开关电源变换器_毕业设计(编辑修改稿)

开关电源变换器_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

止开始时副边流过的电流值。 这样，在 BG 截 止 时间终了时，绕组 N2 中的电流 i2 正好下降到零。 在下一个周期 BG 重 新导通时， N1 中的电流 i1 也从零开始，按（ Vi/L1） t 的规律线性上升这时磁化电流处于临界状态。 毕业设计（论文）说明书 10 磁化电流不连续状态 图 toffpIVoL 22时的电压，电流。 磁通波形 Flyback变换器中间采用的是偶合电感，对原边绕组 N1 的自感 L1 来讲，它的电流不可能连续，因为 BG断开后其电流必然为零，但这时必在副边绕组 N2 的自感 L2 中引起电流，故对反激变换器来说，电流连续是指变压器两个绕组的合成安匝在一个开关周期中不为零，而电流不连续是指合成安匝在 BG 截止期间有一段时间为零。 当 BG 截止时间 to。 比绕组 N2中电流 I2衰减到零所需的时间更长时，即 toff(L2/Vo)I2P 时，次极电流 I2及变压器磁通 Φ 中在 BG 截止时间 toff 以前便以衰减到零 （忽略剩磁）。 在下一个周期 BG 重新导通时，电流 I1及磁通中都从零开始按（ Vi/L） t 的规律线性上升。 输出电压为： 毕业设计（论文）说明书 11 Vo=Vi ontTLRL12． 由此可见，输出电压 Vo 与负载电阻 RL有关， RL愈大则输出电压愈 高，反之负载电阻愈小，则输出电压愈低，这是反激变换器的一个特点 输出电压随着输入电压的增大而增大，也随着导通时间的增大而增天，还随 N1 绕组电感量 L1 的减小而增大。 在 BG 截止期间，其集一射极 （或漏一源）间承受的电压为： OiNds VNNVVVV 2111  由于集一射极 （或漏一源）间承受的电压与输出电压 Vo 有关，而 Vo还随负载电阻的增大而增大，因此，负载开路时，容易造成管子损坏。 所以在进行 开环实验时，不应让负载开路，必须接入一定的负载，或者在电路中接入一个所谓的 “ 死负载 ”。 磁化电流连续状态 当 BG 截止时间 offt ( OVL/2 ) PI2 时，在截止时间结束时电流 i2 将大于零。 在这种状态下，下一个周期开始 BG重新导通时，初级绕组的电流i1 也不会从零开始，而是从Ｉ，ｍｉ。 起按Ｖｉ／Ｌｌ的斜率线性上升。 由磁通复位原则可导出： 112112 1 VDDNNVttNNV o ffono  其 中 D= Tton 为占空比。 由上式可见，工作在磁化电流连续的状态下，单端反激式变换器的输 毕业设计（论文）说明书 12 图 offt ( OVL/2 ) PI2 时的电压，电流，磁通波形 出电压 Vo 只决定于初极与次极绕组的匝比、脉冲导通时间与截止时间之比以及输入电压 V1，而和负载电阻 RL 无关。 如果输入电压变化或者负载变化，只要控制导通比变化就可以保持输出电压的稳定。 单端反激式变换器是 由 Buck 和 Boost 两基本变换器拓扑组合演变成的，具体的说，是由在 Buck－ Boost 直流变换器中间插入隔离变压器而得来的。 它具有电路简单，所用元件少，输出与输入间有电气隔离，能方便地实现多路输出，开关管驱动简单，可通过改变高频变压器的原、副边绕组的匝比ｎ使占空比 D 保持在最佳范围内从而使电源满足稳压范围的要求等优点。 当然，它也有其一定的缺点，比如开关管截止期间所受反向电压比较 高 （至少两倍的输入电压），导通期间流过开关管的峰值电流有可能超过其平均电流的两倍以上，输入、输出电流皆有脉动，纹波较大等。 这些缺毕业设计（论文）说明书 13 点可通过选用具有高耐压、大电流的高速功率器件，在输入和输出端加滤波电路等措施加以解决。 毕业设计（论文）说明书 14 3 开关电源 的设计 在对单端反激变换器研究的基础上，设计并了一台单端反激式开关电源。 进行设计的基本思路和部分分析计算如下： 设计 要求 （ 1） 输入条件 1） 主要输入供电电源：市电 额定电压： AC220V／ 50Hz 波动范围 ： DC187V242V 2） 备用输入供电电源：蓄电池 额定电压： 波动范围： DC21V31V （ 2） 输出特性 1） 285V/ 直 流输出，此输出一方面作为下面三路输出的输入 电源，另一方面作为给备用蓄电池浮充电的电源 （充电电流小于1A）． 2）三路直流输出： ○ 1 5V/5A； ○ 2 24V/2A； ○ 3 28V/ 共三组输 出。 注：要求既可以在主要供电电源状态下工作，也可在备用供电电 源状态下工作。 当交流输入时，系统中三组直流输出应与交流 220V隔离。 （ 3） 电压稳定度 〔 Sv） 在输入电压波动范围内（在输入 2029 范围内） Sv＜ 2％（每一路） （ 4） 负载稳定度 （ Si） 在输入为额定电压 （ Vin＝ ），输出电流在 10％ 100％变化时，Si＜ 2％ 毕业设计（论文）说明书 15 （ 5） 输出纹波 峰 峰值＜ 100mV（ 5V一路）有效值＜ 5mV （ 6） 工作方式 ：连续 （ 7） 功能要求 1） 输出过流保护： 各路输出均应设置输出过流保护，当某路输出电流大于保护电 流设定值时，相应的保护电路动作，保护电路动作时不影响其它路正 常工作。 当输出电流小于保护电流设定值后，电路自动恢复正常供电， 输出短路为过流保护的极限状态．各路输出过流保护电流设定值 Igmi 要求如下： ① 5V档 ,Igmi＞ ② 24V档 ,Igmi＞ ③ 28V档 ,Igmi＞ 3A .2） 输出短路保护： 各路输出均应设置输出短路保护，当某路输出处于短路时，相应的保护电路动作，保护电路动作时不影响其它电路正常工作，当输出电流小于保护电流设定值时，电流自动恢复正常供电。 3） 输出过压保护： 5V 输出应设置截止式过压保护，当 5V 输出电压达到过压保护设定值时， 5V 输出应立即截止， 5V 过压保护设定值 士 （可恢复或不可恢复都可，只 5V一路设置）。 毕业设计（论文）说明书 16 电路设计 脉宽调制器的选择 电流 型脉冲宽度调制集成电路 UC2842是一种高性能的、单端输出的、固定频率的电流型 PWM 控制器，能很好地应用在隔离式单端反激开关电源的设计以及直流一直流变换器设计之中，它最大的优点是外接元件少， 外电路装配简单，成本低廉。 它的内部电路包括如下主要功能： ①可调整的充放电振荡电路，可精确地控制占空比； ②采用电流型操作，并可在 500kHz高频下工作； ③具有自动补偿功能； ④带锁定的 PWM，可以进行逐个脉冲的电流限制； ⑤具有内部可调整的参考电源，可以进行欠压锁定； ⑥采用图腾柱输出电路，提供大电流输出，输出电 流可达 1A； ⑦工作电流低，且能进行低电流启动； ⑧可直接对双极晶体管和 MOSFETS 管进行驱动。 图 UC3842PWM 控制器的工作原理图 由图 所示的 UC3842PWM 控制器的工作原理图可知，它有两个控毕业设计（论文）说明书 17 制闭环回路，一个是输出电压 Vo 反馈回误差放大器，用于同基准电压 Vref比较之后产生误差电压信号：另一个是变压器初级电感中的电流在电阻 Rs 产生的电压，与误差放大器的输出电压信号进行比较后产生调制脉冲宽度的脉冲信号。 由于误差信号实际控制着电感峰值电流的大小，故称之为电流型脉冲宽度调制器，这种控制芯片有如下特点： （ 1）具有良好的电压调整率。 这是因为输入电压 Vi 的变化立即反映为电感电流的变化，它不经过任何误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度，在实际应用中，再增 加一级输出电压 Vo 至误差放大器的控制，能使电压调整率更好。 （ 2）可明显地改善负载调整率。 因为误差放大器可专门用于控制由于负载变化造成的输出电压变化，特别是当轻负载时，负载调整率降至8％， 2/3 负载至满载，负载调整率降至 3％以下。 （ 3）误差放大器的外电路补偿网络得到简化，稳定度提高并改善了频响，具有更大的增益带宽乘积。 （ 4）电流限制电路得到简化。 由于电阻 Rs 上感应出电感尖峰电 流，故能自然形成逐个脉冲限制电路，只要 Rs 上电平达到１Ｖ， ＰＷＭ就立刻关闭，而且这种峰值电感电流感应检测技术可以灵敏地限制输出的 最大电流。 （ 5） UC3842PWM 控制器设有欠压锁定电路，其开启阀值设在 16V，关闭阀值设在 10V。 在输入电压 Vi 小于 16V时，整个电路的电流消耗仅1mA，这样，高压可直接由输入电阻 Rin降压后为芯片供电，而由输入电容 Cin储能推动输出建立电压。 自馈电后整个电路的电流消耗达 15mA。 由于启动阀值电压和关闭阀值电压的差值仅为 6V，故可以有效地防止电路在阀值电压附近工作时的振荡。 由于启动电流小于 1mA，所以 Rin 上的功耗很小。 （ 6） UC3842 的振荡器工作频率 f 由下式进行设定： F=(Rt Ct)。 （ 7） UC3842 的输出级为图腾柱式输出电路，输出晶体管的平均电流为土 200mA，最大峰值电流可达177。 1A，由于电路有峰值电流自我限制的毕业设计（论文）说明书 18 功能，所以不必串入电流限制电阻． （ 8） UC3842 内部设置有 PWM 锁存器，加入锁存器可以保证每个振荡周期内仅输出一个控制脉冲，防止了噪声干扰和功率管的超功耗。 （ 9） UC3842 的关闭技术： UC3842 提供了两种关闭技术，第一种是将③脚电压升高超过 1V，引起过流保护开关关闭电路输出；第二种是将①脚电压降到 1V以下，使 PWM 比较器输出高电平， PWM锁存器复位，关闭输出，直 到下一个时钟脉冲到来，将 PWM 锁存器置位，电路才能从新启动。 (10） UC3842 的输出能给出足够的漏电流和灌电流，所以非常适合驱动 N 沟道 MOS 功率晶体管。 UC3842 使用注意事项： R?100KC?CL?I N D U C T O RQ?M O S F E T NR?RsRLM 图 UC3842 的③脚外接的滤波网络 i 当从开关管与地之间所接采样电阻 Rs 取样给 UC3842 的 ○ 3 脚电感 电流取。