100W单端正激开关电源

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：100W单端正激开关电源设计

院（系）：电气工程学院

专业班级：电气104

学号： 100303132

学生姓名：张宁

指导教师：（签字）

起止时间：

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院 教研室：电气

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号

104 学生姓名 专业班级 设计题目 100W 单端正激开关电源设计

课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数

实现功能

为实验室电子设备供6~24V 可调直流电源，以取代低效率的线性稳压电源，减小电源的体积和重量及成本。

设计任务与要求

1、方案的经济技术论证。

2、整流电路设计。

3、逆变电路设计。

4、确定高频变压器变比及容量

5、输出整流滤波电路设计

6、通过计算选择器件的具体型号。

7、驱动电路设计或选择。

8、绘制相关电路图。

9、完成4000字左右的设计说明书。

技术参数

1、输入电压单相170 ~ 260V 。

2、输入交流电频率45~65HZ 。

3、输出直流电压6~24V 可调。

4、输出直流电流4A 。5最大功率：100W 。6、稳压精度：±1％

进度计划 第1天：集中学习；第2天：收集资料；方案论证；第3天：输入整流及滤波电路设计；第4天：逆变电路设计；第5天：确定高频变压器变比及容量；第6天：输出整流滤波电路设计；第7天：控制电路设计；第8天：模拟实验或matlab 仿真；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩

指导教师评语及成绩

平时： 论文质量： 答辩：

总成绩： 指导教师签字：

年 月 日

摘要

电源设备用以实现电能变换和功率传递，是各种电子设备正常工作的基础，而高频高效小型开关电源又是开关电源发展的必然趋势，在通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域得到了越来越多的广泛应用。

本论文来源于S3C2410嵌入式综合信息平台开发项目，其目标是为综合信息平台提供可靠的电源保证。

在深入研究分析各种开关电源原理和特点的基础上，根据项目的指标要求，论文设计了一种单端正激式高频多路输出开关电源。该开关电源的特点是以单端正激式为主拓扑，以电流型控制芯片UC3842和高频变压器为核心，采用EMI滤波器、MOSFET、输出滤波电路、采样反馈通道等主要元器件和电路模块，实现了四路稳定输出。

论文所设计的开关电源输入为市电220V交流，输出电压为12V直流电压，开关频率为250KHZ。论文采用面积乘积法(AP)，确定了高频变压器的原副边形式以及铁芯材料的选择，设计了输出电路、系统补偿器以及启动电路和EMI滤波电路。

论文采用仿真软件，对所设计的单端正激式高频开关电源电路系统进行全面仿真，仿真结果表明：该开关电源的输出电压调整特性、负载调整率、输出纹波、动态响应、温度变化等均满足了项目的指标要求，并且具有良好的过载、短路保护特性和波形特性，各项技术指标能够达到信息平台的供电要求。

关键词：高频开关电源；单端正激式; 变压器

目录

第1章绪论 (1)

1.1电力电子技术概况 (1)

1.2本文设计内容 (1)

第2章开关电源电路设计 (2)

2.1100W单端正激开关电源总体设计方案 (2)

2.2具体电路设计 (3)

2.2.1 主电路设计 (3)

2.2.2 控制设计 (6)

2.2.3 输出电路设计 (12)

2.3元器件型号选择 (14)

2.4系统调试或仿真、数据分析 (18)

第3章课程设计总结 (21)

参考文献 (22)

第1章绪论

1.1电力电子技术概况

电源技术是实用性极强的技术，服务于各行各业、各个领域的各式各样的负载，它们的性能特点以及采用的技术方法千差万别，因此，研究电源技术具有丰富的内涵和外延。是我国科学技术发展必不可少的重要组成部分。

上世纪八十年代，由于线性电源在成本和价格上比开关占有绝对优势，国内高频开关电源只在个人计算机、电视机等若干类设备上得到应用。之后，由于开关电源在重量、体积、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有显著减少，而且对整机多项指标有良好影响，因此它的应用得到广泛推广。近年来许多领域，例如邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多应用开关电源，取得了显著效益。究其原因，是新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新的软件（五新）不断地出现并应用到开关电源的缘故。

1.2本文设计内容

本文详细讨论和分析了单端正激式开关电源和电源管理芯片UC3842的基本原理；重点分析了高频变压器的设计方法并采用面积乘积法设计了本电源中的高频变压器；全面掌握开关电源的设计流程，设计出一个完整的开关电源电路原理图；采用仿真软件对设计电路进行了全面的仿真验证。本文的结构安排如下：

第一章绪论

第二章100W单端正激开关电源电路设计

第三章课程设计总结

第2章开关电源电路设计

2.1 100W单端正激开关电源总体设计方案

图2.1所示是开关电源电路的典型结构，它主要由整流滤波电路、DC/DC变换电路、开关占空比控制电路以及取样比较电路等模块构成。

前级整流滤波电路用来消除来自电网的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散，并将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。变换器是开关电源的关键部分，它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。输出整流滤波电路将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。取样电路和开关占空比控制电路通过检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大，调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。

图2.1开关电源典型结构

开关电源的基本工作原理：输入交流电（市电）首先经过整流滤波电路形成直流V S，该直流电V。再经过通、断状态。如图2.2(a)所示波形V。控制的电子开关电路后，变换成脉冲状态交流电V0'（图2.2(b)），V0'再经电感、电容等储能元件构成的整流滤波电路平滑后，输出直流

电V0（图2.2(c)）。显然，输出直流V0的大小取决于脉冲状交流电V0'的有效值大小（成正比），而V0'的有效值又与开关的导通占空比D＝T ON/T（其中T=T ON+T OFF）成正比。此外，通过取样比较电路中的取样电阻R1和R2对输出电压V0取样，并使之与基准电压V REF进行比较，若取样电压高于V REF，则比较电路输出V e减小，取样控制占空比控制电路，使T ON/T下降，从而使V0下降；若取