本科生畢業(yè)論文(畢業(yè)設(shè)計(jì))-答辯稿精選-4-開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究

1、畢業(yè)答辯課題：開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究指導(dǎo)老師：答辯學(xué)生：專業(yè)：21世紀(jì)是信息化的時(shí)代，信息化的快速發(fā)展使得人們對(duì)于電子設(shè)備、產(chǎn)品的依賴性越來越大，而這些電子設(shè)備、產(chǎn)品都離不開電源。開關(guān)電源相對(duì)于線性電源具有效率、體積、重量等方面的優(yōu)勢，尤其是高頻開關(guān)電源正變的更輕，更小，效率更高，也更可靠，這使得高頻開關(guān)電源成為了應(yīng)用最廣泛的電源。 與線性電源相比，開關(guān)電源在絕大多數(shù)性能指標(biāo)上都具有很大優(yōu)勢。因此，目前除了對(duì)直流輸出電壓的紋波要求極高的場合以外，開關(guān)電源已經(jīng)全面取代了線性電源。開關(guān)電源的高頻化是電源技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)，高頻化帶來的效益是使開關(guān)電源裝置空前地小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的領(lǐng)域

2、，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。 本次設(shè)計(jì)，采用反激式變壓器作為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過UC3842調(diào)制脈沖頻率和占空比，控制IGBT的關(guān)斷和導(dǎo)通時(shí)間，產(chǎn)生五路直流電源輸出。 反激式DC/DC變換器的簡化電路如圖所示，脈寬調(diào)制信號(hào)控制功率開關(guān)管VT的導(dǎo)通與截止。當(dāng)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓加在一次繞組LP上，一次電流逐漸增大，并在一次繞組中儲(chǔ)存能量。此時(shí)由電容C對(duì)負(fù)責(zé)放電，負(fù)載電流為Io；當(dāng)功率開關(guān)管截止時(shí)，二次繞組產(chǎn)生電流Is，Is經(jīng)過整流二極管VD向輸出電容C和負(fù)載RL供電。通過控制功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，可使輸出電壓Uo維持恒定。在反激式DC/DC變換器中，高頻變

3、壓器一次繞組的同名端與二次繞組的同名端位置相反。高頻變壓器就相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能電感，在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)不斷地儲(chǔ)存能量和釋放能量。高頻變壓器具有能量傳輸、電壓變換和電氣隔離三項(xiàng)功能，是開關(guān)電源的核心部件。反激式開關(guān)電源的變壓器相當(dāng)于一只儲(chǔ)能電感，其儲(chǔ)能的大小，直接影響開關(guān)電源的輸出功率。設(shè)計(jì)步驟如下：1確定變壓器一次側(cè)的輸入電壓，計(jì)算原邊電流的平均值和峰值2.根據(jù)電源規(guī)格、輸出功率、開關(guān)頻率確定磁芯材料和磁芯型號(hào)3計(jì)算原邊匝數(shù)和副邊匝數(shù)4計(jì)算原邊電感量5確定原邊線徑和副邊線徑3.輸入過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)開關(guān)電源輸入必須穩(wěn)定，避免浪涌過電壓對(duì)電路器件的沖擊。浪涌過電壓主要是遭遇雷擊或者電源系統(tǒng)中較大負(fù)載的接通

4、和斷開形成的操作過電壓。浪涌過電壓保護(hù)采用氧化鋅壓敏電阻，其電路如圖所示。4.輸入電磁干擾濾波設(shè)計(jì)電磁干擾濾波電路主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源的干擾，同時(shí)防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)的干擾。因此，通常稱之為電磁干擾濾波器，即EMI濾波器。EMI濾波器電路如圖所示。由于輸入電源是交流電源，所以必須通過整流橋，整流輸入電源，輸出直流電壓。整流橋的耐壓應(yīng)該為最高交流電壓峰值的1.52倍。因整流橋會(huì)受到開機(jī)時(shí)沖擊電流的影響，其額定電流應(yīng)為最低交流電壓時(shí)工作電流的1.5倍以上。當(dāng)交流電壓為220V時(shí)，濾波電容取值通常為1uf/W。整流濾波電路如圖4-4所示。5.輸入整流濾

5、波設(shè)計(jì)6.輸出整流濾波反激式開關(guān)電源的高頻整流濾波電路如圖所示。由于輸出電壓輸出不穩(wěn)定，需要加入輸出電壓反饋電路，穩(wěn)定輸出。反激式開關(guān)電源輸入與輸出隔離，所以本次采用光耦器件實(shí)現(xiàn)電氣隔離，通過光耦合器獲得電壓反饋信號(hào)。其電路圖如圖所示。8.脈沖調(diào)制設(shè)計(jì)和過電流保護(hù) 本次設(shè)計(jì)采用了UC3842進(jìn)行脈沖調(diào)制，UC3842是專門為離線式開關(guān)電源和 DC/DC變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。其電路圖如圖所示。9.反激式變換器RCD緩沖器設(shè)計(jì)反激式開關(guān)電源有兩種工作模式，一種是電流連續(xù)模式，一種是電流斷續(xù)模式。在電流連續(xù)模式，二次側(cè)整流二極管保持導(dǎo)通直到IGBT導(dǎo)通，當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，二極管的反向恢復(fù)電流被加到原邊

6、電路上，因此在IGBT導(dǎo)通瞬間會(huì)在原邊電路里出現(xiàn)大的浪涌電流；在電流斷續(xù)模式下，一個(gè)開關(guān)周期結(jié)束以前，副邊電流已經(jīng)降到0，原邊漏感和IGBT的輸出電容之間發(fā)生諧振，會(huì)產(chǎn)生過高電壓，所以應(yīng)該用緩沖電路來吸收這一電壓過沖，使開關(guān)管得到保護(hù)。其電路圖如圖所示。電路工作過程：輸入220V50HZ市電，經(jīng)過整流濾波后再在UC3842控制下經(jīng)過變壓器，變壓后的直流低電壓通過整流濾波，分為五路輸出，分別為3.3V、 5V、12V、-12V、-5V。在12V輸出端有PC817的光電耦合回來，可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)開關(guān)的占空比。本設(shè)計(jì)電路未經(jīng)過良好的優(yōu)化，而且制作成本較高。由于本人的知識(shí)和技術(shù)水平有限，如有不足之處，希望各位批評(píng)指正。在設(shè)計(jì)進(jìn)行的過程中得到了老師和同學(xué)的無私的幫助，感謝我的導(dǎo)師王