王彥朋等，開關(guān)電源設(shè)計入門，中國電力出版社。期間，老師不斷地對我們的設(shè)計進(jìn)行檢查矯正，使我們少走了很多彎路，我們 遇到問題困難時，老師總是耐心的給于指正，從沒有因問題簡單而對我們加以責(zé)備，也不會對我們進(jìn)度慢而訓(xùn)斥，而是一再告誡我們在設(shè)計過程中應(yīng)該注意的問題，導(dǎo)師的治學(xué)態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的工作風(fēng)范令我們深表佩服，為我們在以后的工作和學(xué)習(xí)中樹立榜樣！最后，讓我們再次對高老師在畢業(yè)設(shè)計期間給于的幫助和指導(dǎo)表示敬意和感謝！