開關(guān)電源畢業(yè)論文---反激式開關(guān)電源設(shè)計

1、反激式開關(guān)電源設(shè)計摘要:先介紹開關(guān)電源的概況，然后介紹一種電流控制型PWM控制器UC3843的特點和工作原理，并分析其構(gòu)成開關(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的單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計方法。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)備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入9

2、0年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。2開關(guān)電源概述2.1開關(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)體存儲器的開發(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)過時。取而代之的是小型化、重量輕、效率高的隔離式開關(guān)電源。隔離式開關(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，集成化的開關(guān)電源就已被廣泛地應(yīng)用于電子計算機、彩色電視機、衛(wèi)星通信設(shè)備、程控交換機、精密儀表等電子設(shè)備。這是由于開關(guān)電源能夠滿足現(xiàn)代電子設(shè)備對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，高反壓快速開關(guān)晶體管使無工頻變壓器的開關(guān)電源迅速實用化。而半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展又為開關(guān)電源控制電路的集成化奠定了基礎(chǔ)，適應(yīng)各

4、類開關(guān)電源控制要求的集成開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)運而生，其功能不斷完善，集成化水平也不斷提高，外接元件越來越少，使得開關(guān)電源的設(shè)計、生產(chǎn)和調(diào)整工作日益簡化，成本也不斷下降。目前己形成了各類功能完善的集成開關(guān)穩(wěn)壓器系列。近年來高反壓Mos大功率管的迅速發(fā)展，又將開關(guān)電源的工作頻率從20kHz提高到兆Hz，其結(jié)果是使整個開關(guān)電源的體積更小，重量更輕，效率更高。開關(guān)電源的性能價格比達到了前所未有的水平，使它在與線性電源的競爭中具有先導(dǎo)之勢。當然開關(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。在70年代后期，功率在100w以上的開關(guān)電源是有競爭力的。到1980年，功率在50w以上就具有競爭力了。隨著開關(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，就要考慮使用開關(guān)電源了。過去，開關(guān)電源在小功率范圍內(nèi)成本較高，但進入90年代后，其成本下降非常顯著。當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開關(guān)電源發(fā)展的因素之一。2.

6、2隔離式高頻開關(guān)電源圖2EMIEMC樹形圖（發(fā)射和敏感度）在開關(guān)電源中，主要的EMI騷擾源是功率半導(dǎo)體器件開關(guān)動作產(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，其頻率范圍從開關(guān)工作頻率到幾MHz。所以，傳導(dǎo)型電磁環(huán)境（EME）的測量，正如很多國際和國家標準所規(guī)定，頻率范圍在0.15～30MHz。設(shè)計EMI濾波器，就是要對開關(guān)頻率及其高次諧波的噪聲給予足夠的衰減?；谏?/p>

7、述標準，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)字信號處理領(lǐng)域普遍認同的低通濾波器概念同樣適用于電力電子裝置中。簡言之，EMI濾波器設(shè)計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)生來源被認為是兩電氣回路之間絕緣泄漏電流以及電磁場耦合等；差模噪聲存在于交流相線(L、N)之間，產(chǎn)生來源是脈動電流，開關(guān)器件的振動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)當分別設(shè)計。顯然，針對兩種不同模式的傳導(dǎo)噪聲，將其分離并分別測量出實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)在對應(yīng)的濾波器設(shè)計過程中，實現(xiàn)參數(shù)

9、優(yōu)化。3.2EMI濾波器設(shè)計方法CM級和DM級都是對稱（平衡）的[1]。從整流橋出來的噪聲和進入LISN的噪聲來看，效果上等同于兩個級聯(lián)的LC濾波器【3】（對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，因為濾波器在這個位置可以同時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)默認的設(shè)計值，這里取0.3mA作為計算值，因此，Cy總=Iy2πVcF=0.3104（2π2450）=39.8nF?？紤]到電源的輸入電容如果太大，會造成電源啟動時有難以預(yù)測的浪涌大電流，而且考慮到不同頻段的高頻信號，所以C3和C8均取值為10nF，C5和C9均取值