基于芯片uc3842的小功率高頻開關電源系統(tǒng)設計開題報告

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1、武漢科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱基于芯片UC3842的小功率高頻開關電源系統(tǒng)設計院系名稱機械工程與自動化專業(yè)自動化班級自動化091學生姓名一、課題的意義:電源是各種電子、電器設備工作的動力，是自動化不可或缺的組成部分，直流穩(wěn)壓電源是應用極為廣泛的一種電源。直流穩(wěn)壓電源通常可分為線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源兩大類。線性穩(wěn)壓電源是指電壓調(diào)整功能的器件始終工作于線性放大區(qū)的一種直流穩(wěn)壓電源，是發(fā)展最早、應用最廣泛的一種電源。但其體積大，效率低，可靠性差，操作使用不方便，自我保護功能不夠。近年來，隨著微機，中小型計算機的普及和航

2、空航天數(shù)據(jù)通信，交通郵電等事業(yè)的訊速發(fā)展，以及為了各種自動化儀器、儀表和設備配套的需要，當代對電源的需要不僅日益增大，而且對電源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及諸如程序控制、電源通/斷、遠距離操作和信息保護等功能提出了更高的要求。對于這些要求，傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源無法實現(xiàn)，和線性穩(wěn)壓電源相比，開關電源具有：1、效率高開關穩(wěn)壓電源的調(diào)整開關管工作在開關狀態(tài)，截止期間，開關元件漏電流極小，因此功率消耗小而效率高，通常可達到80%-90%以上。功耗小使得機內(nèi)溫升亦低，周圍元件不會因長期工作在高溫環(huán)境下而損壞，有利于提高整機的可靠性和穩(wěn)

3、定性。而傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源的晶體管一直工作在放大區(qū)，全部負載電流都通過調(diào)整管，因而損耗大，效率低，一般只在50%左右，功率等級也比較低。2、穩(wěn)壓范圍寬從本質(zhì)上說，線性穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整作用是靠調(diào)整管的“變阻”作用實現(xiàn)的，因而調(diào)壓范圍小。開關穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整作用是通過對直流電壓進行脈寬調(diào)制而實現(xiàn)的，因而線性控制區(qū)域大，調(diào)壓范圍寬，在交流電壓變化較大時，開關穩(wěn)壓電源仍能達到很好的穩(wěn)壓效果。3、體積小重量輕開關電源可將電網(wǎng)輸入的交流電壓直接整流再進行PWM控制，這樣可省去笨重的電源變壓器(為了和高頻變壓器相區(qū)別，電源變壓器又稱為工頻變

4、壓器)，使電源的體積大大縮小，重量減輕。在隔離式開關電源中，高頻隔離變壓器由于頻率高而可以使體積小、重量輕。4、安全可靠開關穩(wěn)壓電源一般都有輔助電路，以提供自動保護功能。這些優(yōu)點使得開關電源顯出明顯優(yōu)勢，因此對開關電源的研究就很必要了。二、直流穩(wěn)壓電源發(fā)展狀況：自六十年代起，第一臺開關電源問世以來，開關電源在世界各國迅速發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源也順勢而生，但在初期價格較高，直到八十年代，隨著元件工藝的成熟，直流穩(wěn)壓電源的價格也日益下降，應用也變的日益廣泛。近幾年隨著科技的發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源的工作頻率有原來的幾十千赫發(fā)展到現(xiàn)在的幾百千赫，

5、甚至更高。現(xiàn)在智能化的直流穩(wěn)壓電源也被廣泛應用于生產(chǎn)領域，對此的研究開始向高頻方面發(fā)展。以美國為首的幾個發(fā)達國家在這方面的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向高頻下電源的拓撲理論、工作原理、建模分析方法和高頻大功率開關器件，高性能集成控制器和功率模塊的開發(fā)研制方面發(fā)展。我國在此方面的起步較晚，在功率半導體器件及控制集成化方面，與國外同類產(chǎn)品有這很大的差距。目前我國通信、信息、家電和國防等領域的電源普遍采用高頻開關電源，相控電源將逐漸被淘汰。國內(nèi)開關電源技術的發(fā)展，基本上起源于20世紀70年代末和80年代初。當時引進的開關電源技術，在高等院校和一些科研院所

6、停留在實驗開發(fā)和教學階段。20世紀80年代中期開關電源產(chǎn)品開始推廣和應用。20世紀80年代開關電源的特點是采用20kHz脈寬調(diào)制（PWM）技術，效率可達65%-70%。經(jīng)過20多年的不斷發(fā)展，開關電源技術有了重大進步和突破。新型功率器件的開發(fā)促進了開關電源的高頻化，功率MOSFET和IGBT可使小型開關電源的工作頻率達到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC);軟開關技術使高頻開關電源的實現(xiàn)有了可能，它不僅可以減少電源的體積和重量，而且提高了電源的效率（國產(chǎn)6kW通信開關電源采用軟開關技術，效率可達93%）；控制技術的發(fā)

7、展以及專用控制芯片的生產(chǎn)，不僅使電源電路大幅度簡化，而且使開關電源的動態(tài)性能和可靠性大大提高；有源功率因數(shù)校正技術（APFC）的開發(fā)，提高了AC/DC開關電源的功率因數(shù)，既治理了電網(wǎng)的諧波污染，又提高了開關電源的整體效率。三、課題研究內(nèi)容、方法手段及步驟：開關穩(wěn)壓電源通常由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路、控制電路和斬波電路等組成。輸入的220V市電壓經(jīng)濾波后進入整流電路變成單向脈動電壓，此后電壓經(jīng)過濾波電路濾除了交流成分而保持整流電壓中的直流成分，隨后經(jīng)單端反擊式電路輸出直流電壓，期間單端反擊式電路的開關管經(jīng)控制電路的控制實現(xiàn)開通和

8、關斷。主要內(nèi)容：1．研究開關穩(wěn)壓電源的方法與原理。2．設計開關穩(wěn)壓電源的實現(xiàn)方案。3．選擇器件實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件電路。課題研究方法手段：[1]市電通過整流濾波變成直流；[2]基于橋式整流電路進行整流；[3]基于單端反擊式電路進行斬波；[4]基于UC38