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开关电源设计经典实例
 开关电源是应用于广泛领域的一种电力电子装置。它具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点,在小功率范围内基本取代了线性电源,并迅速想大功率范围推进,在很大程度上取代了晶闸管相控整流电源。可以说,开关电源技术是目前中小功率直流电能变换装置的主流技术。

本文首先描述了开关电源的发展,对目前出现的几种典型的开关电源技术作了归纳总结和分析比较,在此基础上指出了开关电源技术的发展状况和开关电源产品的发展趋势。并且对开关电源的发展史、应用范围、主电路的选择、控制方法作了简要的介绍。在设计中主要采用了脉宽调制(PWM)、全桥整流、自锁保护等技术,应用了控制芯片 UC3842 做为 PWM 控制芯片,对变压器次级线圈采用堆叠式绕法,改进光耦反馈电路的选择,使电路能达到所需基本要求同时,力求稳定、高效。
开关电源的发展趋势
目前开关电源以小型,轻量和高效率的特点被广泛应用于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。市场上的开关电源中,用 MOS 管制成的 300-500KHZ电源早已经实用化,其频率可以进一步提高。但是频率的提高会产生浪涌或噪声,这样不仅影响周围的电子设备,还会大大降低电源本身的可靠性。所以如何抑制高频噪声现在也是开关电源的一个研究方向。 
开关电源的未来可以概括为以下四个方面:
1)小型化、薄型化、轻量化、高频化
开关电源的体积、重量主要是由储能元件(磁性元件和电容)决定的,因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积;在一定范围内,开关频率的提高,不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸,而且还能够抑制干扰,改善系统的动态性能。因此,高频化是开关电源的主要发展方向。
2)高可靠性
开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍,因此提高了可靠性。从寿命角度出发,电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以,要从设计方面着眼,尽可能使用较少的器件,提高集成度。这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题,也增加了保护等功能,简化了电路,提高了平均无故障时间。
3)低噪声
开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化,噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术,在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以,尽可能地降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。
4)采用计算机辅助设计和控制
采用 CAA CDD 技术设计最新变换拓扑和最佳参数,使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机检测和控制,可构成多功能监控系统,可以实时检测、记录并自动报警等。开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。高频化的实现,需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展功率MOSFETIGBT 等新型高速器件,开发高频用的低损磁性材料,改进磁元件的结构及设计方法,提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等,对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。
1.5  本文的设计要求

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,将交流电经过整流、变压,从而产生所需要的一组或多组直流电压。本设计采用正激式变压器, 在输入电压变化范围85~265V 内、50HZ,输出电压 12V;最大输出电流为 4A;电压调整率≤2%;纹波电压(峰-峰值)≤120mV(最低输入电压下,满载);效率≥80%
2   
开关电源的工作原理
2.1   
开关电源的基本构成
2.1 为开关电源电路的基本构成,它包括整流滤波电路,DC-DC 控制器,
开关占空比控制器及取样比较电路等模块。 

 

 

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