1、 學院電氣工程及其自動化 課程實踐 設 計： 單端反激式開關電源設計 專業名稱： 電氣工程及其自動化 班 級： 2013級本1班 學號： 姓 名： 指導教師： 1. 引言 開關電源具有工頻變壓器所不具備的優點，新型、高效、節能的開關電源代表著穩壓電源的發展方向。因為開關電源內部工作于高頻率狀態，本身的功耗很低，電源效率就可做得較高，一般均可做到80%，甚至接近90%。這樣高的效率不是普通工頻變壓器穩壓電源所能比擬的。開關電源常用的單端或雙端輸出脈寬調制（PWM），省去了笨重的工頻變壓器，可制成幾瓦至幾千瓦的電源。傳統的開關電源普遍采用電壓型脈寬調制(PWM)技術，而近年電流型PWM技術得到了飛

2、速發展。相比電壓型PWM，電流型PWM具有更好的電壓調整率和負載調整率，系統的穩定性和動態特性也得以明顯改善，特別是其內在的限流能力和并聯均流能力使控制電路變得簡單可靠。電流型PWM集成控制器已經產品化，極大的推動了小功率開關電源的發展和應用。電流型PWM控制小功率電源已經取代電壓型PWM控制小功率電源。Unitrode公司推出的UC3843系列控制芯片是電流型PWM控制器的典型代表。本次設計將用UC3843制作一個小功率開關電源。2.UC3843簡介Unitrode公司的UC3843是一種高性能固定頻率電流型控制器，包含誤差放大器、PWM比較器器、PWM鎖存器、振蕩器、內部基準電源和欠壓鎖定

3、等單元，它具有功能全，工作頻率高，引腳少外圍元件簡單等特點，它的電壓調整率可達0.01%V，非常接近線性穩壓電源的調整率。工作頻率可達500kHz，啟動電流僅需1mA，所以它的啟動電路非常簡單。      其結構圖和工作原理如下： 1腳COMP是內部誤差放大器的輸出端，通常此腳與2腳之間接有反饋網絡；2腳FEEDBACK是反饋電壓輸入端；3腳ISENSE是電流傳感端；4腳RT/CT是定時端；5腳GND是接地；6腳OUT是輸出端； 7腳Vcc是電源；8腳VREF是基準電壓輸出，可輸出精確的+5V基準電壓，電流可達50

4、mA。 器件參數： UC3843的電壓調整率可達0.01%，工作頻率為500kHz，啟動電流小于1mA，輸入電壓為1030V，基準電壓為4.95.1V。工作溫度為070，輸出電流為1A.   3. 開關電源原理圖：由UC3843構成的開關電源電路如圖所示：4. 開關電源參數設計：一.開關電源基本參數要求 ： 輸入DC 11-15V 輸出 DC12V 1A;帶隔離;穩定;效率高;短路保護  二.主控芯片選擇: UC3843 它具有輸入和參考電壓欠壓

5、鎖定電路;低啟動和工作電流(1mA);大電流輸出(1A);500kHz工作頻率;鎖存脈寬調制;微調振蕩器放電電流,精確控制占空比.  三.開關頻率選擇：  86KHZ,Rt=20K Ct=102  f=1.72/RC=1.72*1000/(20*0.001)=86KHZ  四.輸入濾波電容選擇     濾波電容和輸出功率有3倍比例系數,Po=12W,Cin=3*12=36uf,選擇Cin=47uf  五.啟動電路設計： 

6、60;   直流電壓經電阻,穩壓管,電容為UC3843提供啟動電壓,啟動電壓高于8.4V UC3843才能工作.1N4007防止輸入反接,1.0V壓降.  六.過流保護電路設計 ：    Rs為過流檢測電阻,阻值較小,以降低電阻上的功耗.檢測電壓送入UC3843的3腳,高于1V時,過流保護電路工作,使6腳停止輸出矩形波,電路停止工作,選擇Rs=0.5/1W, Io=1V/Rs*Ns/Np=1/0.5*12/10=2.4A時,過流保護起作用.腳3還要接一個RC濾波器以抑制開關管

7、的尖峰電流,R4=1K,C9=470uf. 七.鉗位保護電路 ：    因為初級感應電壓Vor較低,只有10V,故可以采用電容680pf并聯MOSFET來濾除尖峰電壓。 8. 反饋誤差放大器設計：電路中將3843的2腳接地,故放大器輸入誤差總是固定的,通過三端穩壓和線性光耦改變uc3843誤差放大器的增益(1腳)來實現穩壓,可將光耦的光電三極管視為一可變電阻,它的變化反應了輸出電壓+12的變化,調節誤差放大器的增益而不是調節誤差放大器的輸入來改變誤差放大器的輸出,從而改變開關信號占空比,實現電壓反饋.  

8、九.功率器件的選擇：     變換器的功率器件采用功率 MOSFET. IRFU120N,Vdss=100V,Rds(on)=0.21,Id=9.4A  十.高頻變壓器設計：     根據Po=12W,選擇EFD-20 磁心 s=12匝(每匝1V) 最大占空比Dmax選擇50%  Dmax=Vor/(Vor+Vimin-Vds(on)*100%=Vor/(Vor+10)=0.5  Vor

9、=10V     Np=Vor/(Vo+0.4)*Ns=10/(12+0.4)*12=9.68 取Np=10匝     Iavg=Po/n*Vimin=12/(0.8*10)=1.5A     Ip=Iavg/(1-0.5Krp)*Dmax=1.5/(1-0.5*0.4)*0.5=3.75A  Lp=1000000Po/Ip*Ip*Krp(1-Krp/2)*f*Z(1-n)+n/n=34.88uh 選擇35

10、uh  十一.輸出整流管設計：      為降低功耗,提高電源效率,選用肖特基整流二極管.Id>=3Iom=3*1A=3A  整流管的反向耐壓 Vrm>=2V(br)s=2*(Vo+Vimax*Ns/Np)=57.6V  選用1N5822(Vrm=40V,Id=3A)  十二.輸出濾波電容選擇 ： 12V,1A輸出,選用330uf/25V濾波電容  十三.輸出LC濾波網絡：L取3.3uh/1A,

11、C取120uf/25V6. 5.性能測試： 下面是實驗測量到的數據： （1）：輸入電壓：+24V （2）：輸出電壓：+9.24V，+29.34V （3）： +9V端紋波：Vpp=84mV，占輸出的比例是0.9% （4）：+27V端紋波：Vpp=540mV，占輸出的比例是1.83% （5）：占空比的波形：（6） ：變壓器最高溫度：42。 6. 總結 U C 3 8 4 3是目前流行的電流型P W M信號發生器，具有精度高、電壓穩定、外圍電路簡單、價格低廉等優點，廣泛應用在輸出電壓范圍是4 . 95 . 1 V、功率為2 060W的小型功率開關電源中。 通過本次的開關電源設計，我加深了書本上對單端反擊開關電源原理的理解，鍛煉了動手的能力，明白了一般電子產品設計的步驟。以前對于CAD制圖軟件以及示波器燈器件使用不是很熟練，但在這