12V10A开关电源设计论文Word文档下载推荐.doc

1、专 业电子信息工程技术学生人数胡虎（3）指导教师谢树林职 称教授课题内容：（现状简介；重点要解决的问题）开关电源是直流电源中的一种，被誉为高效节能型电源，它能将一种直流电压变换成另外一种或几种直流电压, 由于其工作频率高、体积小、重量轻，现已成为直流稳压电源的主流产品。 开关电源主要有主电路、控制电路、检测电路、辅助电源等组成。它是通过电路控制开关管进行高速的导通与截止，将直流电转化为高频的交流电提供给变压器进行变压、再整流，从而产生所需要的一组或多组直流电压。本设计采用反激式变压器，在输入电压220V、50HZ、电压变化范围+15%-20%条件下，输出电压可调范围为+12V；最大输出电流为1

2、0A；电压调整率2%（输入电压220V变化范围+15%-20%下，满载）；纹波电压（峰-峰值）5mV（最低输入电压下，满载）；效率85%（输出电压12V、输入电压220V下，满载）；此次开关电源设计重点要解决输出电压精度、输出效率、输出纹波等参数问题，使各个参数达到设计要求。 课题的准备情况及对学生的要求：课题来源于实际应用，学生在校期间经过五个学期系统学习，具备模拟电子、数字电子、开关电源、电力电子、变压器、电子测量等方面的知识与实践技能，通过几门专业课的课程实训，已具备了一定的资料查找、简单产品的设计与制作能力，通过参加全国大学生电子设计大赛，进一步了解电子产品从设计、制作、调试等过程。在

3、指导老师的帮助下，学生有能力完成这一课题。 学生应完成资料收集、电路设计、PCB板设计、论文撰写、毕业答辩等环节。课题内容性质设计或制作、产品开发、营销策划、市场调研、财务分析、信息处理、其他课题来源性质结合教师科研课题/ 教师收集的结合生产实际的课题/ 学生自立课题/结合顶岗实习课题实习地点及时间校内 专业教研室意见： 签名： 月 日系主任意见： 签名： 温州职业技术学院毕业综合实践开题报告 姓 名： 胡虎 学 号： 09034106 专 业： 电子信息工程技术 课题名称： 开关电源的设计（12V/10A） 指导教师： 谢树林 2010年12月 20日本课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的

4、解决方案 意义：开关电源是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止。将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变换，从而产生所需要的一组或多组电压。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多。所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热，成本很低。 现状：目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的kHz、用MOSFET制成的kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就

5、要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。 需解决的问题： 这次毕业设计中将用到UC3842集成，所以需解决对正激式UC3842开关电源故障分析。解决方案：在对正激式UC3842开关电源故障分析中我们往往不容易检查出问题的所在。以下是易出现的故障问题：1、通电后没有输出电压2、开机后烧毁保险管或场三极管3、开关电源的损耗大，效率低4、变压器的漏感大，温度高5、开关电源的输出电压随输入电压和负载的大小而变化6、开关电源通电后输出电压、电流正常，而用手摸IC1封装时输出电流、电压下降，手放开后又恢复正常7、通电后，电路好像工作在30Khz以下，有时能听到电路发出轻微的咝咝声8、瞬态

6、抑制器VDz通电后不久发生过热9、输出电压不稳定，调节输入电压时，输出也跟着变动10、输出电流达4.2A时还未出现保护所以根据上面罗列出的故障问题我们可以从中逐一排查。指导教师意见：指导教师： 年 月 日专业教研室审查意见： 教研室负责人： 年 月 日 课 题 摘 要随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的

7、工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务，信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。本次设计采用典型的反激式开关电源结构设计形式，以UC3842作为控制核心器件，运用脉宽调制的基本原理，并采用辅助电源供电方式为其供电，有利于增大主电源的输出功率。采用场效应管作为开关器件，其导通和截止速度很快，导通损耗小，这就为开关电源的高效性提供保障。同时，电路中辅以过压过流保护电路，为系统的安全工作提供保障，本电路注意改善负载调整率,降低了电磁串扰，达到绿色环保的目的。输出电压可调，使其可适用于不同场合。关键词

8、高频变压器 场效应管 反激式变换器 脉宽调制目次1 引言12 系统方案选择和论证22.1 设计要求22.2系统基本方案22.3方案选择和论证32.3.1 主电路方案32.3.2 主电路功率模块62.3.3 控制电路的选择82.3.3 系统方案确定93 系统设计与实现103.1系统硬件的基本组成103.2 主要单元的电路设计103.2.1 主要电路部分电路设计103.2.2 控制回路单元的设计154 主要元件介绍174.1 光电耦合器174.2肖特基二极管184.3 基准电压194.4 UC3842介绍20结 论22致谢23参考文献24附录一 元器件清单25附录二 总原理图26附录三 PCB板图

9、271 引言电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是生产电的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠性等指标。我们用的电，一般都需经过转换才能适合使用的需要，例如交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率变换为小功率等。按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转化为直流；AC/AC称为交流变交流，即为改变频率；DC/AC称为逆变；DC/DC为直流变交流后再变为直流。为了达到转换的目的，电源变换的方法是多样的。 自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，将一种电源形态转换

10、成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳压输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源（Switching Power Supply）。2 系统方案选择和论证2.1 设计要求在电压220V、50HZ，电压变化范围+15% -20%条件下：（1） 输出电压可调范围： +12V（2） 最大输出电流： 10A2.2系统基本方案 开关电源通常由：输入电路、功率转换、输出电路、控制电路、频率振荡发生器五大部分组成。如下图所示：正激式变换器低通滤 波一次整 流电子开 关高频变压 器二次整 流平滑滤 波采样输 出基准电 压比较器放 大误 差脉冲驱 动脉 冲调 制直流输出V0功率转换输入电路输

11、出电路控制电路频率振动发声器图2-1开关电源系统框架图2.3方案选择和论证2.3.1 主电路方案根据高频变换器的工作方式，可分为正激式和反激式等多种。高频变换器工作时是利用一功率开关器件的高速通断，从而使变换器进行能量传输。当功率开关器件导通时，变换器进行能量传输，称为正激式；反之，即电子开关截止时，变换器进行能量传输，称为反激式。方案一：采用正激式变换器开关电源正激式变换器开关电源输出电压的瞬态控制特性和输出电压负载特性，相对来说比较好，因此，工作比较稳定，输出电压不容易产生抖动，在一些对输出电压参数要求比较高的场合，经常使用。图2-2正激式变换器工作原理图正激式变换器开关电源工作原理：所谓

12、正激式变换器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。图2-2是正激式变换器开关电源的简单工作原理图，图2-2中Ui是开关电源的输入电压，T是高频变压器，K是控制开关，L是储能滤波电感，C是储能滤波电容，D2是续流二极管，D3是削反峰二极管，R是负载电阻。需要特别注意的是高频变压器初、次级线圈的同名端。如果把高频变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反，图2-2就不再是正激式变换器开关电源了。正激式变换器开关电源有一个最大的缺点，就是在控制开关K关断的瞬间开关高频变压器的初、次线圈绕组都会产生很高的反电动势，这个反电动势是由流过变压器初线圈绕组的励磁电流存储的磁能量产生的。因此，在图2-2中，为了防止在控制开关K关断瞬间产生反电动势击穿开关器件，在开关电源变换器中增加一个反电动势能量吸收反馈线圈N3绕组，以及增加了一个削反峰二极管D3。方案二：采用反激式变换器开关电源反激式变换器开关电源工作原理比较简单，输出电压控制范围比较大，因此，在一般电器设备中应用广泛。所谓反激式变换器开关电源，是指当变换器的初级线圈被直