1、摘要開關電源是一種采用PWM等技術控制的開關電路構成的電能變換裝置，它廣泛應用于交直流或者直直流電能變換中，通常稱其為開關電源（Switched Mode Power Supply-SMPS）其功率從零點幾瓦到數十千瓦不等，廣泛應用于生活、生產、科研、軍事等各個領域。開關電源因其體積小、重量輕、效率高、性能穩定等優點而逐漸取代傳統的線性電源，被譽為高效節能電源，現已成為穩壓電源的主導產品。本課題設計的是一個通用的多路輸出的反激式開關電源，電源取自380V的三相線電壓。本課題設計的開關電源是采用全控型電力電子器件MOSFET作為開關，利用控制開關的導通時間來調整輸出電壓，主控芯片采用UC3844

2、實現電壓電流雙閉環控制，采用PC817、TL431等專用芯片以及其他的電路元器件相配合作為反饋電路，使設計出的開關電源具有自動穩壓功能。系統的工作頻率為50Khz，輸出六路隔離電壓。關鍵詞：開關電源，反激式變換器，高頻變壓器，UC3844AbstractSwitching power supply is a switch circuit with PWM control technology of power converter, it is widely used in AC to DCor DC to DC power transform, usually described as a s

3、witching power supply (Switched Mode Power Supply-SMPS) whose power from a few watts to tens of kilowatts and widely used in all areas of life, the production, scientific research, military etc. Switching power supply because of its advantages of small volume, light weight, high efficiency, stable p

4、erformance and gradually replace the traditional linear power supply and is known as the high efficiency and energy saving power. It has become the leading products of regulated power supply. This topic is the design of a multi output universal flyback switching power supply. Itspower supply is from

5、 the 380V of the three phase power supply. Switching power supply design of this project is using fully controlled power electronic devices MOSFET as a switch, control switch conduction time to adjust the output voltage, the master chip adopts UC3844 to realize the voltage and current double closed-

6、loop control, using PC817, TL431 chip and other circuit components cooperate as feedback circuit, switching power supply design the features automatic voltage regulator. The system frequency is 50Khz,the outputvoltageof six road isolation .Key Words：Switching power supply, Flyback converter, High-fr

7、equency transformer,UC3844目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 開關電源的發展現狀與趨勢11.2 本課題研究的目的及意義21.3開關電源的技術動態31.4本論文的主要研究內容32系統整體設計52.1 技術指標52.2黑箱設計52.3系統總框圖62.4系統各部分實現方案62.4.1 電源變換拓撲方案論證62.4.2控制方法方案論證72.5主要器件選擇與功能介紹82.5.1 控制芯片UC384492.5.2線性光耦PC817112.5.3可調精密并聯穩壓器TL431122.5.4三端集成穩壓電路LM7805133硬件系統設計143.1 高頻變壓器的設計143.

8、2 輸出級的設計163.3功率MOSFET及其驅動電路設計173.4電壓反饋電路設計183.5輸入啟動電路設計203.6輸入整流濾波電路設計203.7保護電路設計223.8系統原理圖235.總結與展望55.1 系統總結55.2系統展望5致謝6參考文獻7附錄81緒論1.1開關電源的發展現狀與趨勢（1）、國際發展狀況1955年美國的科學家羅耶首先研制成功了利用磁芯和來進行自激振蕩的晶體管直流變換器。20世紀60年代末，由于微電子技術的快速發展，高反壓、大電流的功率開關晶體管出了，從此直流變化器就可直接由工頻電網電壓經整流、濾波后輸入供電，體積大、重量重、效率低的工頻降壓變壓器終于給甩掉，這迅速擴大

9、了晶體管直流變壓器的應用范圍，并在此基礎上誕生了無工頻變壓器的開關穩壓電源。20世紀70年代以后，與這種技術有關的高頻率、高反壓，大電流的功率開關晶體管，高頻率、高溫電容、高反壓、快恢復肖特基二極管，高頻變壓器磁芯材料等元器件不斷地被研制，生產，使無工頻變壓器開關穩壓電源不斷得完善和快速發展。 目前正在克服的困難，第一：從事開關穩壓電源研究和生產的技術人員正致力于研制出轉換效率更高，體積更小，重量更輕的開關變壓器或者通過其他途徑和方法來取代電路中的變壓器。第二：進一步研制適應開關穩壓電源高頻率工作的有管元器件和PCB電路。第三：進一步提高它的輸出穩定度和降低它的輸出紋波電壓，擴大它的

10、適用范圍。第四：尋求新的驅動方式和研制新的功率開關管 面對難題所出現的新突破和新進展，第一：諧振式開關穩壓電源，從根本上解決了由于功率管上的功耗大而導致開關穩壓電源轉換效率低的問題，和由于功率開關上的電流和電壓應力大而導致開關電源可靠性和穩定性低的問題。第二：具有零流關斷和零壓導通的復合功率開關管IGBT既具MOSFT輸入驅動所需功率非常小的輸入特性，又具有GTR導通以后管壓降非常小的輸出特性。這兩個問題的解決，是的開關穩壓電源可以拓展到大功率和超大功率的應用場合。（2）、 國內發展情況 我國晶體管直流工頻變換器和開關穩壓電源的設計，研制和生產開始于20世紀60年

11、代初期，到20世紀60年代中期進入實用階段。20世紀70年代初期開始設計、研制和生產無工頻降壓變換器的開關穩壓電源，1974年研制成功我國第一臺10KHz、輸出直流電壓為5V的無工頻降壓變換器的開關穩壓電源，近10年來，我國的許多研究所、工廠和高等院校紛紛研制出多種型號和多種用途的工作頻率在20K左右、輸出功率在1000W以下的無工頻降壓變換器的開關穩壓電源，并應用于電子計算機、通信、電視機等方面。20世紀80年代初期開始試制工作頻率100-200KHz、無工頻降壓變壓器的高頻開關穩壓電源，20世紀90年代初期試制成功，目前正在走向實用和進一步提高工作頻率階段，但是技術上與一些先進的國家相比仍

12、有巨大的差距。由于我國的半導體與工藝跟不上時代的發展，導致我們自己研制和生產出的無工頻降壓器的開關穩壓電源電路中的關鍵元器件，如功率開關晶體管、高頻開關變壓器磁性材料、儲能電感、快恢復續流二極管大部分仍然通過國外進口。因此我國的開關穩壓電源事業要發展，要趕超世界先進水平，最根本的問題就是要提高我過的半導體技術和工藝。1.2本課題研究的目的與意義開關電源廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、通訊設備、電力設備、儀器儀表等領域。它不僅體積小重量輕，并且電源效率非常高，效率甚至能達到90%以上。迅速發展的社會，對能源的要求越來越高，開關電源的高效率不但節省了大量電能，而且節省的大

13、量的材料。雖然開關電源的成本相對較高，但研究發現在功率超過一定功率時，成本反而比線性電源低。并且高可靠性的開關電源還是各種設備可靠工作的保證。調查發現，大多數的設備損壞都是電源造成的，因此研究高可靠性的開關電源，對生產生活是至關重要的。開關電源可將電網輸入的交流電壓直接整流再進行PWM控制，這樣可省去笨重的電源變壓器，使電源的體積大大縮小，重量減輕。在隔離式開關電源中，高頻隔離變壓器由于頻率高而可以使體積小、重量輕。對產品推廣有重要意義。1.3開關電源的技術動態 高頻方面。許多國家都步入Mhz級別，涌現出許多新型高頻磁性材料，其寄生參數和磁損耗減少，散熱性增強，如56m超薄鈷基非晶態磁帶，納米

14、結晶軟磁薄膜也在研究。鐵氧體和其他薄膜材料可集成在硅片上等。高效方面。致力于減小功率器件的通態電阻、降低漏電流等。如高性能碳化硅（SiC）功率半導體器件，其優點是：禁帶寬，工作溫度搞（可達600攝氏度），通態電阻小，導熱性能好，漏電流極小，PN結耐壓高等等。電磁兼容方面。主要研究典型電路與系統的電磁干擾建模：PCB板和電源EMC優化設計軟件；強磁場對人體的危害；大功率開關電源EMC測量方法的研究等等。新型電容器。研發適合于功率電源的新型電容器和超大電容。要求電容量大，等效電阻ESR小、體積小等。功率因數校正。許多國家都在研究行街比較高的功率因數校正技術。低壓大電流。微處理器性能的不斷提高，低壓

15、大電流開關電源也隨之發展起來。例如電壓低于1.11.8V，而電流高達50100A的開關電源。另外，還有采用波形交叉技術，探尋省略濾波電容的可行性等。開關電源也在朝模塊化方向發展。1.4本論文的主要研究內容 隨著電力電子的高速發展，各式各樣的電子設備應運而生，然而這么多電子設備、精密儀器的背后都需要有個穩定輸出的電源座支持。從原有的線性穩壓電源到現在的開關穩壓電源，不論從體積、功耗、性能上，都有質的飛躍，并且開關電源能實現多路不對稱輸出。這使得各種電子設備不同功能的需求都能得到滿足。本課題主要研究的是6路輸出隔離電壓的反激型開關電源，研究內容如下： 本設計的開關電源是采用全控型電力電子器件MOS

16、FET作為開關，利用控制開關器件的占空比來調整并穩定輸出電壓，主電路采用多路輸出單端反激型變換器結構，采用UC3844控制芯片實現電壓電流雙閉環控制，采用PC817、TL431等專用芯片以及其他的電路元件相配合，作為反饋環節，使設計出的開關電源具有自我調節功能。開關電源工作頻率為50Khz，輸出6路隔離電壓。設計流程：1、 熟悉UC3844，PC817，TL431的結構原理作用；2、 多繞組高頻變壓器的設計；3、 輸出級設計；4、 MOSFET開關管的選擇及其驅動電路的設計；5、 由PC817、TL431組成的反饋電路的設計；6、 輸入整流濾波電路及輸入啟動電路的設計2系統整體設計2.1技術指

17、標本課題要求設計一反激型開關穩壓電源。該穩壓電源輸入交流電壓342418V，50Hz，輸出電壓如下：（1）5V,2A；12V,1.5A：兩路輸出，5V精度要求高于12V，二者共地；（2）18V,5V,5W：一路輸出18V，5V經18V處理；（3）12V,5V,24W：一路輸出12V，5V經12V處理；（4）開關頻率：50KHZ；（5）輸出紋波：最大100mV（峰峰值）；（6）最大占空比：45%；（7）效率：大于70%。2.2 黑箱設計1.總輸出功率: Pout=2.估算輸入功率: Pin=3.直流輸入電壓: Vinl=Vinh=4.平均輸入電流: ² 最大平均輸入電流:Iin max

18、=² 最小平均輸入電流:Iin min=5.估算峰值電流: Ipk=6.散熱: 根據MOSFET反激式變換器經驗算法: 損耗的35%是由MOSFET產生的，損耗的60%是由整流部分產生的，5%是由其他部件產生的。 效率為70%時的損耗為24.43W.aMOSFET損耗：Pmosfet=8.5W b整流部分損耗：Pd=15.93W2.3 系統總框圖 設計的系統的總框圖如圖2-3： 圖2-3 系統總框圖2.4系統各部分實現方案2.4.1電源變換拓撲方案論證方案一：采用單端正激式隔離變換器。 結構圖如2-4-1所示，開關管G1按PWM方式工作，D1是輸出整流二極管，D2是續流二極管，Lf是

19、輸出濾波電感，Cf是輸出濾波電容。變壓器有三個繞組，W1原邊繞組，W2副邊繞組，W3復位繞組。圖2-4-1 單端正激變換器的主電路 正激式變壓器開關電源輸出電壓受占空比的調制幅度，相對于反激式變壓器開關電源來說要低很多，因此，正激式變壓器開關電源要求調控占空比的誤差信號幅度比較高，誤差信號放大器的增益和動態范圍也比較大。正激式變壓器開關電源為了減少變壓器的勵磁電流，提高工作效率，變壓器的伏秒容量一般都取得比較大，并且為了防止變壓器初級線圈產生的反電動勢把開關管擊穿，正激式變壓器開關電源的變壓器要比反激式變壓器開關電源的變壓器多一個反電動勢吸收繞組，因此，正激式變壓器開關電源的變壓器的體積要比反

20、激式變壓器開關電源的變壓器的體積大。 方案二：采用單端反激式隔離變換器。 結構圖如圖2-4-2所示，S1開通時，輸入的直流電壓通過初級繞組向變壓器灌入能量；G1關斷時變壓器內灌注的能量通過次級繞組釋放，經D1整流、C濾波后供負載使用。圖2-4-2 單端反激變換器的主電路 這個結構優點是與網電隔離的，安全性好；這種結構相對簡單，比較好做；通過改變開關脈沖占空比和變壓器的變比可以很容易的實現大范圍的電壓調整。100W以內那么可以采用單端反激的結構，否則應該考慮單端正激的結構。 綜合比較，基于拓撲結構的復雜性和輸出功率要求的考慮，選擇方案二。2.4.2控制方法方案論證方案一：采用開關電源穩壓芯片UC

21、3844。 結構圖如2-4-2-1所示， UC3844是一種型性能優良的電流控制型脈寬調制芯片。該調制器單端輸出，能直接驅動雙極型的功率管或場效應管。其主要優點是其管腳效應少，外圍電路簡單，電壓調整率可達0.01%，工作頻率最高達500KHz，啟動電流小于1mA，正常工作電流為5mA，并可利用高頻變壓器實現與電網的隔離。該芯片集成了振蕩器、具有高溫補償的高增益誤差放大器、電流檢測比較器、圖騰柱輸出電流、輸入和基準欠電壓鎖定電路以及PWM鎖存器電路，PWM型開關電源把輸出電壓的采樣作為PWM 控制器的反饋電壓，該反饋電壓經PWM 控制器內部的誤差放大器后，調整開關信號的占空比以實現輸出電壓的穩定

22、。但不同的電壓反饋電路，其輸出電壓的穩定度是不同的。對于沒有步進調節的開關電源設計，UC3844是一個很好的選擇，由于題目要求主電路輸出有步進調節，這給開關穩壓芯片帶來設計的麻煩。圖2-4-2-1UC3844結構圖方案二：采用CPU直接控制。 結構圖如2-4-2-2所示，單片機把采集到的主電路輸出的電壓作為反饋信號，然后將此反饋信號與基準電壓進行比較后產生誤差信號，將此誤差信號經過處圖2-4-2-2 基于CPU控制的結構圖理后產生相應的PWM信號控制開關的通斷，其內部工作原理和開關電源穩壓芯片一樣，采用CPU直接控制可以方便穩定調試且能容易實現輸出步進可調、輸出電壓電流顯示等功能。但在本課題中

23、，此方案顯得復雜，且相對控制芯片來說，穩定性能可能要差一些。綜合比較，基于能實現開關電源的各個方面功能的考慮，選擇方案一。2.5主要器件選擇與功能介紹2.5.1 控制芯片UC3844UC3844 PWM控制IC是高性能頻率固定的電流型PWM控制器，它為實際設計提供了一種電路簡單、外圍元件少、帶負載能力強而又經濟的解決方案。這種控制IC的特點是：有一個可微調的振蕩器，用來精確地控制占空比；有一個經過高溫補償的基準電壓；一個高增益誤差放大器和一個電流感應比較器；一個適用于功率MOSFET的圖騰柱大電流推挽輸出以及過壓過流保護功能。2.5.1.1 UC3844的內部結構及管腳功能圖2-5-1-1 U

24、C3844的引腳圖圖2-5-1-2 UC3844的內部結構該芯片雖然只有8個管腳，但是卻有兩個閉環控制回路，一個為內部誤差放大器所構成的電壓閉環控制回路，它將輸出電壓反饋到第2管腳，同2.5V基準電壓比較，形成誤差電壓。另一個為內部電流感應比較器所構成的電流閉環控制回路，變壓器初級繞組中的電流在反饋電阻Rs上產生的壓降，通過第3腳，與誤差電壓進行比較，調節PWM波的占空比。這兩個控制回路都是在固定頻率下工作的。1腳為補償端，該管腳為誤差放大器的輸出，外接RC網絡對誤差放大器的頻率響應進行補償。2腳為電壓反饋端，取樣電壓加在誤差放大器的反相輸入端，與2.5V的基準電壓進行比較，產生誤差電壓。3腳

25、為電流檢測輸入腳，外接電流檢測電阻，將流過初級繞組上的電流實時反饋到控制器，當3腳電壓等于或高于1V時，電流檢測比較器輸出高電平，復位PWM 鎖存器，從而關閉輸出脈沖，起到過流保護作用。4腳外接定時RC網絡，用以確定振蕩器的工作頻率，其頻率通過式確定。5腳是地，是控制電路和電源的公共地。6腳為輸出端，采用圖騰柱式輸出，最大峰值電流為1A，能直接驅動功率MOSFET的柵極。7腳為集成電路的正電源，其開啟電壓為16V，關閉閥值為10V。一旦芯片開始工作，該芯片就能在10-16V之間波動的電源供電條件下正常工作，6V的差值電壓可有效地防止電路在給定工作電壓附近振蕩。當開關電源通電瞬間，高壓直流電通過

26、一個大阻值的電阻降壓供給UC3844，當7腳的電壓大于16V時，芯片立即啟動，此時啟動電流小于1mA，此時無輸出，6腳輸出正脈沖，使變壓器也啟動工作，變壓器一路輸出繞組專門給UC3844供電，以保持芯片繼續正常工作，此時的工作電流約為15mA。在第7腳設有一個 34V的齊納管穩壓管，用于保證其內部電路絕對工作在34V以下，防止高壓可能帶來的損壞。8腳為基準電壓輸出，產生精確的+5V基準電壓，并具有一定的帶載能力，帶載能力可達50mA。通常我們通過測量該腳是否有穩定的+5V輸出來判斷該IC是否正常工作。UC3844的最大的優點就是外圍元件少，外電路裝配簡單，且成本低，適用于20100W小功率開關

27、電源的驅動電路設計。2.5.1.2 UC3844的特點UC3844具有如下特點：(1)電壓調整率(抗電壓波動能力)非常好(2)有很好的負載調整率(3)頻響特性好，穩定幅度大(4)過流限制特性好(5)具有過壓保護和欠壓鎖定功能。(6)UC3844控制的開關電源工作占空比D<50%2.5.2 線性光耦合器PC817光電耦合器是以光為媒介來傳播電信號的器件。通常是把發光器（發光二極管LED）和受光器（光敏晶體管）封裝在同一管殼內如圖3-4。當輸入端加電信號時，發光器（發光二極管）發出強弱光線，照射在受光器（光敏晶體管）上，受光器接受強弱不同的光線后導通程度也不同，產生不同強度的電流從輸出端輸出

28、，實現了“電-光-電”的轉換。普通光電耦只能傳輸開關信號，不能傳輸模擬信號。線性光電耦是一種與普通光耦不同的新型光電轉換器件，它可以傳輸模擬電壓或電流信號，輸入信號的強弱不同，發光器產生相應強弱的光信號，從而使受光器的導通程度也隨光信號強弱的不同而輸出的電壓或電流強度也隨之不同并具有線性的對應關系。 PC817屬于線性光電耦合器，可以傳輸模擬信號。7PC817內部結構如圖2-5-2-1所示：圖2-5-2-1 PC817內部框圖圖2-5-2-2為PC817集電極發射極電壓V 與發光二極管正向電流的關系：圖2-5-2-2 PC817集電極發射極電壓V 與發光二極管正向電流關系2.5.3 可調精密并

29、聯穩壓器TL431本課題所設計的基準電壓和反饋電路采用三端穩壓器TL431構成。在反饋電路中用TL431與輸出采樣電壓進行比較，再通過光電耦合器PC817把電壓反饋到UC3844的電壓反饋端。TL431是2.536V可調式精密并聯穩壓器。其價格低廉，可廣泛應用于精密線性穩壓電源和單片精密開關電源中。它可以輸出2.536V連續可調電壓，工作電流范圍寬達0.1100mA，動態電阻典型值為0.22歐，輸出雜波低。TL431的電路圖形符號和基本接線如圖2-5-3-1所示。圖2-5-3-1 TL431的電氣符號圖和等效電路圖圖中，A為陽極，需接地使用；K為陰極，需經限流電阻接正電源；是輸出電壓的設定端，

30、根據，外接電阻分壓器選擇不同的和的值可以得到從2.536V范圍內連續輸出電壓。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證陰極電流要大于1mA，以保證TL431正常工作。2.5.4 三端穩壓集成電路LM7805按照課題要求，有兩路5V電壓輸出分別是經過12V和18V電壓處理后得到的，且對處理方法沒有過多的要求。為了減少設計的復雜性，本課題選擇使用三端穩壓集成電路LM7805。下面將對LM7805做簡單的介紹。LM7805是三端穩壓電源模塊，外圍電路簡單，正面看，管腳分別為輸入、地、輸出。額定輸出電流1.5A，最大輸入電壓35V，輸入輸出壓差的最大值是30V，最小值2V，輸出電壓5V，誤差0.2V，實際應

31、用時應根據壓差和電流確定7805上的耗散功率，增加適當的散熱裝置。圖2-5-4-1LM7805應用電路圖3硬件系統設計3.1 高頻變壓器的設計3.1.1高頻變壓器的作用高頻變壓器是開關電源的重要組成部件，它不僅是能量轉換和傳輸的主要器件，而且能夠實現輸入與輸出的電器隔離。其性能的好壞不僅影響變壓器本身的效率和發熱量，而且還會對開關電源的整體性能和可靠性產生極大的影響。因此，全面分析設計變壓器的材料、損耗、磁通密度、制造工藝就顯得尤為重要。當控制IC輸出一個導通脈沖到MOSFET的柵極時，MOSFET飽和導通，變壓器初級繞組中電流逐漸增加，而此時初級繞組產生的感應電壓使輸出回路的整流二極管截止，

32、次級繞組中無電流，能量以磁能的形式存儲在初級繞組中。當截止脈沖到來時，根據楞次定律，次級產生與之前方向相反的感應電壓，使整流二極管立即導通，次級線圈產生的感應電壓向輸出濾波電容充電，即把能量從初級繞組傳遞到次級的輸出電容中，并給負載供電。變壓器周而復始的經歷上述能量的存儲轉換過程，從而實現了能量的傳輸。3.1.2 高頻變壓器的設計1、選擇變壓器的磁芯及材料用于開關電源的高頻變壓器磁芯都是鐵磁合金，實際應用的磁芯材料有鐵氧體、超微晶合金等。選擇磁芯時最重要的考慮因素是在工作頻率點處的損耗和磁密，因此正確的選擇高頻變壓器磁芯，對變壓器性能發揮至關重要。考慮到價格的因素，本設計選用國產 NCDLPZ

33、材料的鐵氧體磁芯。確定磁芯規格可以根據制造廠提供的圖表，按輸出功率來選擇磁芯，例如下表：輸出功率/WMPP環形磁芯直徑/（in/mm)E-E、E-L等磁芯(每邊)/(in/mm)<50.65(16)0.5(11)<250.80(20)1.1(30)<501.1(30)1.4(35)<1001.5(38)1.8(47)<2502.0(51)2.4(60)表3-1 輸出功率與大致的磁芯尺寸的關系57W可選用每邊約35mm的EE35/35/10材料為PC30磁芯，磁芯有效截面積=100，=188， 磁芯重量W=40.6g。910112.計算初級臨界電感 （3-1）3.計

34、算磁芯氣隙（3-2）其中，為磁芯有效截面積，單位為最大工作磁通密度，單位G為最小初級電感，單位H4.計算一次繞組最大匝數查表可知，EE35/35/10磁芯的=120nH/N2 （3-3）為方便次級繞組設計，本設計取=190砸5.計算二次主繞組匝數VD采用肖特基二極管，典型值為0.6VDC5V主繞組：=2.7取3匝（3-4）6.計算其他次級繞組匝數兩路DC12V繞組：6.75取7匝DC18V繞組：9.9取10匝7.計算和選取繞組導線規格（3-5）式中： 為相應繞組直徑，單位為；為相應繞組額定電流，單位為A；為電流密度，單位為A/，AWG標準J=1.98A/；初級繞組最大電流有效值為： （3-6）

35、初級繞組線徑：=0.47mmDC主5V繞組：=1.13mmDC12V繞組1：=0.97mmDC12V繞組2：=1.13mmDC18V繞組：= 0.42mm初級繞組：#18 AWG，單股DC12V繞組：#18AWG，2股DC18繞組：#26AWG，單股3.2輸出級的設計由于本課題設計的是離線式開關電源，并且考慮成本原因，采用無源輸出級。無源輸出級就是基于傳統的無源半導體器件設計的。它在電源效率為70%84%之間是可以接受的。輸出整流電路原理圖如圖所示圖3-2-1 輸出整流電路輸出整流管宜采用正向壓降小的肖特基二極管，這樣可以減少損耗，其反向恢復時間短，不僅可以降低損耗，并且可以減小噪聲干擾。對電

36、源效率的提高也是很有幫助的。對于反激式拓撲結構：DC5V：=14.33V ，采用2GWJ42DC12V：=33.77V，采用2GWJ42DC 18V：=49.1V，采用HRP34第一級濾波電容的選擇由下式確定： （3-7）其中： 是輸出端的額定電流，單位為A；是在高輸入電壓和輕載下所估計的最小占空比（估計值為0.3是比較合適的）；是最大的輸出電壓紋波峰峰值，單位為mV。DC5V： 這里取三個100DC12V一路 ： 這里取220DC 12V 二路： 這里取三個100DC 18V: 這里取50第二級經LC濾波使不滿足文波要求的電壓再次濾波。通常濾波電感可以選擇0.3H，輸出濾波電容器不僅要考慮輸

37、出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負載電流的變化，在這里可以選擇100F。163.3功率MOSFET及其驅動電路設計功率MOSFET的主要作用是將直流輸入電壓斬波成PWM電壓。為了完成此功能，功率MOSFET需要工作在導通與截止狀態，這樣可降低功率器件損耗。3.3.1 功率MOSFET的選擇忽略變壓器漏感尖峰電壓，功率MOSFET的最小電壓應力為：考慮到變壓器漏感產生的尖峰電壓，并留有裕量，取VDSS為1000V的管子，本設計中Ipk=0.9295A選用1000V/4A  2SK1119。3.3.2 功率MOSFET控制電路及其參數選擇圖3-3-1 控制電路及MOSFET電路圖

38、UC3844的8腳的+5V基準電壓經過給充電，再經過芯片內部電路放電，于是在第4腳就得到鋸齒波電壓，其頻率為開關頻率，取=則。、構成補償網絡，用于改善誤差放大器的頻率特性。為MOSFET的柵極驅動電阻，一般取1020，這里選用15。143.4 電壓反饋電路設計3.4.1 電路圖及原理考慮到控制器的安全性，一般都采用光耦隔離反饋電壓。為了減小光耦合器的漂移，二次側需要一個誤差放大器，本設計采用TL431構成誤差放大器。對于多路輸出的電源來講，輸出端的交叉調整性能是個不可忽視的問題。若只對一路輸出進行反饋，則當未檢測輸出端負載變化時，被檢測的輸出端電壓波動很小，但未檢測的輸出端電壓的變化并不能完全

39、通過變壓器耦合到反饋端，因此不能對其有效調節，導致其他輸出端電壓波動較大。多路輸出檢測通常是把上臂檢測電阻用多個并聯電阻代替，分別接到不同的輸出端。每個輸出端被檢測的電流百分比，即表示了該輸出端被調節的程度。圖3-4-1 電壓反饋電路3.4.2 元器件參數選擇由于本設計對5V電壓要求較高，所以5V輸出端被檢測電流占40%，一路12V、二路12V和18V各占20%。取R10為1%精度的電阻，其值為2.49，則實際檢測電流為Is=2.5V/2.49=1.004mA。則取6.2 （3-9）取47.5 （3-10）取77 （3-11）取=470，TL431的=20mA，PC817的=3mA，則上的壓降

40、為 （3-12）由PC817芯片資料可知，其發光二極管的正向導通壓降典型值為1.2V，則上的壓降，又知流過的電流，因此的值為3.5 輸入啟動電路的設計電路圖如下：圖3-4-1 啟動電路圖電源通過啟動電阻給電容充電，當電壓達到UC3844的啟動電壓門限值（+16V）時，UC3844開始工作并提供驅動脈沖，由6 端輸出驅動開關管工作。隨著UC3844的啟動，的工作也就基本結束，7腳電壓可以小于16V，余下的任務交給輸出繞組Ns12V，由輸出繞組Ns12V來為UC3844 供電，由于UC3844穩定工作后。由于輸入電壓超過了UC3844 的工作電壓，為了避免意外，用穩壓管限定UC3844 的輸入電壓

41、，取的穩定電壓為18V，可以選擇IN4746穩壓二極管。阻值的計算：穩壓管IN4746的穩定電流為14mA，UC3844的啟動電流不能小于1mA，按1mA計算，則3.6 輸入整流濾波電路設計3.6.1 電路原理圖對于市電供電的開關穩壓電源，輸入整流濾波電路的設計是必須的，但是相對于其他電路部分，輸入整流電路的設計相對簡單，但其設計的好壞對于電源的可靠性和對電網的影響也有較大的影響。輸入整流濾波電路通常由：EMI濾波器、浪涌電壓電流抑制器、整流器和濾波電容組成。許多交流輸入的場合有些電源還帶有PFC功率因數校正電路，以減小電源對電網供電質量的影響。圖3-6-1 輸入整流濾波電路3.6.2 元器件

42、參數選擇C1、C2為抑制串模干擾，其容值不需要很大，一般取0.010.47薄膜電容，這里取0.1/400V的薄膜電容。共模扼流圈L，對共模信號呈現很大的阻抗，他通常由線圈繞在高磁導率、低損耗的鐵氧體磁環上制作完成的。其電感通常取幾毫亨至十幾微亨，視額定電流而定。額定電流I/A136101215電感量范圍/mH812240.40.80.20.30.10.150.070.08L典型值/mH82.50.780.2250.110.073這里選擇L值為8mH。C3、C4跨接在輸出端接地，能有效抑制共模干擾。一般采用陶瓷電容，電容量在22004200pF之間。這里取3300pF。為了降低500kHz以下的

43、傳導噪聲，一般VD1、VD3采用快恢復二極管，這里取FR156，VD2、VD4取1N4007.輸入濾波電容C5的選取可以根據經驗公式：在AC342418V輸入時，一般（35）/W。這里取470/1000V鋁電解電容。3.7 保護電路設計系統的保護電路包括過電流保護、過電壓保護、欠壓鎖定、尖峰沖擊電壓保護等。以下將就幾種保護電路做個詳細的介紹。1輸入保護a一般在輸入端加熔絲管，這里用2A的熔絲管較為合理。b負溫度系數熱敏電阻NTCR。其特性為其阻值隨溫度升高而降低。它能有效減小電源接通瞬間，電流對電路的沖擊。這里選擇8-101NTCR，標稱阻值為10，額定電流為1A。c壓敏電阻VSR。其特點是，

44、工作電壓寬，耐沖擊電流能力強，漏電流小，電阻溫度系數低，價格低廉，體積小。壓敏電阻對沖擊電壓有較好的鉗位作用。這里選取MY31-270/3，標稱值480V。2、過流保護過流保護電路主要通過檢測上流過的電流并通過和濾波后，反饋回UC3844，與其內部的1V基準電壓比較，使導通寬度變窄，輸出電壓下降，直至使UC3844停止工作，沒有觸發脈沖輸出，使場效應管截止，達到保護MOSFET和電路的目的。短路現象消失后，電源自動恢復正常工作。因為Ipk=0.9295A，因此。3、MOSFET尖峰電壓沖擊保護由于場效應管在由飽和導通進入截止的瞬間，急劇變化的漏極電流會在高頻變壓器初級繞組上感應出反向電動勢，加

45、上變壓器漏感產生的浪涌尖脈沖直接加在MOSFET漏極，其峰值可達到直流輸入電壓的數倍，它們與直流輸入電壓疊加，MOSFET很容易因此擊穿。通常的做法是在MOSFET漏源級之間加二極管RC網絡鉗位或吸收尖峰電壓。本設計中，和，共同組成了尖峰電壓鉗位電路。以，為例，其作用是通過給充電，把尖峰電壓鉗位在安全值以下，然后通過將吸收的浪涌尖峰電壓以熱量形式釋放掉，從而保護了功率MOSFET。17183.8系統原理圖圖3-8 本設計開關電源電路圖5.總結與展望5.1 系統總結（論文、設計所做工作，1頁紙）5.2系統展望（課題做的過程中，試驗過程中，發現不足，用什么樣法案、方法，可達什么效果，1頁之內）致謝在這里首先感謝母校對我們畢業設計給予的支持和幫助，還要感謝大學期間里所有任課老師對我的栽培，尤其感謝我的畢業設計的指導老師蔡華鋒老師，其淵博的學識，深邃的思想和扎實的理論功