基于UC3843的反激式开关电源设计毕业设计+开题报告+文献综述文档格式.docx

1、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

2、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

3、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，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、

4、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: 人民邮电出版 社, 2003. 8. 2 杨旭, 斐云庆, 王兆安. 开关电源技术

5、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

6、电子技术 M . 杭州: 浙江大学出版社, 2009. 8 杨旭, 裴云庆, 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 :3毕业设计文献综述基于 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

7、 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 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

8、 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

9、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 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 1

10、999 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4。总 额

11、 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 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

12、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 MOS FET 和 I GBT 的 应 用 更 是 使 中 小 功 率 开 关 电 源 工 作 频

13、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 5 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 % 。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

14、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 技 术 平 台 包 括 主 电 路 拓 扑 结 构 、 标 准 I C 和 装 置 传 统 的 工 艺

15、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 、

16、 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 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

17、、 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 5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

18、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 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

19、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

20、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 V0 和 开 关 管 的 占 空 比 D=Ton

21、/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 1 ， 所 以 V0 总 是 小 于 V1 ， 所 以 此 电 路 称 为 降 压 斩 波 电 路 ， 即 buc k 变 换 器 。B uck 电 路 只 能 达 到 降 压 目 的 ， 所 以 在 任 何 时 间 ， 只 能 输 出 电 压 比 输 入 电 压 低 。 由 于 其 中 没 有 变 压 器 ， 所 以 没 有 输 入 和 输 出 之 间 隔 离 。 B uck 电 路 不 能 用 于 多 路 输 出

22、， 除 非 外 加 个 第 二 级 的 电 压 调 节 器 ， 虽 然 buck 电 路 不 仅 可 以 工 作 在 电 流 连 续 状 态 ， 还 可 以 工 作 在 电 流 断 断 续 续 的 状 态 。B uck 转 换 器 开 关 的 门 极 驱 动 很 麻 烦 ， 但 是 buck 电 路 简 单 ， 因 此 成 本 相 对 较 低 ， 而 且buck 变 换 器 可 以 转 变 一 个 正 的 输 入 为 一 个 负 的 输 出 7 正 激 电 路 是 隔 离 型 电 路 的 一 种 ，它 的 电 压 比 关 系 和 降 压 型 电 路 非 常 相 似 ，仅 有 的 差 别 在 于

23、 变 压 器 的 电 压 比 ， 因 此 正 激 电 路 的 电 压 比 可 以 看 成 是 ， 将 输 入 电 压 U i 按 电 压 比 折 算 至 变 压 器 二 次 侧 后 根 据 降 压 型 电 路 得 到 。 正 激 电 路 导 通 时 输 入 馈 电 给 负 载 ， 截 止 时 L 供 电 给 负 载 ，当 单 管 正 激 时 ，开 关 管 的 电 压 最 大 ，变 压 器 的 利 用 率 不 高（ 仅 适 用 磁 滞 回 线 第 一 象 限 ）， 制 作 上 要 加 反 馈 绕 组 。正 激 电 路 一 般 采 用 电 压 叠 加 的 双 正 激 开 关 电 路 。 当 采 用

24、 双 正 激 时 ， 功 率 增 大 了 一 倍 ，6输 出 频 率 增 加 一 倍 ， 纹 波 及 动 态 响 应 得 到 改 善 ， 开 关 管 耐 压 值 减 半 ， 而 且 取 消 了 反 馈 绕 组 ， 自 身 的 几 个 稳 压 管 构 成 反 馈 路 径 ，降 低 了 变 压 器 的 制 作 工 艺 要 求 。因 此 双 正 激 电 路 广 泛 应 用于 大 功 率 变 换 电 路 中 ， 被 认 为 是 目 前 可 靠 性 较 高 ， 制 作 不 复 杂 的 主 要 电 路 之 一 1 0 反 激 电 路 可 以 看 成 是 将 升 降 压 电 路 中 的 电 感 换 成 变

25、压 器 绕 组 W 1 和 W 2 相 互 耦 合 的 电 感 而 得 到 的 。因 此 它 的 变 压 器 在 工 作 中 总 是 经 历 着 储 能 -放 电 的 过 程 。反 激 型 电 路 的 结 构 最 为 简 单 ，元 器 件 数 少 ，因 此 成 本 较 低 ，广 泛 适 用 于 数 瓦 至 数 十 瓦 的 小 功 率 电 源 中 ，在 各 种 家 电 、计 算 机 设 备 、 工 业 设 备 中 广 泛 使 用 的 小 功 率 开 关 电 源 中 ， 基 本 上 都 采 用 反 激 式 电 路总 结随 着 我 国 电 力 行 业 的 不 断 扩 展 ，开 关 电 源 的 也 不

26、 断 的 在 更 新 换 代 ，更 加 适 应 我 国 的 发 展 要 求 ，向 世 界 靠 拢 。开 关 电 源 有 多 种 拓 扑 结 构 ，常 用 的 是 上 面 所 提 到 的 几 种 ，每 一 种 拓 扑 结 构 都 要 自 己 的 优 势 和 缺 点 ，所 以 只 有 仔 细 分 析 各 种 拓 扑 结 构 ，才 能 决 定 自 己 的 设 计 选 择 哪 种 才 是 最 优 设 计 。参 考 文 献 1 美 ，Ron Le nk 著 ，王 正 仕 、张 军 明 译 . 实 用 开 关 电 源 设 计 M . 北 京 : 人 民 邮 电 出 版 社 . 2006 . 2 叶 慧 贞

27、 , 杨 兴 洲 著 . 新 颖 开 关 稳 压 电 源 M . 北 京 : 国 防 工 业 出 版 社 . 1999 . 3 李 金 伴 , 李 捷 辉 , 李 捷 明 编 著 . 开 关 电 源 技 术 M . 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 . 2006 . 4 王 兆 安 , 黄 俊 主 编 . 电 力 电 子 技 术 M . 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 . 2008 . 5 赵 军 . 开 关 电 源 技 术 发 展 J . 船 电 技 术 ， 2005 ： 5 : 13 16 . 6 李 龙 文 . 开 关 电 源 技 术 的 最 新 进 展 . 2005 -

28、第 四 届 中 国 国 际 科 技 产 业 论 坛 . 7 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 出 版 社 , 2003 . 8 华 东 计 算 技 术 研 究 所 电 源 室 . 晶 体 管 开 关 稳 压 电 源 M . 北 京 : 人 民 邮 电 出 版 社 , 1985 . 9 叶 天 培 著 , 世 界 DC- DC 模 块 电 源 的 发 展 趋 势 J 混 合 微 电 子 技 术 , 2002 . 10 张 小 林 , 冉 建 桥 , 李 贤 云 , 郭 丽 萍 . 我 国 开 关 电 源 发 展

29、 的 思 考 J , 微 电 子 学 , 2004 . 34（ 4 ） : 402 406 .7基于 UC3843 的反激式开关电源设计8摘要开 关 电 源 是 利 用 现 代 电 力 电 子 技 术 ，控 制 开 关 开 通 和 关 断 的 时 间 比 率 ，维 持 稳 定 输 出 电 压 的 一 种 电 源 ， 开 关 电 源 一 般 由 脉 冲 宽 度 调 制 （ PWM） 控 制 I C 和 MOS FET 构 成 。 开 关 式 与 线 性 的 电 源 比 较 ，两 者 的 成 本 都 是 伴 随 输 出 功 率 的 增 加 而 增 长 ，只 不 过 两 者 的 增 长 速 率 并 不 相 同 。线 性 电 源 的 成 本 在 某 一 输 出 功 率 点 上 ，反 而 高 于 开 关 电 源 ，随 着 电 力 电 子 技 术 的 不 断 的 发 展 与 创 新 ，使 得 开 关 电 源 技 术 不 断 地 革 新 ，这 一 成 本 的 反 转 点 慢 慢 向 低 输 出 电