开关电源变换器

开关电源变换器

毕业设计

摘要

本论文设计部分分为四部分：

首先对开关变换器进行了概述，叙述了电力电子技术领域中功率变换器的发展，对开关电源和直流变换器进行了分类，概述了功率变换器的基本知识。

其次论述了单端反激变换器的工作原理，分析了其三种工作状态

最后总结了单端反激变换器的优缺点。

接下来介绍了按照一定要求设计制作一台200Ｗ、有三路不同电压及功率输出的开关电源的设计过程，以及如何具体计算各个元计得参数。

最后简述了所设计电源的一些技术性能指标。

关键词: 开关变换器, 开关电源, 输出性能,脉宽调制器,UC3842,反激式

Abstract

This paper is divided into four parts of the design

First of a switching converter overview describes the power of electronic power converter technology development, and direct current power converter to switch the classification of power converter outlined the basic knowledge.

Then ends with a single anti-violent converter work theory, the analysis of its three working condition Finally summed up the advantages and disadvantages of single-anti-violent converter.

Next introduced in the production of a certain design requirements Taiwan 200W, three different routes V oltage and power output switching power supply design process, and how a specific calculation of the various parameters of dollars.

Best designed power outlined some of the technical performance indicators.

KEY WORDS:Switching Power Supply,Pulse，Width Modulation,Flyback,

Switching converter,Export performance,UC3842

目录

1 概述 (1)

1.1 开关电源的分类 (2)

1.2直流变换器的分类 (2)

1.3基本功率变换器 (4)

1.4对直流开关电源的要求 (6)

1.5直流开关电源的发展 (7)

2 单端反激式开关电源原理 (9)

2.1 磁化电流临界状态 (10)

2.2 磁化电流不连续状态 (11)

2.3 磁化电流连续状态 (12)

3 开关电源的设计 (15)

3.1 设计要求 (15)

3.2 电路设计 (17)

3.2.1 脉宽调制器的选择 (17)

3.2.2 AC220V-DC28.5V主电路的设计 (20)

4电路输出性能测试 (30)

4.1 AC220V-DC28.5一路输出性能 (30)

4.2 8V 2.5A一路输出性能 (31)

4.3 24V/2A一路输出性能 (32)

4.4 5V/5A一路输出性能 (33)

5 总结 (35)

致谢 (36)

参考文献 (37)

1 概述

近年来，电力电子技术在应用领域迅速发展，作为电力电子技术的一个重要分支，开关电源也不断向着高效率、高可靠性、低成本、小型化方向发展。开关电源领域的发展主要依赖于两个方面：一个是功率器件的发展，高耐压、大电流的高速功率器件不断在市场上推出，给设计者在器件的选择上提供了很大方便；另一个是开关变换器拓扑结构的发展完善，控制方法的改进，以及新型控制芯片的出现。

随着电子技术的不断发展，集成化的开关电源已广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。

电源有如人体的心脏，是所有电设备的动力。标志电源特性的参数有功率、电压、频率、噪声、及带载时参数的变化等，在同一参数要求下，又有体积、重量、形态、效率、可靠性等指标。

众所周知，要使电能的产生、输送和利用达到最佳状态，必须对电能的各项参数进行调节和控制，而电力电子技术（功率变换技术）正是把电能的各项参数（电压，电流，频率，相数和相位）进行变换的技术。它分为四大类：

（1）AC/DC变换器（整流器），是将交流电转换为直流电的电能变换器；

（2）DC/AC变换器（逆变器），是将直流电转换为交流电的电能变换器，是交流开关电源和不间断电源UPS的主要部件；

（3）DC/DC变换器（斩波器），它是将一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器，是直流开关电源的主要部件：

（4）AC/AC变换器（若频率相同称为交流控制器，若频率不同称为变频器），是将一种频率的交流电直接转换为另一种恒定频率或可变频率的交流电，或是将变频交流电直接转换为恒频交流电的电能变换器。这四种变换器可以是单向变换的，也可以是双向变换的。单向电能变换器只

能将电能从一个方向输入，经变换后从另一个方向输出，而双向电能变换器可实现电能的双向流动。

1.1 开关电源的分类

广义地说，凡用功率半导体器件作为开关，将一种电源形态转变成为另一种形态的主电路都叫做开关变换器电路：转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节的则称为开关电源（Switching Power Supply）。开关电源分交流和直流两类：输出交流的开关电源一般来说大多数作USP 使用；直流开关电源包括DC/DC和AC/DC两种，是利用功率半导体器件的开关特性进行功率的变换和调节。

开关电源的调整管工作在开关状态，功率损耗小，效率可高达70％－95％，稳压器体积小、重量轻，调整管功率损耗较小，散热器也随之减小。此外，开关频率工作在几十kHz或更高，滤波电感、电容可用较小数值的元件，允许的环境温度也可以大大提高。但是，由于调整元件的控制电路比较复杂，输出的纹波电压较高，瞬态响应较差，所以开关电源的应用也受到一定限制。

开关电源主要组成部分是DC/DC变换器，它类似于“斩波”（chop）作用，用一个半导体功率器件作为开关，使带有滤波器（L或／和C）的负载线路与直流电压一会相接，一会断开，则负载上也得到另一个直流电压。

开关变换器可分为脉宽调制式（Pulse Width Modulation ）．频率调制式（Frequency Modulation）和调频、调宽相结合的混合调制式，其中脉宽调制PWM变换器因工作原理简单、易于控制、稳定性高而一直处于主导地位。

1.2 直流变换器的分类

直流变换器按输入与输出间是否有电气隔离可分为两类：没有电气隔