基于UC3843的反激式开关电源设计【毕业设计+开题报告+文献综述】.docx

1、本科毕业设计开题报告电子信息工程基于 UC3843 的反激式开关电源设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 伴随着计算机和电子技术的高速发展，电子设备的越来越小型化以及低成本化，这促使电源朝着轻、薄、小和高效率的方向发展。上个世纪50 年代，美国宇航局就以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭设 计了开关电源。在将近半个多世纪的发展过程中，开关电源由于具有体积小、重 量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点从而逐渐取代传统技术制造的连续工 作电源， 并在电子整机与设备中得到了广泛的应用。开关电源是采用功率半导体器件作为开关，通过调整开关的占空比控制输出电压，以功率晶体管（GTR）为例，

2、在开关管饱和导通时，集电极和发射集两端 的压降近似零；在开关管截止时，其集电极电流为零。所以它的功耗小，效率可 以高达 70%95% 。由于功耗很小，所以散热器也随之减小。开关型稳压电源是直接对电网电压进行整流，滤波，调整，然后再 由开关调整管来进行稳压， 不需要 电源变压器。而且开关工作频率为几十千赫，滤波电容、电感器的数值很小，所以， 开关电源就具有质量轻、体积小等优点，此外，由于开关电源的功耗小，机内温升较低，提高了电源的稳定性和可靠性。在20 世纪80 年代，计算机已经全面实现了开关电源化，领先完成了计算机的电源换代。在 20 世纪90 年代，开关电源广泛的应用于电子、家电领域，开关电

3、源进入了蓬勃发展时期。到21 世纪初，全世界开关电源的市场规模已经达到了166 亿美元。在我国， 改革开放后，由于通信、家电等领域的迅猛发展，推动了电源市场的发展。预计 中国开关电源市场总额在70 亿元人民币以上。 开关电源的基础是电力电子技术，它运用了功率变换器把电能进行变换，经过变1换的电能就可以满足各种用电的要求。由于其高效节能可以给我们带来巨大的经 济效益，所以得到了社会各方面的重视从而能够得到推广。 开关电源的发展取决于各方面的因素。功率半导体器件与变压器的发展都是开关电源发展的关键。而现在开关电源的发展趋势偏向于小型化、薄型化、轻量 化、高频化：开关电源的体积和重量主要是由磁性元件

4、和电容组件决定的，所以开关电源的小型化，其本质是尽量减小其中储能组件的体积。开关频率在一定范 围里的提高，不仅可以更好的减小电容、电感和变压器的尺寸，还可以抑制各种干 扰 ， 改善整个系统的性能，因此，高频化也是发展的趋势。开关电源的发展一直都和半导体器件及磁性组件等的发展息息相关。因为要 实现高频化， 对相应的半导体器件和高频电磁组件的要求就更高。 发展功率MOS-FET、I GBT这些新型的器件，研发可以用于高频的低损磁性材料，改进磁性组件的结构，提高各种电容的介电常数及降低其等效串联电阻等，都会对开关电 源的发展起到推动作用。总而言之，开关电源技术的发展中，研究降低损耗回路技术与开发新型

5、元器件，两者相互带动，相互促进，推动着开关电源不断的更新 换代。目前，在我国电力电源市场上，大容量电力电源产品的需求迅速提升，开关电源 市场稳步增长。 开关电源是电力电子发展的必然产物， 顺应了时代的发展， 它的出现已经带来了 技术的革新。现在无论是国内还是国外都在发展开关电源， 所以其前景是美好的， 开关电源在一定程度上取代传统电源已经是必然的趋势了。而反激式开关电源属于隔离式开关电源中的一种，反激式是指在变压器原边 导通时副边截止，变压器储能。原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作 状态，一般常规反激式电源单管多，双管的不常见。反激式因其结构简单，省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感

6、，而在中小功率电源中得到广泛的应用， 能在设计电路的过程中为达到最优性价比。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：基本内容：基于 UC3843 的开关电源设计 主要问题：1. UC3843 的芯片资料，各引脚的作用。2. 反激式开关电源的控制原理23. 电路图的绘制4. 基于该课题的论文及书面表达三、研究步骤、方法及措施：1. 通过相关资料的收集、整理，了解反激式电源开关的设计原理2. 了解熟悉 UC3843 的相关芯片资料3. 设计并画出要求的电路图4. 进行软仿真验证5. 整理完成毕业设计 四、参考文献 1 周志敏, 周纪海. 开关电源实用技术- - - 设计与应用 M. 北京: 人民邮电

7、出版社 , 2003. 8. 2 杨旭, 斐云庆, 王兆安. 开关电源技术 M . 北京: 机械工业出版社 , 2004. 1. 3 李峻. 开关集成稳压器控制器的原理及应用 M. 北京: 人民交通出版社 , 1997. 4 王兆安, 黄俊编. 电力电子技术 M. 第四版. 北京: 北京机械工业出版社, 2004. 5 李金伴, 李捷辉, 李捷明编着. 开关电源技术 M. 北京: 化学工业出版社 . 2006. 6 陈坚. 电力电子学 电力电子变换和控制技术 M. 北京: 高等教育出版社, 2002. 7 任国海. 电力电子技术 M. 杭州: 浙江大学出版社 , 2009. 8 杨旭, 裴云庆

8、, 王兆安. 开关稳压电源的设计和应用 M. 北京: 机械工业出版社, 2010. 7 9 李金伴, 李捷辉, 李捷明编着. 开关电源技术 M. 北京: 化学工业出版社. 2006.4毕业设计文献综述电子信息工程基于UC4 3 8 3的反激式开关电源设计前言随着电子技术的飞速发展, 电子电力技术的应用领域变得越来越广泛, 电子设备的种类也越来越多。电子仪器的小型化和低成本化的趋势，令电源开始向更轻、薄、小以及高效率 的方向发展。电子电源是可以对公用电网以及其他电能进行变换和控制, 并提供优质电能的供电设备。它可分为线性电源和开关电源, 当中, 开关电源可以分为 AC- AC电源、DC-DC 电

9、源、AC- DC电源和 DC- AC电源。目前, 我国通讯、家用电器等领域普遍的使用开关电源。开关电源用半导体器件作为开关元件，通过周期性离合开关，控制开关元件的占空比来 调整输出电压，开关电源是直接对电网电压进行整流、滤波，工作频率高，由于采用的电容 和电感都比较小，从而体积较小，而且开关电源的功耗较低，结构简单，因此传统的电源的 应用逐渐被取代开关电源所取代。开关电源的发展使得电力电子器件朝着轻薄化的方向发 展，开关电源有多种拓扑结构，选择合适的拓扑结构和合适的器件，是设计开关电源的重中 之重。本文主要介绍了开关电源的发展与现状, 以及几种开关电路的特点。主题一开关电源的发展与现状：电源产

10、品的应用领域很广泛。据统计, 1999 年, 其全球的市场规模已经突破 166 亿美元。而功率模块电源作为它的一个分支, 在通讯、汽车、电力控制和军事方面占有重要的地位全球市场功率模块的规模从 1999 年的300 亿美元增长到 2004 年的 5 亿美元。在中国, 由于信息、家电领域, 油漆是快速通讯事业的发展， 促进了电源市场的发展。目前, 我国的通信、信息、家用电器等领域, 采用的都是开关电源。其中, 通信电源是增长最快的一部分。程控交换机市场经在多年的发展以后趋于平稳, 而移动通信已成为热点。预测以后中国开关电源市场总额至少在 70 亿元人民币以上, 而且功率模块所占的比例将会越来越大

11、 1 。1955 年科学家研制出了一种利用磁芯的饱和来进行自己振荡的晶体管直流变换器。之后，因这种技术，而发展出来的各种直流变换器取代了过去的换流设备，其变换器中功率晶 体管处于开关工作状态， 成为了最初的开关电源。到了 70 、80 年代， 由于各种新型的晶体管、开关变压器以及开关二极管的相继出现，开关电源得到了飞速的发展，而成为各种电源 中的佼佼者。我国开关电源研制工作起源于 20 世纪 60 年代初期， 到 80 年代中期, 开关电源产品开始推广应用。经过 20 多年的不断发展, 我国的新型功率器件的研发为开关电源的高频化奠定了基础, 而功率M OSFET和I GBT的应用更是使中小功率

12、开关电源工作频率得到了更大的提高。软开关技术的出现, 真正实现了开关电源的高频化, 它不仅可以减少电源的体积和重量, 而且提高了开关电源的效率。目前, 采用软开关技术的国产开关电源, 其效率已达到 93 % 5 。开关电源技术发展的基础是新型半导体器件的研制。只要高性能的碳化硅半导体器件研 制成功, 那将是革命性的影响。还有就是各种变压器和新型电容器等元器件的发展, 也为对电源技术的发展提供助力 2 。开关电源已经向集成化发展。集成化是将各种功用的电路和功率开关器件进行一体化。集成化和模块化使开关电源电路更加简单, 可靠性更高,还减小了电源体积、减轻了重量。开关电源技术是一项系统工程。它的主要

13、技术平台包括主电路拓扑结构、标准 I C 和装臵传统的工艺与成熟的技术的设计、EMC、国际统一的安全指标、计算机仿真以及制造平台、自动在线测试及功能测试, 生产等各种技术的规范化、系列化。而当中, 生产工艺与质量控制的技术平台是其中一个最关键的组成部分。提供的一套完整的质量控制技术包括自动嵌套、 自动插件到最后的组装生产工艺、S MT 以及焊接过程中接头结合的工艺, 在线测试、功能测试和性能以及老化测试等 9 。拓扑结构, 主要以单元与模块化, 积木块的方式组合。零电压零电流软开关技术和同步整流技术已成为一个重要途径，来提高效率。磁材料的先进的设计技术，如可变电压平面磁器 件技术和集成技术，是

14、追求小型化的发展方向 8 。低压、大电流、大功率的需求以及其他的问题给设计者带来了很大的挑战。如何减少损耗、提高效率、提高热交换率，并最终实现 N+1 冗余的热插拨, 以促进合并成一个分布式供的电系统, 是当前主要的课题之一 3 。开关电源的有关技术研究正处于迅速发展阶段。小型化、轻量化和高频化，高效率和高可靠， 低噪声和良好的动态相应等几个方面是开关电源发展的方向 4 。7中国的电力供应市场在未来的几年里、大容量电源产品的快速增长需求, 将使得开关电源市场稳步增长。由于我国能源和环境问题日益凸显, 政府也开始越来越重视， 所以电力行业体制改革是势在必行的; 随着先进的电力电子技术发展， 开关

15、电源在环境节能问题中扮演的角色越来越重要, 高效、大容量的机组已逐渐成为主力，并有效的推动了电源市场的需求, 所以中国的电力供应市场的这个改变方向与国家的宏观政策调控以及电力工业的影响是密 不可分的。受宏观经济政策的影响, 中国电力工业的结构已经开始调整, 小的火力发电机组已经停止, 大的, 高效的生产单位纷纷投入生产。这种结构的变化显著刺激电力行业市场需求对大容量电源, 开关电源市场, 以有效地促进平稳增长。技术的不断进步推动着产品创新。电源产品和电子技术的进步发展是密切相关的。近年 来，伴随电力电子技术的迅速发展，开关电源产品也向高频、高功率密度、高功率因数、高 效率、高可靠性和高智能化发展。“绿色”电源的到来以及模块化电源的问世，为缓解中国 的能源和环境问题带来了巨大的帮助 6 。二开关电源的几种电路特点Buc k 电路是一种非隔离型电路， 即为降压斩波电路。其输出电压V 0 和开关管的占空比D=Ton/T成正比，所以通过改变开关管的占空比可以 控制输出平均电压的大小。由于占空比D=Ton/T总是小于