開(kāi)關(guān)電源畢業(yè)論文---反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

1、反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)摘要:先介紹開(kāi)關(guān)電源的概況，然后介紹一種電流控制型PWM控制器UC3843的特點(diǎn)和工作原理，并分析其構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源的整體電路結(jié)構(gòu)和工作原理，最后提出一種基于UC3843的單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞反激式UC3843EMI變壓器1引言隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，進(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入9

2、0年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。2開(kāi)關(guān)電源概述2.1開(kāi)關(guān)電源的產(chǎn)生與發(fā)展隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，特別是微處理器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的開(kāi)發(fā)利用，孕育了電子系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品。顯然，那種體積大而笨重的使用工頻變壓器的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源已經(jīng)過(guò)時(shí)。取而代之的是小型化、重量輕、效率高的隔離式開(kāi)關(guān)電源。隔離式開(kāi)關(guān)電源的核心

3、是一種高頻電源變換電路。它使交流電源高效率地產(chǎn)生一路或多路經(jīng)調(diào)整的穩(wěn)定直流電壓。早在70年代，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成化的開(kāi)關(guān)電源就已被廣泛地應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、彩色電視機(jī)、衛(wèi)星通信設(shè)備、程控交換機(jī)、精密儀表等電子設(shè)備。這是由于開(kāi)關(guān)電源能夠滿足現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)多種電壓和電流的需求。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高度發(fā)展，高反壓快速開(kāi)關(guān)晶體管使無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源迅速實(shí)用化。而半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展又為開(kāi)關(guān)電源控制電路的集成化奠定了基礎(chǔ)，適應(yīng)各

4、類(lèi)開(kāi)關(guān)電源控制要求的集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)運(yùn)而生，其功能不斷完善，集成化水平也不斷提高，外接元件越來(lái)越少，使得開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和調(diào)整工作日益簡(jiǎn)化，成本也不斷下降。目前己形成了各類(lèi)功能完善的集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器系列。近年來(lái)高反壓Mos大功率管的迅速發(fā)展，又將開(kāi)關(guān)電源的工作頻率從20kHz提高到兆Hz，其結(jié)果是使整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的體積更小，重量更輕，效率更高。開(kāi)關(guān)電源的性能價(jià)格比達(dá)到了前所未有的水平，使它在與線性電源的競(jìng)爭(zhēng)中具有先導(dǎo)之勢(shì)。當(dāng)然開(kāi)關(guān)電源能

5、被工業(yè)所接受，首先是它在體積、重量和效率上的優(yōu)勢(shì)。在70年代后期，功率在100w以上的開(kāi)關(guān)電源是有競(jìng)爭(zhēng)力的。到1980年，功率在50w以上就具有競(jìng)爭(zhēng)力了。隨著開(kāi)關(guān)電源性能的改善，到80年代后期，電子設(shè)備的消耗功率在20w以上，就要考慮使用開(kāi)關(guān)電源了。過(guò)去，開(kāi)關(guān)電源在小功率范圍內(nèi)成本較高，但進(jìn)入90年代后，其成本下降非常顯著。當(dāng)然這包括了功率元件，控制元件和磁性元件成本的大幅度下降。此外，能源成本的提高也是促進(jìn)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的因素之一。2.

6、2隔離式高頻開(kāi)關(guān)電源圖2EMIEMC樹(shù)形圖（發(fā)射和敏感度）在開(kāi)關(guān)電源中，主要的EMI騷擾源是功率半導(dǎo)體器件開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的dvdt和didt，因而電磁發(fā)射EME(ElectromagicEmission)[1]通常是寬帶的噪聲信號(hào)，其頻率范圍從開(kāi)關(guān)工作頻率到幾MHz。所以，傳導(dǎo)型電磁環(huán)境（EME）的測(cè)量，正如很多國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定，頻率范圍在0.15～30MHz。設(shè)計(jì)EMI濾波器，就是要對(duì)開(kāi)關(guān)頻率及其高次諧波的噪聲給予足夠的衰減?；谏?/p>

7、述標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下只要考慮將頻率高于150kHz的EME衰減至合理范圍內(nèi)即可。在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域普遍認(rèn)同的低通濾波器概念同樣適用于電力電子裝置中。簡(jiǎn)言之，EMI濾波器設(shè)計(jì)可以理解為要滿足以下要求：1，規(guī)定要求的阻帶頻率和阻帶衰減；（滿足某一特定頻率fstop有需要Hstop的衰減）；2，對(duì)電網(wǎng)頻率低衰減（滿足規(guī)定的通帶頻率和通帶低衰減）；3，低成本。傳導(dǎo)型EMI噪聲包含共模（CM）噪聲和差模(DM)噪聲兩種。共模噪聲存在于所有交流相線(

8、L、N)和共模地(E)之間，其產(chǎn)生來(lái)源被認(rèn)為是兩電氣回路之間絕緣泄漏電流以及電磁場(chǎng)耦合等；差模噪聲存在于交流相線(L、N)之間，產(chǎn)生來(lái)源是脈動(dòng)電流，開(kāi)關(guān)器件的振動(dòng)電流以及二極管的反向恢復(fù)特性。這兩種模式的傳導(dǎo)噪聲來(lái)源不同，傳導(dǎo)途徑也不同，因而共模濾波器和差模濾波器應(yīng)當(dāng)分別設(shè)計(jì)。顯然，針對(duì)兩種不同模式的傳導(dǎo)噪聲，將其分離并分別測(cè)量出實(shí)際水平是十分必要的，這將有利于確定那種模式的噪聲占主要部分，并相應(yīng)地體現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的濾波器設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)參數(shù)

9、優(yōu)化。3.2EMI濾波器設(shè)計(jì)方法CM級(jí)和DM級(jí)都是對(duì)稱(chēng)（平衡）的[1]。從整流橋出來(lái)的噪聲和進(jìn)入LISN的噪聲來(lái)看，效果上等同于兩個(gè)級(jí)聯(lián)的LC濾波器【3】（對(duì)DM和CM噪聲而言）。這種濾波器可以得到良好的高頻衰減。濾波器通常放在輸入整流橋之前，因?yàn)闉V波器在這個(gè)位置可以同時(shí)抑制整流橋二極管產(chǎn)生的噪聲。C8Fuse1L1C3C6GNDC5C9L4GNDL2L5C7L0圖3電源輸入濾波器EMI對(duì)地漏電流Iy=2πFCVc，其中f為電網(wǎng)頻率，V

10、c為Y電容上的壓降，因此C3和C8，C5和C9上的壓降Vc=482=24（V），所以，Cy=Iy2πVcF，為了避免致命電擊的發(fā)生，流入設(shè)備的總電流有效值為0.5mA，這是工業(yè)默認(rèn)的設(shè)計(jì)值，這里取0.3mA作為計(jì)算值，因此，Cy總=Iy2πVcF=0.3104（2π2450）=39.8nF?？紤]到電源的輸入電容如果太大，會(huì)造成電源啟動(dòng)時(shí)有難以預(yù)測(cè)的浪涌大電流，而且考慮到不同頻段的高頻信號(hào)，所以C3和C8均取值為10nF，C5和C9均取值