隔离式开关电源 毕业论文
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毕业论文之隔离式开关电源序言可以说，有电器的地方就有电源。
所有的电子设备都离不开可靠的电源为其供电。
随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。
显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。
取而代之的是隔离式开关型稳压电源,它的优越性表现在:小型化、重量轻、体积小、功耗小、稳压范围宽、安全可靠、效率高。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它可以使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
在电子技术不断发展的今天，直流稳压电源的应用领域非常广泛。
大多数电子设备的直流供电方法都是将交流电源经过整流、滤波、变压、稳压等变换为所需的直流电压，也就是说,它可以为各种电路器件提供符合一定技术指标的直流电源。
由于开关电源体积小、重量轻、变换效率高。
因此，广泛应用于计算机、通信设备、控制装置及家用电器等电子设备中.电源是电子设备的核心，其质量的好坏直接影响整个电子设备的可靠性,电子设备的故障60%来自电源。
目前，各国正在努力开发新器件、新材料。
进一步提高效率、缩小体积、降低价格，以解决开关电源面临的新课题，即环境适配性，包括噪声与谐波等的电磁适配性，同人类之间的安全适配性等。
开关电源主要分为交流/直流（ AC/DC）与直流/直流（DC/DC）两大类。
无论是AC/DC还是DC/DC变换器都是朝着模块化方向发展，其特点是：可用模块电源组成分布式电源系统；可以设计成 N+1 冗余电源系统，从而提高可靠性；可以做成插入式，实现热更换，从而在运行中出现故障时，可以高速更换块件，无需技术熟练工人；还可以在电源系统建成后，根据发展需要不断扩充容量；多台模块并联可以实现大功率电源系统等。
第1章隔离式开关电源简介本章对隔离式开关电源的基本知识进行了介绍。
主要内容包括：隔离式开关电源的产生与发展方向、开关电源的技术指标以及开关电源的基本类型。
1.1 隔离式开关电源的产生与发展方向可以说，有电器的地方就有电源。
所有的电子设备都离不开可靠的电源为其供电。
随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。
显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。
取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
在电子技术特别是计算机技术发展的今天，直流稳压电源的应用领域非常广泛，它是各种电子设备所不可缺少的重要组成部分。
稳压电源就像人体的心脏，它在电子设备中能不断的为各种电路器件提供符合一定技术指标的直流电源。
开关电源体积小、重量轻、变换效率高。
因此，广泛应用于计算机、通信设备、控制装置及家用电器等电子设备中。
目前，各国正在努力开发新器件、新材料以及改进装连方法，进一步提高效率、缩小体积、降低价格，以解决开关电源面临的新课题，即环境适配性，包括噪声与谐波等的电磁适配性，同人类之间的安全适配性等。
开关电源主要分为交流/直流（ AC/DC）与直流/直流（DC/DC）两大类。
无论是 AC/DC还是DC/DC变换器都是朝着模块化方向发展，其特点是：可用模块电源组成分布式电源系统；可以设计成 N+1 冗余电源系统，从而提高可靠性；可以做成插入式，实现热更换，从而在运行中出现故障时，可以高速更换块件，无需技术熟练工人；还可以在电源系统建成后，根据发展需要不断扩充容量；多台模块并联可以实现大功率电源系统等。
隔离式开关电源发展方向：1)输入电压通用2)要求附加备用电池3)扩大电压输出范围4)提高输入侧功率因子5)普遍要求安全，具有过压保护功能以及抗电磁干扰等6)分布式结构增多，高频化和高频功率密度化，高可靠性以及低噪声1.2 隔离式开关电源的技术指标作为电子设备电源的要求是轻、薄、小和省电，而开关电源具有这些特点。
因此，它在电子设备中应用越来越广泛，但电源的要求随电子设备不同而异，都有不同的技术指标。
作为开关电源的技术指标有通用事项，包括电源名称，适用规格等。
首先是安全规格，有关开关电源各国都有相应的安全规格，例如：国际规格为 IEC950、IEC65；亚洲为电器用品管理法（日本）；欧洲统一规格为 EN60-950、EN60065 等。
有关EMI的规格：日本为VCC1 1 类、2 类；美国为 FC-CP15J A类,B 类；德国为VDE0871A类、B类；国际上为CISPR PUB11、PUB12。
电器技术指标还有输入与输出条件、附属功能等。
机械结构为外形、安装和冷却条件等。
环境条件有温度、湿度、振动和冲击等。
其它条件有噪声规定、可靠性等。
1、输入技术指标作为开关电源的技术指标有输入电源相数、额定输入电压及电压的变化范围、频率、额定输入电流等。
输入电源一般为单相2线制和单相3线制，还有单相3线制和3相4线制等。
输入电源的额定电压因各国或地区不同而异，我国为220V及380V，输入电压的变化范围一般为±10%,加上配线路径及各国的具体情况，输入电压的变化范围多为-15%--+10%。
工作频率为50HZ或60HZ，在频率变化范围不影响开关电源的特性时多半为48HZ─63HZ。
开关电源最大输入电流是表示输入电压为下限值时,输出电压及电流为上限值时的输入电流。
额定输入电流是在输入电压及输出电压、电流为额定值时的电流。
开关电源的输入平波方式是电容输入方式，有较大的峰值电流，要考虑电流的波峰系数以及功率因子的规定。
电压瞬时跌落或瞬时断电时，在额定输出电压与电流条件下规定的输入电压是额定输入电压。
瞬时断电有10ms与20ms，若使用时按规定瞬时断电，多数情况下不会有问题。
在输入的下限，输出保持时间变得很短，但100%输出时，在较低额定输入条件下，使用上问题也不大。
在规定的时间间隔内对输入电压进行通断时，输出电流达到稳定状态之前流经的最大瞬时电流为冲击电流。
对于开关电源是输入电源接同时与其后输出电压上升时流经的电流，这由输入开关的承受能力所限，峰值一般为30A-50A。
一般情况下，当输入电源跌落与瞬时断电时，防止冲击电流的功能不能动作。
另外，用热敏电阻只能防止冷激活时的冲击电流，由于每隔几十秒通断时防止功能不能动作，因此，也要规定通断的重复时间。
效率是指输入输出为额定值时，其输出功率与输入有效功率随之比值。
效率随输出电压、电流与输出电路及开关方式不同而异，多为70%-80%。
并随输入与输出的条件而变化。
因此，要注意电子设备的散热条件等。
2、输出技术指标输出端的直流电压的公称值称为额定输出电压，对于其公称电压规定有精度与纹波系数等。
额定输出电流是指输出端供给负载的最大平均电流。
根据电子设备的不同，多数输出电源中某路输出电流增大，另路输出电流就得减小，保持总的输出电流不变。
市售的开关电源产品为其使用通用性，多是在初级侧允许功率范围以内增大次级侧各路输出功率。
稳压精度也称为输出电压精度或电压调整率，输出电压变动有多种原因，例如：1、静态输入电压的变动2、静态负载的变动3、初始特性的变动4、经时特性的变动5、环境温度的变动6、动态输入电压的变动7、动态负载的变动。
输出电压可调范围是指在保证电压稳定的精度条件下，由外部可能调整的输出电压范围，一般为±5%或±10%。
条件是输入电压的下限时输出电压的最大值，以及输入电压的上限值时输出电压的最小值。
若由电子设备的结构决定负载电流时，输出电流的变动范围则是电流变动较小的负载、感性负载等冲击电流较大的脉冲负载的电流变动范围。
纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量，用峰—峰值表示，一般为输出电压的0.5%以内。
噪声是输出端呈现的除纹波以外频率的分量，也用峰—峰值表示，一般为输出电压的1%，也包括与纹波没有明确区分的部分，规定是纹波与噪声总合值，多数场合是规定纹波噪声综合的情况，为输出电压的2%以内。
1.3 隔离式开关电源的基本类型DC/DC变换器的基本类型如表1-1所示：表1-1 隔离式开关电源的分类第2章隔离式开关电源的系统设计本章主要讨论开关电源的系统设计。
主要内容包括：开关电源的系统框图，工作原理，开关电源PWM脉冲集成控制器IC的内部结构和工作时序，显示器开关电源各模块电路动作分析。
2.1 隔离式开关电源的系统框架本次设计系统为显示器隔离式开关电源，它有以下一些特点：此类开关电源有六路输出电压：63.5V、44V、10V、6.5V、9.8V、-8.5V。
标称输出功率为70W。
主变换电路为MOSFETS单管它励变换电路。
驱动及控制电路采用PWM脉冲集成控制器芯片UC3842实现。
此外系统还设置有主开关电路过流保护和过压保护。
其系统框图如下图2—1所示：本次设计的隔离式开关电源由以上各部分环节组成。
220V交流电经过浪涌电流限制及输入滤波电路、桥式整流、平滑滤波后加到主变换开关电路。
在驱动电路的作用下,主变换电路的开关反复的通断,通过变压器的耦合作用将能量从初级向次级传递,次级的感应电流经过高频整流及滤波和稳压后输出。
为了得到稳定的输出,本次设计从输出端引入了反馈环节,构成死循环控制。
从输出端电压取样经光电耦合器件将反馈信号输入误差放大器,其输出经电流检测比较器比较后输出,控制PWM调制器输出脉冲的占空比,去驱动开关管。
其中PWM调制器、电流检测比较器、误差放大器集成在PWM控制器UC3842中。
另外,电流取样电路能够限制流过开关的电流。
过压保护电路能够对输出电压进行过压保护。
隔离式开关电源原理图如下图2-2所示:SMPS(Switching Mode Power Supply)是通过控制开关时间来控制变压器初级向次级传输能量的多少,实现输出端电压和电流大小的调节和控制。
220V电压经过整流和滤波后,一路到控制电路提供UC3842的工作电压；一路到主变换电路。
UC3842正常工作后输出的脉冲控制MOSFETS管的通断,变压器的原边流过脉动电流,在变压器的各组副边感应出同频率的脉冲电压,此脉冲电压经过半波整流,平滑滤波后输出各组稳压直流,提供给显示器的各部分电路。
此外,从开关管引入到UC3842的反馈起限流作用,从输出稳压直流引人的反馈起稳压保护作用。
2.2 隔离式开关电源的模块介绍2.2.1 作为开关使用的功率MOSFET管1. 基本的MOSFET管定义尽管场效应管(FET)在各种电路中已经应用多年,但是金属-氧化物的半导体场效应管(MOSFETS)未被广泛地应用到电源设计中。
MOSFET管的性能远远超过开关电源对器件的要求,它的工作频率超过20kHz,可以达到100kHz到200kHz,完全超过了双极晶体管工作频率的限制。
