单管正激式开关稳压电源的设计

1、本科毕业论文单管正激开关电源的设计 单管冲击式开关稳压电源的设计摘要稳压电源种类繁多，其中正激式开关电源以其电路简单可靠、抗过载能力强、元器件少、易于集成、不易饱和、能提供多路隔离输出等优点，在中小电源领域得到广泛应用。为了保证电路的稳定性和可靠性，本设计采用隔离电路，其中主电路采用单正激变换器，主要由一个高频变压器和一个开关管组成，主要功能是处理电能。本文分析了由PWM脉宽调制芯片UC3844构成的开关电源整体结构电路，并以UC3844为主芯片控制功率MOS管P60NF06的导通和关断。UC3844的启动电压由三端稳压器LM7818的输出提供，采样反馈电路基于TL431和光电耦合器PC817

2、，输入滤波电路和输出整流滤波电路主要由电容组成。而且可以消除输入干扰和输出纹波电压，使系统更加稳定可靠，从而完成单管正激开关电源的设计。关键词:开关电源，正激变换器，PMW，UC3844目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _RefHeading_Toc24816 摘 要 HYPERLINK l _RefHeading_Toc7755 Abstract HYPERLINK l _RefHeading_Toc29431 第一章 引 言1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28780 1.1 开关电源的国外发展概况1 HYPERLINK l _RefHeadi

3、ng_Toc30423 1.2 课题研究的目的和意义1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24565 1.3课题研究的主要容2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24242 第二章 正激式开关电源总体方案的设计3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc29787 2.1开关电源变换电路的选择3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14252 2.2 控制电路的选择3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5136 2.2.1单片机控制电路3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21180

4、 2.2.2芯片控制电路4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc8798 2.3正激式开关电源的电路结构图4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25928 2.4本章小结4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5609 第三章 单管正激式开关电源的设计5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21357 3.1正激式开关电源的工作原理5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc6514 3.2变压器的设计6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5949 3.2.1铁芯材料的选择6 HYPER

5、LINK l _RefHeading_Toc28722 3.2.2变压器AP公式推导6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27208 3.2.3变压器的原副边匝数8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc7917 3.2.4原副边线径9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16856 3.2.5变压器的缠绕9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc22043 3.3电感的设计9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19438 3.3.1导磁材料10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20

6、244 3.3.2电感感值10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc2765 3.3.3电感电流峰值11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16889 3.3.4电感匝数11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27993 3.3.5线径12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24167 3.4部分元器件12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15067 3.4.1 MOSFET开关管12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc11238 3.4.2 输出电压采样电阻13 HYPER

7、LINK l _RefHeading_Toc12609 3.5输出滤波电路14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5296 3.5.1输出滤波电容14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc22799 3.5.2输出整流二极管14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9303 3.5.3输出整流滤波电路的设计14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3074 3.6辅助电源15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc110 3.7控制电路15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18707

8、 3.7.1 PWM控制芯片UC384416 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1360 3.7.2控制回路的设计1六 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14323 3.8输入滤波电路1七 HYPERLINK l _RefHeading_Toc8709 3.9 反馈电路1七 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15888 3.9.1 光电耦合器1七 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31387 3.9.2可控精密稳压源TL4311八 HYPERLINK l _RefHeading_Toc29859 3.9.3采样反馈

9、电路的设计1八 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4735 3.10单管正激式开关电源电路的设计1八 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1093 3.11本章小结19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16213 第四章 单管正激式开关电源电路调试与结论20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17837 4.1电路板调试20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4604 4.1.1通电前调试20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15676 4.1.2通电调试20 HYPERL

10、INK l _RefHeading_Toc16481 4.2指标测试20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18421 4.2.1输出电压电流的测试20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24350 4.2.2纹波电压21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc11555 4.2.2负载效应测试21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28934 4.2.3效率21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc8760 4.3测试结论22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17410 4.4

11、本章小结22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31408 结 论23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3570 参考文献24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19451 致25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4456 附 录26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19894 附录A 系统电路图26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4478 附录B 实物图27 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16577 附录C 元器件清单2八引言国外开关电源发

12、展概况自从开关电源诞生以来，就意味着人们慢慢进入了高科技时代。在上个世纪，相控稳压承担了电源支柱的角色。由于当代社会发展的需要，电力电子技术发展迅速，电源技术也在不断提高。直到DC开关稳压电源的出现，才逐渐取代了以前的相控稳压电源。从20世纪90年代至今，随着电力电子技术的发展，DC大电流低压开关电源因其技术含量高、应用广泛而越来越受欢迎。在世界范围内，中国作为一个发展中国家，在各种电源技术的展示方面与发达国家相比还有很长的路要走。毕竟中国的电源技术起步比较晚，1977年才进入电源的初期发展期，技术比较落后。因此，中国需要高科技发展供电技术。在这方面，电源技术在中国也得到了很大的重视，因此越来

13、越多的高性能开关电源逐渐出现在工业和生活中。21世纪初，国外研制成功隔离型PWM单片开关电源，随后生产出了TOPSwitch、TOPSwitch-II、TOPSwitch-Fx、TOPSwitch-GX、PeakSwitch、LinkSwitch等系列产品，这意味着开关电源进入了一个新的时代。电源技术的发展是以功率器件的发展为基础的，因为功率器件是开关电源的开关，控制着电源的通断。从最初的GTR，到MOSFET，再到IGBT，功率器件的发展也非常迅速，功能越来越强，对开关电源的影响越来越大。因此，功率器件的研究和生产对于开关电源来说是非常重要的，世界各国都在研究这个方向来提高其性能，从而更好的

14、提高开关电源的生产。另外，变压器和磁性元件也是电源中非常重要的功能元件，目前国外正在研究。21世纪以来，随着电力电子技术的快速发展，市场对其器件的需求越来越大，电力技术的应用也越来越广泛。由于许多大型工业的发展和完善，许多微电子生产技术取得了很大的进步，包括电力设备、仪器仪表、家用电器等。，这些都离不开直接开关电源。因此，开关电源的体积和质量对设备至关重要。从开关电源技术的发展过程可以看出，未来开关电源的发展方向主要是以最低的成本生产出性能最好的产品。研究的目的和意义。当今社会发展，人类已经进入工业时代，正在走向另一个时期，即高科技产业。因此，在未来的社会生活中，人类离不开电源，因为电源是向负

15、载提供优质电能的供电设备。事实上，生活中的许多事情都是密切相关的，因为电源技术的不断发展，许多高科技半导体、新型控制技术和软开关技术逐渐应用到开关电源中，推动了开关电源的发展到另一个阶段，并逐步提高其高效率、高频、高功率因数的性能。如今，我们都使用许多小型电子设备，如电源适配器、仪器仪表等。，而这些小型电子设备需要能够提供稳定的电力来满足人们的需求。在DC开关电源中，正激变换器中变压器的铜损低，输出纹波电压小，电路稳定可靠，电路简单，易于实现。基于这一思想，本次设计了一款小功率单管正激开关电源。通过对开关电源的深入学习，希望能够掌握电路设计的能力，提高所学专业知识的综合应用能力，包括信息检索、

16、专业文献阅读、设计能力和实践能力。1.3研究的主要内容本设计主要采用UC3844芯片构成控制电路，产生PWM信号控制开关管，从而制成稳定可靠、价格低廉、效率高、电路简单、易于实现的单管正激开关电源。通过对正激变换器电路和PWM控制电路的深入学习和研究，设计了整个系统的整体电路，并做出了实物。1.设计技术指标:(1)输入DC电压:2028V(2)输出DC电压:7.5V(3)输出电流:2A(4)额定效率:80%(5)频率:= 75千赫(6)电压调节率: QUOTE (7)负荷调整率:2.设计中需要解决的一些关键技术:(1)DC/DC转换器的选择；(1)变压器的设计；(2)电感的设计；(3)PWM控

17、制电路的设计；(5)驱动功率开关管；(6)反馈电路的设计。正激式开关电源总体方案设计本设计的主要任务是制作一个可靠、稳定、价格低、效率高、电路简单、易于实现的单管正激开关电源。因此，选择一个好的设计方案非常重要。下面分析本设计的主电路和控制电路的选择。2.1开关电源主电路的选择开关电源转换电路主要分为隔离和非隔离两种方式。为了提高开关电源的安全性，本设计选择了隔离。隔离电路主要包括正激电路、反激电路、全桥电路、半桥电路和推挽电路。后三种电路可用于大功率领域，而只有正激和反激变换器电路常用于小功率领域。因为本设计是小功率开关电源，所以要选择正激变换器或者反激变换器。反激式和正激式电路有一定的区别

18、。反激变换器中的高频变压器相当于电感，其作用是储能。此外，在设计中应考虑磁饱和问题。而正激变换器高频变压器的作用是变换和传递能量，在开关过程中并不储能。因此，我们需要消除少量的残余能量。而在设计中只增加一个简单的磁复位电路，就可以保证在大的动态负载下不会磁饱和。而且正激变换器的输出纹波、启动电流和所需滤波电容都很小，电路工作稳定。因为正向电路的漏电感比较小，所以峰值电流也小。因此，本设计的主电路选择单管正激电路。2.2控制电路的选择控制电路的设计主要是使开关电源在各种工况下稳定工作，达到要求的动态性能。电源的很多指标也与控制电路有关，如稳压稳流精度、纹波、开关电源的输出特性等。与电源主电路不同

19、，控制电路主要处理电信号，它控制开关电源主电路的开关管的开通和关断。如果工作状态失效，整个电源就会停止工作，甚至损坏。所以在设计中需要选择简单可靠的控制电路。2.2.1单片机控制电路控制电路利用DSP或单片机产生的脉冲PWM信号来控制开关的关断和导通。如果输出电源电压稳定在初始设置数据，则占空比可以根据由A/D转换模块转换的反馈电压而改变。但是这种方案不仅涉及硬件，还涉及软件设计，所以实现起来比较复杂。2.2.2芯片控制电路脉冲控制信号也可以通过使用电流模式控制器来产生。在各种开关电源的设计中，一般采用由电流模式控制器或电压模式控制器组成的控制电路。它最大的优点是外围电路非常简单、稳定、便宜。

20、综上所述，考虑到系统的稳定性、成本和难度，本设计选用普通UC3844作为PWM控制电路的主芯片。2.3正激开关电源总框图本次设计的单管正激开关电源主要由主电路和辅助电路组成。如图2.1所示，主电路由磁复位电路、DC/DC转换电路、输入滤波电路和输出整流滤波电路四部分组成，辅助电路主要由辅助电源电路、PWM控制电路和采样反馈电路六部分组成。其中，DC/DC转换电路采用正激转换电路，控制电路以UC3844为核心控制开关管的通断，隔离反馈电路主要由PC817和TL431组成。图2.1系统总体框图2.4本章概述本章首先通过比较各种隔离变换电路，确定本设计的主电路采用正激变换电路，然后通过比较确定控制电

21、路。该系统采用UC3844作为主控芯片，从而确定了整个系统的主要部件。最后，通过分析正激电路的基本拓扑结构，设计了整个系统的原理框图。单管正激开关电源的设计3.1单管正激电路的工作原理在I型隔离变换器电路的输入和输出电路之间应加一个隔离器件，其主要作用是电气隔离。通常，变压器被用作电路的主要隔离设备。另外，为了防止剩磁磁通积累导致磁芯饱和，在设计电路时需要采用磁复位技术。本设计采用了简单的辅助磁通绕组复位技术，主要方法是在设计变压器时增加一个附加线圈(励磁绕组)。如图3.1所示，是单管正激电路的原理图，其中消磁绕组N3和箝位二极管D2构成磁复位电路。图3.1单管正激电路原理图当正激电路工作在连

22、续电感电流状态时，开关管Q导通和关断的工作过程如下:从t0到t1:当电路开关Q在t0接通时，变压器初级绕组N1两端的电压为正负，耦合的次级绕组N2两端的电压为正负，就像N1一样。因此，VD1处于导通状态，VD2处于截止状态，电感L的电流逐渐增大，直到Q在t1时截止；逐渐增大,直到iLT1 T2:在T1时刻，电路开关Q关断后，电感L通过VD2续流，VD1关断，电感L的电流逐渐减小。逐渐下降。iL开关Q关断后，变压器的励磁电流通过励磁绕组回流到电源，因此Q承受的电压为经iQ(3.1)us=通过分析其工作过程，可以得到正激电路电流连续状态的波形图。如图3.2所示。图3.2工作在连续电流状态下的正激式

23、电路波形图3.2变压器设计3.2.1铁芯材料选择由于铁氧体材料价格便宜，工艺性能好，本设计选用的磁性材料是日本TDK公司的PC40型号。3.2.2变压器AP公式推导在开关电源中，高频变压器铁心尺寸的选择非常重要，因为它关系到电源的输出功率、工作频率和电路结构。(1)考虑电磁感应定律(横截面积)(3.2)(为截面积) (=AeB（A(3.3)Uin(3.4)N原来的侧翻次数不能太少，太少了，会太大，可能会饱和。同时匝数也不能太大，因为太大的话占空比很容易超过0.5。太少,就会太大,则有可能饱和。同时匝数不能取太大,因为取太大了占空比就容易超过Np太少，B(2)从窗口来看(为单匝线圈的横截面积)(

24、3.5)为单匝线圈的截面积AwKp(是原边的面积系数和填充系数)(3.6)(为原边的面积系数,为填充系数) (Np=AwKpK(3.7)A可以从公式3.3和3.6得到。(3.8)Ap采用占空比(3.9)(D=D当电感足够大时，它就足够小，所以近似为一条直线，即如图3.3所示。足够小,所以近似为一条直线,即,如图iL=NsN图3.3变更图变化图iL所以(3.10)(ipm=和()(3.11)()(Ipavg=ipm(3.12)I(均方根电流系数)(3.13)为方均根电流系数) (Ipavg=0.5所以(3.14)(Ap=因为的平均值是的平均值就是Ipavg的平均值就是(拍)(3.15)(Ap=P

25、() (3.16) (Ap=(P(3)确定所需值。值Ap(3.17)P秩序，Bm=0(3.18)Ap(4)选择核心模型。在设计中选择时，要保证磁芯不饱和，铜线能绕好。因此，本次设计选用的变压器型号为PC40EE25()，其数值远大于实际变压器，符合要求。),其值远远大于实际制作的变压器的值Ap=AeAw3.2.3变压器一、二次侧匝数(1)初级侧的匝数N因为U秩序，Dmax=0所以(3.19)( （ QUOTE _x0001_ (2)计算匝数比。(3.20)由伏秒乘积平衡(3.21) 所以(3.22)(（(3)次级匝数(3.22)Ns在这种设计中，次级匝数是15。(4)重新计算N(3.23)Np

26、不要拿太大，太大了就涨，可能超过0.5，这样轮流。不能取太大,取太大,则上升,有可能大于匝。Np不能取太大，Np取太大，则D上升，有可能大于(5)磁性复位绕组N(圈数)(3.24)(匝) (Nm=N3.2.4原副边线直径取(3.25)(J=4然后(3.26)(As所以(3.27)(Ds再次(3.28)(NsN所以(3.29)(Dp=0在本设计中，初级侧和次级侧的线径是现有规格的0.47mm。因为激励电流很小，可以是0.21 mm。非常小,所以取im非常小，所以D变压器的绕组绕制正向变压器时，从上往下看，变压器骨架上的标记位置为1脚，逆时针方向依次排列为2 8脚。先绕原边一脚，自下而上，紧挨着顶

27、，再绕绝缘胶带，再自上而下绕，直到圈数够为止，再绕一层绝缘胶带，刮铅丝绕两脚，然后焊接；同样，将二次侧从7脚向外包入8脚，刮焊出线，再包一层胶带，最后将励磁绕组从3脚向外包入4脚，刮焊出线，再包一层胶带。最后，从上到下扣好磁粉芯，然后把胶带缠紧，因为如果缠不紧，气隙会增大，导致驱动芯片过热。3.3电感的设计电感器(电感线圈)是开关电源中常见的元件，主要由绝缘线制成。它的主要功能是隔离和过滤交流信号。3.3.1导磁材料本设计中导磁材料为铁粉芯，具有颜色不同，磁导率不同，效率低，电流纹波大，价格低廉，应用广泛的特点。选型:本案选用的铁粉芯型号为T106-26，即铁粉芯中的26号铁粉芯。T106-2

28、6参数如下:；直径:；厚度:；外径:；长度:；截面积:；音量:；饱和磁感应强度:。电感值因为电感在这里起到滤波器的作用，所以我们把它的电感设计得更大，工作在连续模式。的作用为滤波,所以我们将其电感设计大一点,工作在连续模式。L的作用为滤波，所以我们将其电感设计大一点，工作在连续模式。(3.30)I(3.31)I因为D在电感中是变化的，它当时就在那里；有过。时有；当时有。时有；当时有。(3.32)L由伏秒乘积平衡(3.34)(N(3.35)U0(3.36)D因此(3.37)(Dmin=(3.38)L下限（3.3.3峰值电感电流当时对应的是最大的，所以时,对应的最大,所以时，对应的最大，所以(3.

29、39)i其中(3.40)Ioc也就是(3.41)(12i所以(3.42)(iLPK电感的匝数(3.43)N其中；ur=75；所以(3.44)(NL这个设计需要46圈。当然，绕好后，电感值可以用电感表测量。如果误差太大，可以增加或减少电感线圈的匝数。用电感表测电阻时，先将探头短路读取初始值，再测电感L，再减去初始值；测量时，刮掉铜线端部的油漆，用2mH档测量。电线直径铜线粗细的选择:细铜线会过热，粗铜线会浪费，铜线通过电流时有要求。与加热电流密度J有关，散热条件好的可以选择较大的J点，散热条件差的可以选择较小的J点。发热与电感电流的有效值有关。电感电流的有效值(3.45)当DC、DC、DC、DC

30、正好相等时，DC的平均值为Io，应取额定值计算线径Io。因此，取最大值(2A)。,完全相等,的平均值为取最大值（，完全相等，的平均值为取最大值（截面积(3.46)因为(3.47)所以(3.48)本设计采用现有的0.8毫米规格的铜线。平均转弯长度:(3.49)每圈长度:(3.50)总长度:(3.51)所以在这种情况下，总长度是2m。因为(3.52)( （因此(3.53)因此，本设计的磁感应强度满足设计要求。3.4一些组件3.4.1MOSFET开关管功率开关是一种电压控制器件，因其所需功率低、热稳定性高、开关速度快而广泛应用于小功率电源设备中。本设计选用的功率MOSFET开关管为P60NF06，开

31、关速度快，导通电阻小，不仅降低了开关损耗，还降低了寄生电阻的损耗。需要注意的是，在开关管的实际应用中，为了防止开关管的高温影响开关性能甚至损坏开关，需要安装散热器。P60NF06的参数如下:；如图3.4.1所示，P60NF06的1、2、3脚分别对应图3.4.2的电气符号图中的G(栅极)、D(漏极)和S(源极)。2一个SD三G2一个SD三G图3 . 4 . 1 p 60 nf 06的引脚图图3 . 4 . 2 p 60 nf 06的电气符号图3.4.2输出电压采样电阻R12 = 4.7k。其实1k、2.2k、10k都可以，但是电阻太大分流就小，影响分压；如果太小，损耗就会太大，所以这里我们选择R

32、12 = 4.7k。因为TL431的基准电压为:(3.54) 因此(3.55) 杰德没有9.4k电阻，因此本设计使用两个4.7k电阻串联。3.5输出滤波电路输出滤波电容假设纹波电压(3.56) 然后(3.57)( （因为(3.58)( （所以(3.59)( （和所以(3.60)(（实际上电容值远大于下限值，所以这种情况下选择220F/25V的电容。为了使输出电路的滤波效果更好，我们在设计滤波电路时，应该并联一个高频电容(0.01F或0.1F瓷介电容就可以了)。在这里，我选择104瓷介电容。输出整流二极管(1)二极管两端的最大阻断电压降:(3.61) (2)最大二极管电流:(3.62)本设计采用

33、了大家熟悉的肖特基二极管。 HYPERLINK /search?word=1N5822&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank IN5822作为一种整流装置，其 HYPERLINK /search?word=正向电流&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 正向电流是3a；反向耐压40V； HYPERLINK /search?word=正向压降&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 正向压降不超过0.55伏3.5.3输出整流滤波电路的设计本设计采用由D4和D5组成的半波整流电路。电感L1串联在整流电路的输出端

34、，两个电容(C6和C7)并联形成滤波电路，如图3.10所示。其中电感滤波主要是利用电感的储能功能来降低输出电压脉冲。图3.10输出整流滤波电路3.6辅助电源由于UC3844的启动电压为16V，所以本设计采用常用的三端稳压器LM7818构成稳压电源。这种稳压电源电路不仅具有过流和过热保护电路，而且外围元件少，价格低，实用性好。当然，我们在实际应用三端稳压器时，为了防止稳压管的高温影响稳压器性能甚至损坏稳压器，要在三端集成稳压器电路上安装散热器。由LM7818构成的三端稳压集成电路如图3.5所示，其作用是为UC3844提供启动电压。图3.5辅助电源电路图3.7控制电路3.7.1 PWM控制芯片UC

35、3844UC3844芯片体积小，所需外围元器件少，成本低，稳定性好，具有欠压锁定和过压保护功能，所以多用于构成各种开关电源的控制电路。如图3.6所示，UC3844芯片的结构主要包括误差放大器、振荡器、电压基准、电源欠压锁定单元、锁存脉冲调制器和PWM比较器。UC3844芯片总共只有8个管脚。引脚功能如图3.7所示。图3.6芯片UC3844的框图图3.7 UC 3844芯片的引脚图(俯视图)3.7.2控制回路设计单正激开关电源的控制电路如图3.8所示。电路启动后，UC3844的8个管脚输出一个参考电压，4个管脚产生稳定的振荡波形(振荡频率)，6个管脚产生PWM信号给输出端，控制MOS管P60NF

36、06的导通和关断。引脚3是电流检测输入。为了防止电流波形前沿的尖脉冲引起的电路不稳定，需要在引脚3和主电路之间连接一个RC滤波电路(由R2和C3组成)。)图3.8单管正激开关电源控制电路3.8输入滤波电路由于本设计中正激变换器的输入电压为DC，而DC的波动相对较小，因此输入滤波电路主要由电解电容组成，如图3.9所示。本设计输入滤波电路选用470F/63V电解电容。如图，它的作用是过滤和储存能量。当变频器刚启动，输入电源来不及供电时，可以供电，这样输入波动小。图3.9输入滤波器电路3.9反馈电路光电耦合器光耦由LED和光电晶体管组成，用于电气隔离和信号传输。本设计采用了常用的线性光耦PC817。

37、由于其传输距离远、效率高的优点，常被应用于仪器仪表和电气设备领域。3.9.2可控精密稳压源TL431由于其良好的性能和低廉的价格，TL431被广泛应用于各种电源电路中。其基本接线如图3.11所示，其电路图如图3.12所示。图3.11 TL 431的基本接线图图3.12接线图3.9.3采样反馈电路设计如图3.13所示，采样反馈电路主要由TL431、PC817和电压采样电阻(R11、R12)组成。图3.13采样反馈电路3.10单管正激开关电源电路设计本次设计的单管正激开关电源电路主要由PWM控制电路、输出整流滤波电路、DC变换电路、辅助电源模块、输入滤波电路和采样反馈电路六部分组成。其中，DC变换

38、电路采用正激变换电路，输入输出滤波部分主要由电解电容组成，控制电路主要以UC3844为核心控制开关管的通断，UC3844电路有过压保护电路，辅助电源电路主要由三端稳压器LM7818组成，隔离反馈电路主要由TL431和PC817组成。参见附录a(系统电路图)。本章概述本章首先简要说明了单管正激开关电源的工作原理，然后详细介绍了一些电力电子器件的工作原理和主要参数，包括变压器、电容、电感、MOSFET和二极管等。在此基础上，还介绍了UC3844的外围电路。最后，对各个辅助电路进行了分析和设计。单管正激开关电源的调试与总结4.1电路板的调试4.1.1通电前调试系统的电路原理图完成后，实物就做好了。为

39、了保证电路板的正常工作，方便以后电路板的调试，在焊接电路之前，要确定每一个元器件都是正常的，焊接电路的时候一定要避免虚焊。上电前检测的目的是排除硬件故障，避免上电后电路板失效。实物生产完成后，切勿直接通电调试。而是要根据电路原理图仔细检查各个器件的参数和安装是否符合设计要求，仔细检查所有电路是否连接正确。然后，可以用万用表检查电路之间是否存在虚焊、漏焊等现象。4.1.2通电调试通电后有以下几种可能性:(1)上电后，如果电路板工作正常但输出功率与预期不一样，需要根据原理电路图检查电路板，可能是某些元器件参数选择错误造成的。比如在设计中，变压器误差或者采样电阻参数计算误差都会导致输出功率变化。(2

40、)如果电路板不能正常工作，则需要用万用表、示波器等工具继续检查电路板。你要重点检查开关管、反馈电路、变压器和控制电路。可以在主电路不通电的情况下直接给反馈电路一个采样电压，看看PWM控制电路产生的信号波形。如果PWM控制电路产生的信号波形是正弦波，那就是主电路的问题，需要仔细检查主电路。相反，需要仔细检查辅助电路。(3)通电后，如果电路板工作正常，达到预期效果，则电路板设计基本成功。4.2指数测试当电路板工作正常，达到预期效果时，就可以测试技术指标了。4.2.1输出电压和电流测试测试输出电流时，需要在输出端接一个负载，电流会随着负载的变化而变化。表4.1显示了输出端连接到负载时电路输出电压和负

41、载电流的测试值。表4.1电路输出电压和负载电流值负载大小()负载电流(a)输出电压(v)四1.867.50六1.287.50八0.947.49纹波电压纹波电压实际上是指DC输出电压的交流分量，所以一般电路的纹波电压很小。如果纹波电压过大，会干扰电路，影响电路的稳定性。在本设计中，交流毫伏表用于测试纹波电压。经过测试，用交流毫伏表测量了本设计中正向开关电源的纹波电压，数据见表4.2。表4.2单管正激开关电源纹波电压测试值输入电压(v)纹波电压(mV)2039.72439.82840.0根据设计要求纹波电压可从表4.2中获得。由于电路中的实际纹波电压远小于假设值，因此符合设计要求。负载效应负载效应

42、是指功率指标参数的所有影响因素保持不变(如输入电压、环境温度等)的效应。)并且输出电压仅由于负载变化而变化。测试时，在电路的输出端连接一个负载，改变稳压电源的输出电流。随着负载按一定比例变化，分别记录稳态输出电压值，输出电压除以标称输出电压的最大差值即为电源的负载调整率。4.2.3效率4.3测试结论通过电路板的调试和各项技术指标的测试可知，本次设计的单管正激开关电源稳定输出电压为7.5V，输出纹波电压很低，负载调整率也很低，都达到了设计要求。但是输出电流小导致输出功率低，所以整个系统的效率不会太高。4.4本章概述本章主要介绍单管正激开关电源的调试，包括上电前后的调试。最后对各项指标进行简要的测

43、试和分析，最后得出结论。结论通过这几个月的学习和实践，以及老师的帮助，我已经初步掌握了开关电源的相关技术，并运用所学知识，不仅完成了总电路图的设计，还完成了东西的制作，基本达到了预期目标。在这个设计中，首先主电路的设计非常关键，主电路主要由变压器、电感和开关管组成。高频变压器和电感的设计以及开关管的选择主要决定了系统的输出功率和稳定性。其次是辅助电路。本设计采用TL143和PC817构成可靠稳定的采样反馈电路。采用UC3844芯片构成PWM控制电路，控制MOS管P60NF06的导通和关断，简单可靠，易于实现。电源电路采用LM7818，输出18V电压，为主控芯片UC3844提供启动电压。这样的电路构成使得整个系统的输出纹波电压非常小，输出电压也非常稳定在7.5V，而且整个电路基本没有噪音，元器件也没有任何异常。但是输出电流小，所以输出功率低，导致整个系统效率低。当然，通过对这种小功率单管正激开关电源的设计和研究，为以后设计一些大功率开关电源奠定了基础。但由于水平有限，本次设计的单管正激开关电源还有很多可以改进的地方。比如可以将单输入单输出电路改为单输入多输出，即不同功率的多端口输出或相同功率的多端口输出，这样可以应用