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基于UC3842的多路输出电压型开关电源设计 (2)

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代号分类号10701TN6学号密级1040421995公开题（中、英文）目基于UC3842的多路输出电压型开关电源设计Design of Multi-outputVoltage Switching PowerSupplyBased onUC3842作者姓名学科门类提交论文日期二○一三年一月西安电子科技大学硕士研究生学位论文基于UC3842的多路输出电压型开关电源设计Design of Multi-output V oltage Switching Power SupplyBased on UC3842张召朋工学导西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

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本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。

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同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。

本人签名：导师签名：摘要摘要开关电源的应用越来越广泛，而人们对电源性能的要求越来越高，提高电源的工作效率、功率因数，降低谐波分量等越来越受到重视。

论文以某项目为背景、以提高性能为出发点，研究设计高精度、电压型、多路输出开关电源。

本文设计了一种基于UC3842的多路输出电压型开关电源，完成了开关电源的系统设计；实现了相关功能模块电路的详细设计，并详细分析了各个模块的工作原理与功能，包括EMI滤波、整流电路、功率因数校正、箝位电路、芯片外围电路、高频变压器、缓冲回路、反馈回路、输出滤波电路、保护电路等；变压器一次侧加入有源功率因数校正电路，使网侧电流能够很好的跟踪输入电压，功率因数有较大提高；合理选择器件，系统地计算了电路和器件参数，给出了电路设计图；采用saber软件进行了仿真，得到电路的工作性能参数。

仿真分析表明，开关电源各路输出误差分别为2%（±5V），1%（±12V），工作效率达到85%以上，功率因数为0.91以上。

电源各指标均满足设计要求。

关键字：开关电源AbstractAbstractWith the increasingly widespread applications of switching power supply, the requirements of power performance are higher and higher, the improvement of power efficiency and power factor, and the reduce of harmonic component attract more and more attention. The paper, based on the background of a project and the starting point of improving performance, designs a high-precision multiple-output voltage switching power supply.A multiple-output voltage switching power supply which is based on UC3842 is designed in this essay, the design of switching power supply system is accomplished; the design of function module circuit is achieved, and the working principle and function of the various modules, including EMI filter, rectifier circuit, power factor correction circuit, the clamp circuit, chip peripheral circuit, high-frequency transformer, snubber circuit, the feedback loop, the output filter circuit, protection circuit and etc. are analyzed; the active power factor correction circuit is added in the transformer primary side, so the input voltage can be well tracked by the grid-side current , and power factor can be greatly improved; the devices are reasonably chosen , the circuit and device parameters are systematically calculated, and the map of circuit design is given; saber software is applied to simulate, and circuit performance parameters are deserved.From the analysis of simulation, it is can be seen that the errors of each output of the switching power supply are 2% (±5V), 1% (±12V), the efficiency is over 85%. The indicators have reached the designated requirements, work stably, perform well, meet the designated requirements.Key words: Switching power supplySaber simulation基于UC3842的多路输出电压型开关电源设计3.4.5计算初级电流峰值和有效值 (23)3.4.6计算初级电感量 (24)3.4.7计算初级和次级绕组圈数 (24)3.4.8核算临界电感量 (25)3.4.9计算初级和次级线径 (25)3.4.10核算变压器磁芯气隙 (26)3.5功率开关管的选择 (27)3.5.1 MOFET的主要参数 (27)3.5.2 MOSFET的选择 (27)3.6钳位电路 (28)3.6.1箝位电路分析 (28)3.6.2漏感抑制 (30)3.6.3 RCD箝位电路 (30)3.7缓冲回路设计 (31)3.8控制芯片及外围电路 (32)3.8.1 UC3842的功能分析 (32)3.8.2 UC3842外围电路设计 (33)3.9反馈电路设计 (34)3.9.1TL431 (34)3.9.2光耦合器 (36)3.9.3光耦反馈电路 (37)3.9.4参数计算 (38)3.10输出滤波电路 (39)3.10.1三端集成稳压器 (39)3.10.2输出滤波电路 (40)3.10.3输出滤波电容计算 (40)3.11整体电路 (42)3.12本章小结 (43)第四章仿真分析 (45)4.1仿真电路设计 (45)4.2结果分析 (45)4.2.1占空比分析 (45)4.2.2漏极电压波形 (46)4.2.3偏置电路输出波形 (47)4.2.4输出电压波形 (47)目录4.2.5功率因数校正 (47)4.2.6谐波分量分析 (49)4.3本章小结 (49)第五章总结 (51)致谢 (53)参考文献 (55)1第一章绪论第一章绪论1.1课题研究的背景及意义电源是各种电子、电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分。

随着电力电子技术的发展，电子信息技术领域里电子设备的广泛应用，这些设备对电源的要求也越来越高。

传统的线性稳压电源已经无法再满足当前的使用要求。

线性稳压电源是指电压调整功能的器件始终工作在线性放大区的一种直流稳压电源。

这种稳压电源发展的最早、它的应用也最广泛。

但是线性稳压电源的体积比较大，效率也比较低，可靠性也差，操作使用也不方便，并且没有很好的自我保护能力。

这就迫切需要对电源进行创新与研究。

开关电源是采用开关变换技术，利用自动控制技术来稳定输出，并加有各种保护控制电路的电源开关变换电路，是进行交流/直流（AC/DC）、直流/直流（DC/DC）、直流/交流（DC/AC）变换的装置。

开关电源与传统的线性稳压电源相比较就有了以下优点：1、它的效率比较高，损耗也非常小。

开关电源的开关管一直工作在开关状态，截止期间开关元件漏极电流极小，因此功率损耗非常小而效率又非常高，通常开关电源的效率可达 80%～90%以上。

2、稳压范围宽。

开关电源的电压调整作用是通过对直流电压进行脉宽调整而实现的，所以线性控制区域比较大。

在输入电压发生较大波动时，电源依然保持很好的稳定性。

3、体积小，重量轻。

开关电源将输入的交流电压直接整流再进行PWM控制，这样就可以省去笨重的电源变压器，使开关电源的体积大大的缩小，而重量也因此大大的减轻。

4、安全可靠。

开关电源一般都具有多种辅助电路，用来实现电源的自我保护功能，使其安全可靠的工作。

正因为开关电源有着多方面的优点，同时考虑本课题的实际应用要求，本文设计了一款四路独立输出的电压型开关电源，研究重点是提高开关电源的功率因数、消除高次谐波的干扰。

课题来源于某科研项目，具有较好的应用价值和工程应用前景。

1.2国内外开关电源研究现状自从上世纪的 50 年代开始，美国宇航局把小型的重量轻的电源搭载到火箭电2 基于UC3842的多路输出电压型开关电源设计源以来，在 50 多年发展的过程中，由传统的技术制造的相控稳压电源逐步被新型的开关电源取代，并在电子整机设备中广泛的被应用。

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基于UC3842开关稳压电源的设计

基于UC3842开关稳压电源的设计

基于UC3842开关稳压电源的设计1．总体设计方案论证开关电源由隔离变压器、整流滤波和DC―DC变换网络组成。

设计的关键是DC～DC 变换器，它包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器等所有功率器件和控制模块，而控制模块的设计又是DC～DC 的核心，一般DC―DC变换的控制模块使用PWM 调制的专用芯片，如TL494，UC3842 等。

芯片内部集成了振荡器(由外接电阻电容来决定频率)，误差比较器，PWM 调制器等，有的甚至有保护电路和驱动电路。

在此情况下用集成芯片外加少量的电路即可构成开关电源，稳定性能较好，控制简单，芯片功耗几乎可以忽略不计，且成本低。

过流保护可以使用电流取样电阻串接在负载上。

当取样的电流超过指定的范围，立即切断负载，或者降低输出电压，然后过一段时间再自动启动，接上负载，由继电器来控制负载的连通性。

同时用A／D 采样，经过单片机处理后显示当前输出电流和电压。

还扩展了键盘来实现电压步进和预置，设置蜂鸣器实现过流时报警。

2．单元电路模块设计开关稳压电源系统框图如图一所示2．1 整流滤波电路设计整流滤波电路如图二，在开机瞬间，滤波电容等效为短路，可串接0．1Ω限流电阻保护整流桥。

此设计最大输出功率72 瓦特，电网电压低到15V 输入时(整流后可达到18V)，加上最不利效率为70％，则输入端功率经计算为102W，整流滤波后输出的电流约5．6A，取6A 电流。

用普通整流二极管不能满足要求，故用承受电流较大的硅桥。

为达到可以接受的纹波系数，滤波电容的容值需要较大。

考虑到其它无用功耗，取P=102W，经计算C≈30000uF，这时候纹波系数低至2．5％，但电容体积太大，DC―DC变换级对纹波系数的要求可以降低，取10000uF，纹波约8％，可以满足要求。

大电容滤波还需并接瓷片电容，来抑制尖峰电压。

uc3842

uc3842

基于UC3842 的多输出开关电源设计刘俊1 楚君2 郭照南1 王玲3（1.湖南工程学院电气与信息工程系湖南湘潭4111012.湘潭大学信息工程学院湖南湘潭4111053.湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 )摘要：本文阐述了一种基于UC3842 PWM 控制器的新型多路输出反激式开关电源电路的设计。

该设计详细给出了变压器、漏感消除电路、启动电路以及电压电流反馈电路的设计过程。

实验结果表明该电源性能优良。

作为电机控制的电源模块，具有很高的应用价值。

关键词：电流型PWM；UC3842；反激式开关电源中图分类号：TN492 文献标志码：BDesign of Multi-output Switching Power Supply based on UC3842LIU Jun1, CHU Jun2, GUO Zhao-nan1, WANG Ling3（1.Hunan Institute of Engineering Department of Electricaland Information Engineering，Xiangtan,411101,china2. College of Information Engineering, Xiangtan University,Xiangtan,411105,China3. College of Electric and Information Engineering,HunanUniversity,Changsha,410082,China）Abstract:The design of a new multi-output switching power supply based on UC3842 is proposed in this paper. The design of transformer, leakage inductance elimination circuit, start circuit and voltage and current feedback circuit is introduced in detail. Experiment results show that the power supply has good performance.It can be used for motor control as a power module and has better application value.Key words: current PWM; UC3842; flyback switch power0 引言近年来，随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源朝着高频化，集成化的方向发展，开关电源已经得到广泛的应用。

基于UC3842芯片的多功能开关电源设计

基于UC3842芯片的多功能开关电源设计

ｈ ｓｔ ｅ ａ ｖａ ｔ ｇ ｓｏ ｉ ｈ ｒ ｇ ａ ｉ ｎ ｒ ｔ ｆｖ ｌａ ｅ ａ ｄ ｌ ａ ， ｍ ａ ｌ ｏｌ ｍｅ ａ ｄ ｌｇ ｔｗｅ ｇ ． ａ ｈ ｄ ｎ ａ ｅ ｆｈ ｇ ｅ ｕｌｔｏ ａ ｅ ｏ ｏ ｔ ｇ ｎ ｏ ｄ ｓ ｌ ｖ ｕ ｎ ｉ ｈ ｉ ｈｔ Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｔ ｈ ｎ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ＵＣ３ ４ ； ｕ ｓ ｄ ｈ ｍｏ ｕ ａ ｉ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ； ｃ ８ ２ ｐ ｌｅ ｗｉ ｔ ｄ ｌ ｔｏ ｏ ｔｏ ｌ ｒ ｉｏ ａ ｅ ｕ ｐ ｔ
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Ｕ ３ ４ 芯 片工作 原理及该 电源 的工作过程 ，设计 中加入 了转换 电路，增大 了输入 电压 的范 围，采 ， ）耦 Ｃ８２ Ｌ 匕 ｝ ｊ 和三端可编程并联稳压二极管 Ｔ ４ １ Ｌ ３ 实现 了输入输出电气 隔离和实时反馈控 制 占空比， 出各路相互隔 离， 输 并对输 出电路进行 了设置，使得输 出电压可调且稳 定。实验结果表 明，该 电源 具有 电压 整率和 负载 整率高 、体积小 、质量小等优 点。 关键词 ：开关 电源 ；Ｕ ３４ Ｃ ８ ２芯片；Ｐ Ｍ 制器 ；输 出隔离 Ｗ控 中图分类号：Ｔ ６ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号： １０ — ｌ５ ２ １） ６ ０ ２ — ３ Ｍ ４ ０ ７ ３ ７ （０ ２ ０ — ０ ６ ０
基于UC3842的开关稳压电源的设计

基于UC3842的开关稳压电源的设计

xx大学毕业设计（论文）基于UC3842的开关稳压电源的设计摘要随着电力电子技术的发展以及创新，使得开关电源这一项技术也在不断地发展与创新，由于这一成本反转点日益向低输出电力端的移动，为开关电源提供了广阔的发展空间。

电源设备用以实现电能变换和功率传递，是各种电子设备正常工作的基础，而高频高效小型开关电源又是开关电源发展的必然趋势，在通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域得到了越来越多的广泛应用。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。

线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。

设计论文主要是利用一种性能优良的电流控制型脉宽调制器UC3842。

假如由于某种原因使输出电压升高时，脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后的平均值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然。

UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作20～80W小功率开关电源。

关键词：开关电源；UC3842；脉宽调制xx 基于UC3842的开关稳压电源的设计AbstractAlong with the Power electronic technology development and innovation,it make that technology Switching power supply is always in the way of developing and innovating, whit the cost of inversion points increasingly to the low output power end mobile,make the Switch power supply provide a broad space for development.Power equipment used to achieve the power conversion and power transmission，which is basic to the various electronic devices working normally,and the high frequency and high efficient small switching power supply is an inevitable development trend,which is used more and more in communications,militaryequipment,transportacilities,instrumentation,insustrial equipment,household appliances and other ares.Switching power supply use the Modern electronic technology to control the turn-on and turn-off time ratio,maintain the stability of the output voltage of Power supply.Switching power supply used by Pulse width modulation(PWM)Control IC and MOSFET. Switching power supply and Linear power comparison,they are cost's as the Output Power increases,But their growth is different.Linear power supply costs in Certain output power point,is higher than Switching power supply.This point is called Cost inversion point.Design thesis is mainly using a kind of high performance current control Pulse width modulation UC3842.If some reasons make the output voltage rise,Pulse width modulator can change the drive signal pulse width,the Duty ratio D,the chopper after the average voltage drop,to achieve the goal of stabilizing voltage,The reverse is also true.UC3842 Can directly drive MOSFET,IGBT and so on.Suitable for the production of 20～80W Small power switch power supply.Key Words：Switching power supply，UC3842，Pulse width modulationxx大学毕业设计（论文）目录基于UC3842的开关稳压电源的设计 (I)摘要 (I)目录 (III)插入图表 (V)引言 (VI)第1章绪论 (1)1.1课题背景与意义 (1)1.2课题研究历程与现状 (1)1.3本课题的研究内容与目标 (2)第2章开关电源的基本工作原理与电路结构 (3)2.1开关电源概述 (3)2.1.1开关电源的工作原理 (3)2.1.2 开关电源的组成 (5)2.1.3 开关电源的特点 (5)2.2 DC-DC变换电路拓扑概述 (7)2.2.1 单端反激式电压变换器 (7)2.2.2 推挽式电压变换器 (7)2.2.3 单端正激式电压变换器 (8)2.2.4 半桥变换器 (9)2.2.5 全桥变换器 (9)第3章高频变压器设计 (11)3.1 “黑箱”预先估计 (11)3.2 设计反激式变压器 (11)第4章控制单元的选择 (14)4.1 UC3842的简介 (14)4.1.1 UC3842的封装形式 (14)4.1.2 UC3842内部电路框图介绍 (14)4.1.3 UC3842的工作原理 (15)xx 基于UC3842的开关稳压电源的设计4.1.4 UC3842功能介绍 (16)4.2UC3842外围电路设计 (17)4.2.1工作频率设计 (17)第5章开关电源设计 (18)5.1 开关器件的选择 (18)5.1.1 开关器件的特征 (18)5.1.2 器件TL431 (18)5.1.3 电力二极管 (19)5.1.4 光耦PC817 (20)5.2 启动电路和PWM脉冲控制驱动电路 (22)5.2.1启动电路设计 (22)5.2.2 PWM脉冲控制驱动电路设计 (22)5.3 输入滤波电路 (23)5.4 输出滤波电路的设计 (23)5.4.1输出滤波电容的设计 (23)5.4.2死区电阻的设计 (24)5.5 过流保护电路 (25)5.6 电压反馈电路 (25)5.7开关电源总电路图及工作过程分析 (27)5.7.1工作过程与原理分析 (27)结论与展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A外文文献与译文 (32)A.1 英文原文 (32)A.2译文 (34)附录B AWG导线规格表 (36)xx大学毕业设计（论文）插入图表图2-1 开关电源电路框图 (3)图2-2 开关电源的工作原理 (4)图2-3 开关电源工作波形 (4)图2-4 开关电源的基本组成 (5)图2-5 开关型稳压电源的原理电路 (5)图2-6 单端反激式电压变换电路 (7)图2-7 推挽式电压变换电路 (8)图2-8 单端正激式电压变换电路 (8)图2-9 半桥变换电路 (9)图2-10 全桥变换电路 (9)图4-1 UC3842外形图和管脚排列图 (14)图4-2 UC3842内部电路框图 (15)图4-3 RT和振荡频率的关系曲线 (16)图4-4 输出静区时间和振荡频率的关系曲线 (16)图5-1 TL431的引脚 (19)图5-2 TL431的功能模块示意图 (19)图5-3 PC817的内部结构 (20)图5-4 PC817集射电压Vce与正向电流If的关系 (21)图5-5 与TL431配合的电源反馈电路 (21)图5-6 启动和启动和PWM脉冲控制驱动电路 (22)图5-7 输入滤波电路 (23)图5-8 输出滤波电路 (24)图5-9 电压反馈回路 (26)图5-10 开关电源总电路图 (27)xx 基于UC3842的开关稳压电源的设计引言电源在一个典型系统中担当者非常重要的角色。