开关电源课程设计.docx

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1、得分评卷老师哈尔滨远东理工学院开关电源课程设计题目：惠普笔记本电脑电源适配器姓名：谢树升分院:机电工程学院专业：电气工程及其自化学号：14160228二O一七年九月八日本文介绍了惠普笔记本电脑电源适配器的系列工作原理、程序流程、元器件的选择等。随着开关电源在计算机、仪涔通信、航空航天、仪潺仪表及家用电器等方面的广泛应用，人们时其需求日益增长，并且对电源的效率、体积、重量及牢靠性等方面提出r更高的要求。开关电源以其效率高、体枳小、全量轻等优势在很多方面渐渐取代了效率低、又笨重的线性电源。电力电子技术的发展，特殊是大功率器件IGBT和MOSFET的快速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，

2、使其具有高稔定性和而性价比等特性。开关电源技术的主要用途之一是为信息产业服务。信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。开关电源的高频变换电路形式很多，常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式,本论文是基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统的设计关健词：开关电源半桥全桥推挽高频变压器AbstractTinspaperdescribesaseriesofworkingprincip1.esofIIPnoubookpoweradapter.Programf1.ow,componentse1.ection,etc.WiIhtheswitchin

3、gpowersupp1.yincomputers,inst11mcnts,communications,aerospace.Widerangeofequipment,suchasinstrumentationandhouseho1.dapp1.iances.DemandIbrpeop1.eisgrowing.Andthepowerefficiency,vo1.ume,weightandre1.iabi1.ityofthehigherrequirements.Switchingpowersupp1.yhastheadvantagesofhighefficiency,sma1.1.size,1.i

4、ghtweight.inmanyways,theinefficientandCUmberSOme1.inearpowersourceisbeingrep1.acedgradua1.1.y.Deve1.opmentofpowere1.ectronictechno1.ogy.Especia1.1.ytherapiddeve1.opmentofhigh-powerdevicesIGBTandMOSFET.Increase(heoperatingfrequencyoftheswitchingpowersupp1.ytoafair1.yhigh1.eve1.Ithasecharacteristicsof

5、highstabi1.ityandhighperformancepriceratio.Oneofthemainusesofswitchingpowersupp1.ytechno1.ogyistoservetheinformationindusty.Thedeve1.opmentofintb11na1.iontechno1.ogyhasputforwardhigherrequirementsforPoWersupp1.y(ec.T1.mspromotingthedeve1.opmentofswitchingpowersupp1.ytechno1.ogy.Therearcmanyhighfrequ

6、encyconversioncircuitsinswitchingpowersupp1.y.Thecommonconversioncircuitsinc1.udepush-pu1.1.,fu1.1.bridge,ha1.fbridge,sing1.eendedforwardandsing1.eendedf1.yback.ThisthesisisbasedonchipUC3842designofsma1.1.powerhigh-frequencyswitchingpowersupp1.ysystem.Keywords:wi1.chingpowersupp1.yha1.fbridgefu1.1.b

7、ridgepush-pu1.1.highfrequencytransformer目录摘要2Abstract3目录4前言5第一部分设计要求6一、设计目的6二、系统要求6三、功能描述7其次部分系统设计方案9第三部分开关电源主电路的设计及参数计算12一、主电路的选型12二、变压器设计计算12三、开关器件的选择15第四部分开关电源限制电路的设计19一、限制电路的组成19二、PWM集成限制器的选择19四、限制电路的整体设计21总结22参考文献23附录A电路图24开关电源是利用现代电力电子技术，限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(PIff1.)限制IC和

8、MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎全部的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不行缺少的一种电源方式。开关电源的发展方向是高频、高牢靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化.由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元罂件，特殊是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提施在高频率和较大破通密度(BS)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SNT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开

9、关电源的轻、小、薄.开关电源的高领化就必定对传统的Y开关技术进行创新，实现ZVS,ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高牢靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以削减器件的应力，使得产品的牢靠性大大提育.第一部分设计要求一、设计目的适配器是将220V沟通电压转变为19V的直流电压，输出电流为3A220V沟通电压经D2整流，C1.波波得到300V直流电压。该电压一路经开关变压器TI的1、2脚绕组加到场效应开关管QI(K2543)的D极,另路经R1.降压后得到约17Y启动电压给ICI(KA3842)脚供电，并从IC1.内部基准电压

10、发生器产生5V基准电压从第脚输出。此时其内部振荡器起振，从第脚输出调宽脉冲叫)，驱动开关管Q1.,使其工作在开关状态。QI的D极输出电流在开关变压器TI初级绕组上产生感应电压,经磁芯相合到T1.次级,在次级、脚绕组上产牛的感应电压经肖特基二极管Q2、电容C4整流港波后得到19V直流电压输出。为保证输出电压稳定,输出端由RI3、R14对19V输出电压进行误差取样,取样电压由三喘可调分流基准IC3(T1.431)进行比较和误差放大,再驱动光电耦合器IC2(PC817),将误差电压耦合放大后送到ICI(KA3842)第脚内部，通过内部PRY电路变更第脚输出脉冲的宽度，使Q1.的开关时间发生变更，从而

11、达到调整输出电用的目的。经过这样个反馈限制过程后，最终使输出电压稳定在19V上。该电路中还设有几路过压过流爱护：开关变压罂初级绕组第、脚的感应电压经D4、C2整流波波后得到约17V电压送至ICI第脚，用以维持IC1.正常工作(30OY电压经R4降压供应脚的电压因电流较小只作为启动电压1.当某种缘由引起输出电压上升时,该路电压也将上升,当该电压上升至22V以上时，稳压二极管DI将反向击穿，导致IC1.第脚过流爱护端的电压上升至IV以上，此时IC内部将关断第脚的脉冲输出,使电路停止工作，达到过压爱护的目的。当某种缘由使开关管Q1.电流过大时，Q1.的S极所接过流取样电阻R8两端电压将上升,当该电压

12、上升至使IC1.第(3)脚电压高于IV时,也将切BHe1.第脚输出.起到过流受护作用。开关管Q1.的D极所接的RIO、C8、D6组成尖峰汲取回路,对Q1.截止期间T1.的、脚绕组上产生的尖峰感应脉冲进行汲取，防止QI被击穿。二、系统要求设计内容：(1)开关电源主电路的设计及参数计算。(主电路的选型、变压器设计计和、开关落件及整流二极管、戏波电容的计算等)（2）开关电源限制电路的设计。（限制电路组成、限制模式的选择、PWM集成限制器的选择、限制电路的整体设计）（3）画出完整的主电路原理图和限制电路原理图设计要求：（1）在整个设计中要留意培育敏捷运用所学的电力电子技术学问和创建性的思维方式以及创建

13、实力，要求具体电路方案的选择必需有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必需在检索、阅读及分析探讨大量的相关文献的基础上，经过剖析、提斑，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并绐出这些问题的解决方法和自CI的探讨体会。设计报告最终给出设计中所查阅的参考文献最少不能少r5篇）。（2）在整个设计中要留意培育独立分析和独立解决问题的实力，要求学生在老师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、限制电路等具体的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。（3）课程设计封面为学校统一要

14、求.要求图表规范，文字通映.逻辑性强.三、功能描述1：压敏电阻，其功能是当外界电压过高时，压敏电阻阻值快速变得很小，与压敏电限串联的保险丝被熔断，从而爱护其它电路不被烧坏.2：保险丝，规格为2.5A/250V,当电路中的电流过大时，保险丝会熔断以爱护其它元件。3：电感线圈（乂称扼流圈），主要功能是降低电磁干扰。4：整流桥，规格为D3SB.作用是把220V沟通电变为直流电。5：滤波电容，规格为180uF400V,作用是滤除直流电中的沟通纹波.使电路工作更牢靠。6：运放IC（集成电路），爱护电路、电压调整的选要组成部分。7：温度探头，用于探测电源适配器的内部温度，当温度高于某设定值时（不同品牌的电

15、源适配器，其设定的温度阀值略有不同），爱护电路会切断适配器的电压输出，从而爱护适配器不受损坏。8：大功率开关管，是开关电源中的核心元件之一，开关电源能“一开一关”地工作，开关管功不行没。9：开关变压器，开关电源中的核心元件之一。10：次级整流管，功能是把低压沟通电变为低压直流电。在IBH的电源适配器中，整流管往往是由两个大功率并联工作的，以获得较大的电流输出。11：次级波波电容，规格为820uF25V,共有两个，起滤除低压直流电中的纹波的作用。除上述元件外，电路板上还有可调电位罂及其它阻容元件。他激式开关电源由集成限制器以少量外用元器件与MOSFET构成,不仅电路结构精筒，而且大幅提高了开关电源的牢苑性和稔用性，使得他激式开关电源有了极大的发展。现在全部由市电供应的Ae-DC设备几乎全部采纳变压器耦合性开关电源，也称为隔离性开关电源。通电后，CPU经由接插件J201的19、21脚送入高电平，因J20I的7脚为+5V(来自于主控板)，VT主2与VnO3均导通。其中，VT1.o2导通，经光耦SSRIO1.(3SF21)给双向可控硅VTKn(BCR5KM)供应触发信号使其导通：市电一线经离压管YD2半波整流开关限制器、R1.限流，为IC1.供应部分电压，二次绕组的输出电压经共阴极肖特基二极管滤波推流之后产生平滑的+19.5Y的电压.电阻和电容构成汲取网络，发光二极管1.E