開關(guān)電源課程設(shè)計

1、太原理工大學(xué)課程設(shè)計用紙 第 頁太原理工大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名課程名稱開關(guān)電源技術(shù)設(shè)計名稱反激型開關(guān)電源電路設(shè)計設(shè)計周數(shù)2指導(dǎo)教師設(shè)計任務(wù)主要設(shè)計參數(shù)1、交流輸入電壓單相AC380V，電壓波動±50%；2、直流輸出電壓15V，6A；3、輸出紋波電壓0.2V；4、輸入電壓在190570V之間波動時，輸出電壓誤差0.02V； 5、開關(guān)頻率100kHz。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計要求開關(guān)電源主電路的設(shè)計和參數(shù)選擇IGBT電流、電壓額定的選擇開關(guān)電源驅(qū)動電路的設(shè)計開關(guān)變壓器設(shè)計畫出完整的主電路原理圖和控制電路原理圖電路仿真分析和仿真結(jié)果主要參考資 料1.楊旭 等，開關(guān)電源技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社2004年

2、3月2.張占松，蔡宣三。開關(guān)電源的原理與設(shè)計，電子工業(yè)出版社，1998學(xué)生提交歸檔文件課程設(shè)計說明書一份 指導(dǎo)教師簽名： 日期：前言 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣泛。反激式開關(guān)電源以其設(shè)計簡單，體積小巧等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于小功率場合。開關(guān)電源以其小型、輕量和高效率的特點，被廣泛地應(yīng)用于各種電氣設(shè)備和系統(tǒng)中，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。開關(guān)穩(wěn)壓電源有多種類型，其中單端反激式開關(guān)電源由于具有線路簡單，所需要的元器件少，能夠提供多路隔離輸出等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于小功率電源領(lǐng)域。本論文根據(jù)輸入電壓經(jīng)EMI濾波設(shè)計整流橋，再與直流變壓器開關(guān)管構(gòu)成反激電路。通過輸出反饋經(jīng)UC38

3、42控制占空比，從而使輸出電壓穩(wěn)定。反激電路中開關(guān)管開通原邊線圈儲存能量，副邊不導(dǎo)通。原邊關(guān)斷時，線圈儲存的能量通過互感向負(fù)載提供能量。輸出電壓反饋由TL431和光耦構(gòu)成，當(dāng)輸出穩(wěn)定時，有一個穩(wěn)定的電流；當(dāng)輸出電壓增大時，TL431分流增加，發(fā)光二極管亮度改變，使三級管電流改變，致使開關(guān)管控制導(dǎo)通占空比改變，從而使輸出電壓減小。另外，芯片UC3842引腳接一電流反饋，通過控制分壓值實現(xiàn)截流保護(hù)，防止輸出過電流。設(shè)計中，直流變壓器的設(shè)計是重點，需要計算其原邊電感，原副邊匝數(shù)，鐵芯的選擇，根據(jù)這些參數(shù)構(gòu)造電路圖，計算各電容電阻值及二極管承受的反壓，選擇合適的型號。論文先介紹了開關(guān)電源及反激式開關(guān)電

4、源，然后介紹器件選型，再分部分介紹主電路、控制電路和保護(hù)電路，最后附表為選擇時參數(shù)參考表和總電路圖。目錄前言第一章 開關(guān)電源概述11.1開關(guān)電源綜述11.2反激式開關(guān)電源介紹2第二章 總體方案的確定22.1總體設(shè)計思路及框圖22.2仿真原理圖 3第三章 具體電路設(shè)計53.1EMI濾波電路53.2整流濾波電路設(shè)計63.3 高頻變壓器的設(shè)計73.4控制反饋電路的設(shè)計153.5保護(hù)電路的設(shè)計173.6輸出側(cè)濾波電路設(shè)計18第四章 電路仿真與結(jié)果194.1 EMI濾波電路194.2整流電路214.3反激型電路224.4反饋電路234.5總電路24心得體會 25參考文獻(xiàn) 26反激型開關(guān)電源電路設(shè)計第一章

5、 開關(guān)電源概述1.1開關(guān)電源綜述電源是各種電子設(shè)備不可缺少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠的工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開關(guān)電源兩大類。由于開關(guān)電源有功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬、濾波效率高、濾波電容的容量和體積小的優(yōu)點，目前已成為穩(wěn)壓電源主流產(chǎn)品。開關(guān)電源是由全波整流器，開關(guān)管Vi，激勵信號，續(xù)流二極管VD，儲能電感和濾波電容組成。其核心部分是一個直流變壓器。直流變換器是把直流轉(zhuǎn)換成交流，然后又把交流轉(zhuǎn)換成直流的裝置。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數(shù)值各不相同的多種直流供電電壓。開關(guān)電源的缺點是存在較嚴(yán)重的開關(guān)干擾

6、。開關(guān)電源中，功率調(diào)整開關(guān)晶體管V工作在開關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過電路中的其他元件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會嚴(yán)重的影響整機(jī)的正常工作。此外由于開關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒有工頻變壓器隔離，這些干擾就會串入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電子設(shè)備、儀器和家用電器受到嚴(yán)重干擾。根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面簡稱變壓器開關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據(jù)變壓器的激勵和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反

7、激式、單激式和雙激式等多種；圖1.1開關(guān)電源典型結(jié)構(gòu)當(dāng)交流輸入電壓、負(fù)載等變化時，直流輸出電壓也會變化。這是可以調(diào)節(jié)逆變器輸出的方波脈沖電壓的寬度，使直流輸入電壓保持穩(wěn)定。1.2反激式開關(guān)電源介紹反激式開關(guān)電源的典型電路如下圖所示。反激，是指當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，高頻變壓器初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級繞組中儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，變壓器初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1整流和電容C濾波后向負(fù)載輸出。反激式開關(guān)電源以主開關(guān)管的周期性導(dǎo)通和關(guān)斷為主要特征。開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器一次側(cè)線圈內(nèi)不斷儲存能量；而開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器將一次側(cè)線圈內(nèi)儲存的電

8、感能量通過整流二極管給負(fù)載供電，直到下一個脈沖到來，開始新的周期。 開關(guān)電源中的變壓器起著儲能元件的作用，可以看做是一對互相耦合的電感，其功能有：一通過它實現(xiàn)電場-磁場-電場能量的轉(zhuǎn)換，為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電壓；二可以實現(xiàn)變壓器功能，通過脈沖變壓器的初級繞組和多個次級繞組可以輸出多路不同的直流電壓值，為不同的電路單元提供直流電量；三可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電源變壓器的電隔離作用，將熱地與冷地隔離，避免觸電事故，保證用戶端的安全 。圖2.2反激型開關(guān)電源原理圖第二章 總體方案的確定2.1總體設(shè)計思路及框圖2.1.1設(shè)計總體思路輸入EMI濾波整流濾波（也就一般的AC/DC類似全橋整流濾波模塊）DC/DC模塊（

9、全橋式DCAC高頻變壓器高頻濾波器DC,）輸出。系統(tǒng)可以劃分為變壓器部分、整流濾波部分和DC-DC變換部分，以及負(fù)載部分，其中整流濾波和DC-DC變換器構(gòu)成開關(guān)穩(wěn)壓電源。整流電路是直流穩(wěn)壓電路電源的組成部分。整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。直流/直流轉(zhuǎn)換電路,是整個開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心部分。2.1.2開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理框圖如圖2.1所示：EMI濾 波 電 路輸 出整 流濾 波控 制 電 路整流 濾波 電路NL輔助 電路反饋 電路高 頻 變 換 器 15V 6A 66A圖2.1開關(guān)穩(wěn)壓電源基本原理框圖2.2仿真原理圖由整流，直流變壓

10、器，控制電路，保護(hù)電路及芯片UC3842構(gòu)成具體原理圖見附表。第三章 具體電路設(shè)計3.1EMI濾波電路 為減小體積、降低成本,單片開關(guān)電源一般采用簡易式單級EMI濾波器,典型電路如圖3.1所示。圖3.1 EMI濾波器標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器通常由串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成的低通濾波電路，其作用是允許設(shè)備正常工作時的頻率信號進(jìn)入設(shè)備（一般來說，就是工頻50/60Hz或者中頻400Hz），而對高頻的干擾信號有較大的阻礙作用。電路中包括共模扼流圈（亦稱共模電感）、濾波電容。對差模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經(jīng)過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易

11、通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁環(huán)上，當(dāng)有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強(qiáng)。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)。當(dāng)額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。此外，適當(dāng)增加電感量，可改善低頻衰減特性。接于相線和中線之間，稱為差模電容，接于相線或中線與地之間，稱為共模電容。和采用薄膜電容器，容量范圍大致是0.01-0.47主要用來濾除差模干擾。和跨接在輸出端，并將電容器的中點接地，能有效地抑制共模干擾。和也可并聯(lián)在輸入端，選用陶瓷電容，容量范圍是2200-0.1。為減小漏電流，電容量不得超過0.1，并且電容器中點應(yīng)與大地

12、接通。的耐壓值均為630VDC或250VAC。為泄放電阻，可將上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端不帶電，保證使用的安全性。3.2整流濾波電路設(shè)計3.2.1單相橋式不可控整流電路在整流濾波環(huán)節(jié)采取的是單相不可控整流濾波電路（主要應(yīng)用于小功率單相交流輸入的場合）。目前大量普及的微機(jī)電視機(jī)等家電產(chǎn)品所采用的開關(guān)電源中，其整流部分就是單相橋式不可控整流電路，如圖3.2所示： 圖3.2 單相橋式不可控整流電路已知輸入電壓為380V*（150%），所以輸入電壓最大值為570V，最小為190V。輸出為15V,6A。3.2.2整流橋輸出電壓空載時，放電時間常數(shù)為無窮大，

13、輸出電壓最大，。重載時，很小，電容放電很快，幾乎失去儲能作用。隨負(fù)載加重，逐漸趨近于.通常在設(shè)計時根據(jù)負(fù)載情況選擇電容值，使，為交流電源的周期，此時輸出電壓為。輸入整流橋最高承受電壓是輸入電壓為570時，其峰值為 （3-1）考慮到整流橋需要承受較高的浪涌電壓，可以選取該電壓的1.5-2倍以上的電壓等級，實際可以選取1200-1500電壓的整流橋。輸入整流橋承受的最大電流出現(xiàn)在輸入電壓最低時，估算輸出功率為90W時，效率為90%，則輸入功率為100W，輸入電壓為190V時，輸入電流有效值為 （3-2）考慮到啟動瞬間的浪涌電流，取整流橋的電流容量為2A以上即可。二極管承受的電壓： 二極管承受的反向

14、電壓最大值為變壓器二次側(cè)電壓最大值即。 3.3高頻變壓器的設(shè)計3.3.1計算原邊繞組流過的峰值電流每一工作周期能量乘上工作頻率為輸出功率 （3-3）設(shè)為不連續(xù)工作模式，在時間內(nèi)電流為0至，則 （3-4）因為 （3-5）所以 （3-6）所以 （3-7）化簡得： （3-8）為求得，應(yīng)以最小值代入=248.70 （3-10）式中的20V假設(shè)為直流紋波及二極管壓降之和。設(shè)反激變壓器最大占空比，代入式（3-8）得 （3-11）3.3.2原邊繞組電感值由式（3-6）得： （3-12）假設(shè)電壓波動下限為7%，則 (3-13) (3-14) 3.3.3求 在時，有最小占空比。當(dāng)輸入電壓有最大到最小變化時，占空

15、比有最小到最大。其關(guān)系可表為： (3-15)式中電壓波動范圍系數(shù)。 最大輸入電壓，按峰值時向上波動10%計算，即： (3-16)假設(shè)直流紋波電壓及二極管管壓降之和為15V，故上式中減去15V。 (3-17)代入式（3）得： (3-18)3.3.4選擇磁芯尺寸計算磁芯面積乘積。為（磁芯窗口面積）和（磁芯有效截面積）的乘積。在廠商資料目錄中查出值。設(shè)計者根據(jù)要求的限高等尺寸和形狀來決定使用哪一種經(jīng)濟(jì)的磁芯及其形狀和大小。如果原邊繞組的線徑為，帶繞組的磁芯所占的值可按下式計算： (3-19)式中表明工作磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值取飽和值的一半。例如TDK-H7CL的材料，E-E形式的磁芯，100攝氏度時，如圖

16、3.3所示圖3.3 TDK-H7CL磁芯B-H特性曲線如果引用歐美國家常用單位密爾，可寫為。這樣對選擇導(dǎo)線簡單一些。（密爾是導(dǎo)線直徑火爆板厚度的單位） (3-20)直徑為1密爾的金屬絲面積稱為圓密耳，可寫為，換算時，可考慮其關(guān)系為：1圓密耳= (3-21)表3.1列出了美式線規(guī)重薄膜絕緣的導(dǎo)線規(guī)格，包括直徑大小標(biāo)稱的圓密耳和每千英尺的電阻值。表3.1 AWG導(dǎo)線規(guī)格表AWG裸線截面積圓密耳電阻重量cm2*10-3cir-mil10-6omhs/cmgm/cm214.116812.3418.90.03757223.243640.1531.40.02965232.588510.86660.0237

17、2242.047404842.10.01884251.623320.310620.01498261.28252.613450.01185271.021201.51687.60.00945280.8046158.82142.70.00747290.647127.72664.30.00602300.50671003402.20.00472310.401379.24294.60.00372320.324263.995314.90.00305330.255450.416748.60.00241340.201139.698572.80.00189350.158931.36108490.0015360.1

18、26624.98136080.00119370.102620.25168010.000977380.0810716212660.000773390.0620712.25277750.000593400.048699.61354000.000464410.039727.839434050.000379設(shè)選擇導(dǎo)線時，確定電流密度值為400,則通過1.61A電流時需要的圓密耳為=644（）。參閱附表1選取NO.21AWG,其直徑最大為0.0314。所以=0.0314，代入式（4）得： (3-22)占窗口大部分面積的是副邊繞組（因電流大，導(dǎo)線多等原因）和絕緣材料，一般只為的 以下，取： (3-23)所

19、以 (3-24) (3-25)由TDK產(chǎn)品目錄中可查出的磁芯與線圈骨架乘積為 (3-26)2.20>1.58,選此型號磁芯與線圈骨架合適。3.3.5計算氣隙長度由于反激工作模式是單向激磁，為防止飽和，應(yīng)加氣隙。氣隙會產(chǎn)生較大磁阻，而且大多數(shù)變壓器所儲存的能量是在氣隙構(gòu)成的體積中，故有： (3-27)式中 氣隙磁場強(qiáng)度；空氣磁導(dǎo)率為1；氣隙的體積，。由式（5）得： (3-28)所以 (3-29)因此，應(yīng)在磁芯中心柱打磨出氣隙0.044，或在磁芯兩外側(cè)新柱各打磨出0.022，在這個基礎(chǔ)上再進(jìn)行調(diào)整。也可以選取已有氣隙相近的磁芯，并直接進(jìn)行調(diào)整。3.3.6原邊繞組匝數(shù)計算用 (3-30)或 (

20、3-31)進(jìn)行計算:（匝） (3-32)（匝） (3-33)取。3.3.7計算副邊繞組匝數(shù)按輸入最小電壓，導(dǎo)通占空比最大，算得副邊繞組匝數(shù)：因為 (3-34)整理得： (3-35)代入數(shù)據(jù)：（匝）因副邊存在繞組壓降和二極管導(dǎo)通壓降，故取3.3.8副邊繞組的線徑 按400考慮，通過6A需要：考慮集膚效應(yīng)及繞制方便選5股線并繞，每股為2400/5=480圓密耳，參見附表一AGWNO.19導(dǎo)線。其圓密耳為1290。只要其他器件允許，導(dǎo)線實際可通過的電流值為：3.3.9檢測磁芯窗口面積副邊電流為 (3-36)因為 (3-37)故原邊電流導(dǎo)線電流密度為4，故每匝導(dǎo)線的截面積為： (3-38)導(dǎo)線選型時，

21、要留出2-3倍裕量繞組的截面積為，經(jīng)計算得 ，所以選擇的磁芯窗口面積合適。3.3.10檢測磁芯磁通密度和飽和區(qū)間檢測磁芯的最大感應(yīng)強(qiáng)度可確保提供一個最大的工作值和飽和值之間的適度區(qū)間。在任何情況下包括瞬時負(fù)載和高溫，應(yīng)避免磁芯飽和。采用計算磁芯飽和邊界來檢測。計算交流磁通產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度變化幅值: (3-39)其中 (3-40)根據(jù)此感應(yīng)強(qiáng)度與直流電流的關(guān)系計算直流成分假設(shè)磁芯所有磁阻都集中在氣隙中，顯然，作為一個比較保守的結(jié)果，可以求得一個較高的直流磁感應(yīng)強(qiáng)度。此近似值允許使用一個簡單的等式： (3-41)式中 原邊線圈匝數(shù)有效的直流電流，開始導(dǎo)通時的電流幅值（） 氣隙長度（）本例中 (3-4

22、2)交流和直流磁場感應(yīng)強(qiáng)度相加之和得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值 (3-43)已知EE40的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在是390，3.4控制反饋電路的設(shè)計3.4.1UC3842介紹如圖3.4為UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖，UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8個引腳，各腳功能如下：1腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；2腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；3腳為電流檢測輸入端，當(dāng)檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；4腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，

23、 ；5腳為公共地端；6腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50驅(qū)動能力為±1；7腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15；8腳為5基準(zhǔn)電壓輸出端，有50的負(fù)載能力。 圖3.4UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖UC3842是一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)較簡單的PWM開關(guān)電源集成控制器，由于它只有一個輸出端，所以主要用于音端控制的開關(guān)電源。UC3842中7引腳為電壓輸入端，其啟動電壓范圍為16-34。在電源啟動時，輸入電壓施密物比較器輸出為0，此時無基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生，電路不工作；當(dāng)時輸入電壓施密特比較器送出高電平到蕨穩(wěn)壓器，產(chǎn)生5V基準(zhǔn)電壓，此電壓一方面供銷

24、內(nèi)部電路工作，另一方面通過8腳向外部提供參考電壓。一旦施密特比較器翻轉(zhuǎn)為高電平（芯片開始工作以后），可以在10V-34V范圍內(nèi)變化而不影響電路的工作狀態(tài)。當(dāng)?shù)陀?0V時，施密特比較器又翻轉(zhuǎn)為低電平，電路停止工作。當(dāng)基準(zhǔn)穩(wěn)壓源有5V基準(zhǔn)電壓輸出時，基準(zhǔn)電壓檢測邏輯比較器即達(dá)出高電平信號到輸出電路。同時，振蕩器將根據(jù)4腳外接、參數(shù)產(chǎn)生的振蕩信號，此信號一路直接加到圖騰柱電路的輸入端，另一路加到PWM脈寬市制RS觸發(fā)器的置位端，RS型PWM脈寬調(diào)制器的R端接電流檢測比較器輸出端。R端為占空調(diào)節(jié)控制端，當(dāng)R電壓上升時，Q端脈沖加寬，同時6腳送出脈寬也加寬（占空比增多）；當(dāng)R端電壓下降時，Q端脈沖變窄，

25、同時6腳送出脈寬也變變窄（占空比減?。?。2腳一般接輸出電壓取樣信號，也稱反饋信號。當(dāng)2腳電壓上升時，1腳電壓將下降，R端電壓亦隨之下降，于是6腳脈沖變窄；反之，6腳脈沖變寬。3腳為電流傳感端，通常在功率管的源極或發(fā)射極串入一小阻值取樣電阻，將流過開關(guān)管的電流轉(zhuǎn)為電壓，并將此電壓引入引腳。當(dāng)負(fù)載短路或其它原因引起功率管電流增加，并使取樣電阻上的電壓超過1V時，6腳就停止脈沖輸出，這樣就可以有效的保護(hù)功率管不受損壞。3.4.2TL431介紹TL431為可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，如圖3.5所示，依靠電阻、分壓獲得基準(zhǔn)電壓，通過調(diào)節(jié)兩個電阻的數(shù)值可以達(dá)到輸出穩(wěn)定電壓，為TL431的補(bǔ)償電容，可以提高其瞬態(tài)

26、頻率響應(yīng)。PS2501為線性光耦合器，能夠?qū)l(fā)射極電流通過轉(zhuǎn)化為電壓送至UC3842電壓反饋端，用來調(diào)節(jié)占空比。當(dāng)輸出電壓15V有波動時，通過取樣電阻、分壓后，得到取樣電壓與TL431中的帶隙基準(zhǔn)電壓2.5V進(jìn)行比較。當(dāng)輸出電壓經(jīng)過取樣后大于2.5V時，使TL431陰極電位下降，進(jìn)而流過光電二極管的工作電流升高，光敏三極管電流增加，進(jìn)而使得UC3842電壓反饋值增加，使開關(guān)管占空比減小，最終使輸出電壓15V穩(wěn)定。圖3.5TL431工作原理圖3.4.3脈寬調(diào)制器開關(guān)電源的控制方式主要包括脈寬調(diào)制，脈沖頻率調(diào)制。脈沖頻率調(diào)制是將脈沖寬度固定，通過調(diào)節(jié)工作頻率來調(diào)節(jié)輸出電壓。交流輸入電壓經(jīng)過整流濾波

27、后變?yōu)槊}動的直流電壓，供給功率開關(guān)管作為動力電源。開關(guān)管的基極或場效應(yīng)管的柵極由脈寬調(diào)制器的脈沖驅(qū)動。脈寬調(diào)制器由基準(zhǔn)電壓源，誤差放大器，PWM比較器和鋸齒波發(fā)生器組成，如圖3.6為三角波輸出波形。圖3.6三角波輸出波形開關(guān)電源的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，放大，然后將其差值送到脈沖調(diào)制器。脈沖調(diào)制的頻率是不變的，當(dāng)輸出電壓下降時，與基準(zhǔn)電壓比較的差值增加，經(jīng)放大后輸入到PWM比較器，加寬了脈沖寬度。寬脈沖經(jīng)開關(guān)晶體管功率放大后，驅(qū)動高頻變壓器，使變壓器初級電壓升高，然后耦合到次級，經(jīng)過二極管整流和電容濾波后，輸出電壓上升，反之亦然。3.5保護(hù)電路的設(shè)計過電流保護(hù)如圖3.7所示 圖3.7過流保

28、護(hù)電路過流保護(hù)電路由R10、R9以及C9組成。R9上的電壓反映了電流瞬時值，當(dāng)開關(guān)電源發(fā)生過電流時，開關(guān)管S1漏極的電流會增大，會增大，接入UC3842的保護(hù)輸入端3腳，當(dāng)時，UC3842芯片的輸出脈沖將關(guān)斷。通過調(diào)節(jié)R10和R9的分壓比可以改變開關(guān)管的限流值，實現(xiàn)電流瞬時值的逐周期比較，屬于限流式保護(hù)。輸出脈沖關(guān)斷，實現(xiàn)對電流平均值保護(hù)，屬于截流式保護(hù)。3.6輸出側(cè)濾波電路設(shè)計 變壓器輸出側(cè)濾波電路如圖3.8所示。圖3.8變壓器輸出側(cè)濾波電路為保證濾除諧波的充分性，采用CLC型濾波，也稱型濾波，該電路紋波系數(shù)更小。3.6.1計算輸出濾波電容由課設(shè)的要求輸出紋波電壓 0.2V，若CLC濾波為負(fù)

29、載電流的20%。輸出紋波電流為0.2=0.2×6=1.2A (3-44)一級電容為 (3-45)因為采用的是雙濾波環(huán)節(jié)，計算二次濾波電容 (3-46)即選擇一個和 C1 一樣的電容。根據(jù)查詢得知選擇電解電容，選擇 KEMET 公司生產(chǎn)的電容型號 T510X337MO10AS 3303.6.2計算輸出濾波電感 L1 參考導(dǎo)磁率與直流偏置曲線。在可能的直流偏置下所選的磁導(dǎo)率不能過低。這里選擇磁場強(qiáng)度為 400T時，相對磁導(dǎo)率大于 60 的磁芯： （匝） (3-47)3.6.3選擇二極管V輸出整流二極管耐壓為 (3-48) (3-49)故選取MBR20060CT型二極管。第四章 電路仿真與結(jié)果4.1 EMI濾波電路EMI仿真電路圖，如圖4.1：圖4.1 EMI濾波仿真電路輸入交流電壓及輸出電壓波形，如圖4-2（a），圖4-2（b）圖4.2（a）輸入電壓波形圖4.2（b）輸出電壓波形如果輸入有高頻電壓干擾，通過EMI濾波電路其將會被濾掉，結(jié)果輸出波形仍是50Hz的交流正弦電壓波。4.2整流電路整流仿真電路圖，如圖4.3圖4.3整流