开关电源设计设计.doc

开关电源设计设计 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 - PAGE II - - PAGE II - 开关电源设计 摘 要 随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨重的线性电源。电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。本论文是基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统设计。 关键词　开关电源；半桥全桥；高频变压器 PAGE II - - - PAGE 1 - 目 录 摘要 = 1 \* ROMAN I TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 研究的目的及意义 2 1.2.1 课题研究的目的 2 1.2.2课题研究的意义 2 第2章 开关电源输入电路设计 3 2.1 电压倍压整流技术 3 2.1.1 交流输入整流滤波电路原理 3 2.1.2 倍压整流技术 3 2.2 输入保护器件保护 4 2.2.1 浪涌电流的抑制 4 2.2.2 热敏电阻技术分析 5 2.3 本章小结 6 第3章 开关电源主电路设计 7 3.1 单端反激式变换器电路的工作原理 7 3.2 开关晶体管的设计 8 3.3 变压器绕组的设计 10 3.4 输入整流器的选择 11 3.5 输出滤波电容器的选择 12 3.6 本章小结 12 第4章 开关电源控制电路设计 13 4.1 芯片简介 13 4.1.1 芯片原理 13 4.1.2 UC3842?内部工作原理简介 13 4.2 工作描述 14 4.3 UC3842常用的电压反馈电路 18 4.4 本章小结 20 结论 21 致谢 22 参考文献 23 - PAGE 10 - - PAGE 22 - 绪论 课题背景 随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源[1]。 开关电源技术发展趋势可以归纳以下几点： 1. 小型化、薄型化、轻量化、高频化是开关电源的主要发展方向。 2. 提高可靠性，提高集成度，增加保护功能，拓宽输入电压范围，提高平均无故障时间。 3. 随着频率提高，开关电源的噪声随之增大，降低噪声也是高频开关电源的研究方向。 4. 提高电源装置和系统的电磁兼容性(EMC)。 5. 用计算机软件进行辅助设计与控制，具有高效、高精度、高经济性和高可靠性的优点，可以使开关电源具有最佳电路结构与最佳工作状况。开关电源高频化的实现，与磁性元件和半导体功率器件的发展状况有着密切的关系。 隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。早在70年代，随着电子技术的不断发展，集成化的开关电源就已被广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。这是由于开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。随着半导体技术的高度发展，高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。而半导体集成电路技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成化奠定了基础，适应各类开关电源控制要求的集成开关稳压器应运而生，其功能不断完善，集成化水平也不断提高，外接组件越来越少，使得开关电源的设计、生产和调整工作日益简化，成本也不断下降。目前己形成了各类功能完善的集成开关稳压器系列。近年来高反压MOS大功率管的迅速发展，又将开关电源的工作频率从20kHz提高到150-200kHz，其结果是使整个开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。开关电源的性能价格比达到了前所未有的水平，使它在与线性电源的竞争中具有先导之势。当然开关电源能被工业所接受，首先是它在体积、重量和效率上的优势。在70年代后期，功率在100W以上的开关电源是有竞争力的。到1980年，功率在