开关电源毕业设计

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1、第 1 页 共 37 页 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目 开关电源设计 任务起止日期 2012 年 3 月 26 日至 2012 年 6 月 3 日 进进 度度 安安 排排 设计（论文）的主要内容： 主要对如何实现直流直流变换以及如何进行脉宽调制进行设计。本设计主要包括 输入电路、功率变换电路、输出电路、控制电路和保护电路的设计。输入电路主要 包括滤波电路、防冲击电路和整流滤波电路，输入的 220V 交流电压经全波整流得 到 300V 左右的直流电压作为功率变换电路的直流电源；功率变换电路采用单端反 激式 DC/DC 变换器，功率开关采用绝缘栅型场效应管，简称 MOSFET；输出电路

2、 对变换后的电压进行整流滤波从而得到稳定的电压输出；控制电路选用电流型 PWM 控制集成芯片 UC3842， 它具有控制精度高， 调节速度快， 保护电路结构简单， 应用范围广等优点；设计中对过流及过压等情况进行了保护，使其能安全稳定的工 作。 第 2 页 共 37 页 摘要摘要 开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛 应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在 “开” 和“关” 的状 态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方 式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背 光电路、日光灯等。开关源与变压器相比具有效率高、稳性

3、好、体积小等优 点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰，电路复杂不易维修 等。 在谈开关电源之前，先熟悉一下变压器反馈式振荡电路，能产生有规律 的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路， 变压器反馈式振荡电路就是能满足这 种条件的电路；它于基本放大电路与一个反馈回路组成，其中 C2、L1组成 一个并联谐振选频电路，在电路通电的瞬间 VT 导通，此时在 C2、L1组成的 并联谐振电路上产生非常丰富的谐波， 当外加频率和并联谐振电路的固有频 率相等时,电路进入振荡状态，并通过 L3反馈到 VT 的基极进一步放大，最 终形成有规律的脉冲电流或电压输出到负载 RL 上。开关电源就是围绕变压 器反馈式

4、振荡电路而设计， 只不过在原来的基础上增加了一些保护和控制电 路，我们可以用分析振荡电路的方法来分析开关电源。 开关电源振荡按方式分，可以分为自激式和它激式两种，自激式是无须 外加信号源能自行振荡， 自激式完全可以把它看作是一个变压器反馈式振荡 电路，而它激式则完全依赖于外部维持振荡，在实际应用中自激式应用比较 广泛。根据激励信号结构分类；可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种，脉冲调宽 是控制信号的宽度，也就是频率，脉冲调幅控制信号的幅度，两者的作用相 同都是使振荡频率维持在某一范围内，达到稳定电压的效果。变压器的绕组 一般可以分成三种类型，一组是参与振荡的初级绕组，一组是维持振荡的反 馈绕组，还有一

5、组是负载绕组。在家用电器中使用的开关电源，将220V 的 交流电经过桥式整流，变换成300V 左右的直流电，滤波后进入变压器后加 到开关管的集电极进行高频振荡，反馈绕组反馈到基极维持电路振荡，负载 绕组感应的电信号，经整流、滤波、稳压得到的直流电压给负载提供电能。 负载绕组在提供电能的同时，也肩负起稳定电压的能力，其原理是在电压输 出电路接一个电压取样装置，监测输出电压的变化情况，及时反馈给振荡电 路调整振荡频率，从而达到稳定电压的目的，为了避免电路的干扰，反馈回 振荡电路的电压会用光电耦合器隔离。大多数开关电源有待机电路，在待机 状态开关电源还在振荡，只是频率比正常工作时要低。 第 3 页

6、共 37 页 有些开关电源很复杂，元件密密麻麻，很多保护和控制电路，在没有技 术支持的情况下，维修起来是一件很头疼的事。在我面对这种情况是，首先 我会找到开关管及其参与振荡的外围电路，把它从电路中分离出来，看它是 否满足振荡的条件，如检测偏置是否正常，正反馈有无故障，还有开关管本 身，开关电源有极强大的保护功能，排除后检察控制和保护及负载电路。一 方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或 脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别， 提供控制电路对整机进行各种保护措施。 1955 年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换 器，是实现高频转换控制电路的开端，1957 年美国查赛（Jen Sen)发明了自激 式推挽双变压器，1964 年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的 设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了 1969 年由于 大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做 成了 25 千赫的开关电源。 目前，开关电源以小型、轻量