開關(guān)電源試卷 設(shè)計題完全版課件

設(shè)計題1輸入電壓：AC110/220V；輸入電壓變動范圍：90～240V；

控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關(guān)頻率的選擇決定了變換器的特性。開關(guān)頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態(tài)響應(yīng)也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關(guān)損耗、門極驅(qū)動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數(shù)設(shè)計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數(shù)對線路的影響程度難以預(yù)料，整個電路的穩(wěn)定性、運行特性以及系統(tǒng)的調(diào)試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85kHz。2.電路結(jié)構(gòu)的選擇

小功率開關(guān)電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低。與單端反激式電路相比，單端正激式電路開關(guān)電流小，輸出紋波小，更容易適應(yīng)高頻化。用電流型PWM控制芯片UC3842構(gòu)成的單端正激式開關(guān)電源的主電路如圖6-1所示。圖6-1單端正激式開關(guān)電源的主電路3.元件設(shè)計

1)變壓器和輸出電感的設(shè)計

依據(jù)UC3842應(yīng)用方式，選定定時電阻RT＝1.8kΩ，定時電容CT＝10μF。確定開關(guān)頻率f＝85kHz，周期T＝

11.8μs。

設(shè)計單端控制開關(guān)電源時，一般占空比D最大不超過0.5，這里選擇D＝0.5，則

TON=T×D=5.9μs (6-1)根據(jù)電源規(guī)格、輸出功率、開關(guān)頻率選擇PQ26/25磁芯，磁芯截面積S＝1.13cm2，磁路有效長度l＝6.4cm，飽和磁通密度BS＝0.4T。取變壓器最大工作磁感應(yīng)強度Bmax＝BS/3≈0.133T，則電感系數(shù)A為(6-2)變壓器原邊線圈匝數(shù)N1為(6-3)式中，Ui為最小直流輸入電壓。交流輸入電壓的最小值約為90V,Ui＝90×≈127V，得出N1＝49.9匝，取50匝。原邊線圈電感L＝AN12＝11.1mH。

副邊線圈匝數(shù)為(6-4)式中，UDF為整流二極管V1上的壓降；UL為輸出電感L上的壓降。取UDF+UL＝0.7V，代入式(6-4)，得N2＝10匝。副邊線圈電感為

L2=N22AL=444μH (6-5)所需繞組導(dǎo)線截面積為0.354/4＝0.0885mm2，選用截面積為0.09621mm2的導(dǎo)線(f0.41mm)。

取輸出電感的電流變化量ΔIL＝0.2Io＝0.5A，則輸出電感為(6-8)式中,U2為副邊線圈最小電壓。計算得(6-9)取UDF＝0.5V，Uo＝3V，代入式(6-8)可得L＝140μH。根據(jù)輸出電感上的電流IL＝Io，所需繞組導(dǎo)線截面積應(yīng)為2.5/4＝0.625mm2，故選擇截面積為0.6362mm2導(dǎo)線

(f0.96mm)。2)開關(guān)管、整流二極管和續(xù)流二極管的選擇

由于開關(guān)管斷開時原邊線圈N1兩端的感應(yīng)電動勢限制到eL≈300V，交流輸入電壓經(jīng)全波整流、電容濾波后，直流輸入電壓的最大值

(6-10)所以整流二極管所承受的最高反向電壓為(6-11)續(xù)流二極管所承受的最高反向電壓為(6-12)設(shè)計題2輸入電壓：AC85～265V，50Hz；圖6-8120W/24V開關(guān)穩(wěn)壓電源原理圖1)器件的選擇

根據(jù)設(shè)計要求選擇TOP系列的TOP248Y作為開關(guān)器件。由于TOP248Y工作在輸出功率的上限，電流設(shè)定在最大值，因此將TOP248Y的X端直接與源極相連。而過壓值設(shè)定在DC450V，若輸入電壓超過此值，則TOP248Y將自行關(guān)斷，直到輸入電壓恢復(fù)正常值時，TOP248Y自行恢復(fù)啟動。頻率選擇端F也與源極直接相連，此時開關(guān)工作頻率設(shè)定在130kHz。2)脈沖變壓器的設(shè)計要求

脈沖變壓器的初級電感Lm中的電流與電壓的關(guān)系為(6-14)式中,ULm為初級電感兩端的電壓；τ為開關(guān)脈沖寬度。脈沖變壓器的初級電感值在300～3000μH之間，輸出功率大的情況應(yīng)取下限，反之則取上限。變壓器初級電感值不能太小，否則會造成TOP248Y中的功率MOSFET的漏極電流太大，使開關(guān)損耗增加，同時易造成過流保護動作，使電源難以啟動。同樣，初級電感值也不能太大，否則不能滿足輸出功率的要求。將Uimax＝375V，Uo＝24V，Dmin代入式(6-17)，得到脈沖變壓器的變比為n≈4。此時脈沖變壓器的初級勵磁電流為

(6-18)此值遠小于TOP248Y的漏極電流7.2A。電源次級整流管在輸出電壓較低的情況下，采用肖特基二極管以減小二極管的損耗。當輸出電壓較高時，則需要采用快恢復(fù)二極管；當開關(guān)頻率較高時，應(yīng)采用超快恢復(fù)二極管作整流管，以減小其反向電流對初級的影響。濾波電容C7的容量應(yīng)滿足輸出電壓紋波的要求，L1及C9應(yīng)能有效地濾除開關(guān)過程所產(chǎn)生的高頻噪聲干擾。4)反饋電路的設(shè)計

圖6-8所示電路的反饋電路采用光電耦合器和可調(diào)式三端穩(wěn)壓器VS2以及R10、R11、R6組成