基于芯片UC的小功率高频开关电源系统设计开题报告

基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统设计开题报告本文简介：武汉科技大学毕业设计（论文）开题报告课题名称基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统设计院系名称机械工程与自动化专业自动化班级自动化091学生姓名一、课题的意义: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，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。直流稳压电源通常可分为线性稳压电

基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统设计开题报告本文内容：

武汉科技大学毕业设计（论文）开题报告

课题名称

基于芯片UC3842的小功率高频开关电源系统设计

院系名称

机械工程与自动化

专

业

自动化

班

级

自动化091

学生姓名

一、课题的意义:

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，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。直流稳压电源通常可分为线性稳压电源和开关稳压电源两大类。线性稳压电源是指电压调整功能的器件始终工作于线性放大区的一种直流稳压电源，是发展最早、应用最广泛的一种电源。但其体积大，效率低，可靠性差，操作使用不方便，自我保护功能不够。近年来，随着微机，中小型计算机的普及和航空航天数据通信，交通邮电等事业的讯速发展，以及为了各种自动化仪器、仪表和设备配套的需要，当代对电源的需要不仅日益增大，而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/断、远距离操作和信息保护等功能提出了更高的要求。对于这些要求，传统的线性稳压电源无法实现，和线性稳压电源相比，开关电源具有：

1、效率高

开关稳压电源的调整开关管工作在开关状态，截止期间，开关元件漏电流极小，因此功率消耗小而效率高，通常可达到80%-90%以上。功耗小使得机内温升亦低，周围元件不会因长期工作在高温环境下而损坏，有利于提高整机的可靠性和稳定性。而传统的线性稳压电源的晶体管一直工作在放大区，全部负载电流都通过调整管，因而损耗大，效率低，一般只在50%左右，功率等级也比较低。

2、稳压范围宽

从本质上说，线性稳压电源的电压调整作用是靠调整管的“变阻”作用实现的，因而调压范围小。开关稳压电源的电压调整作用是通过对直流电压进行脉宽调制而实现的，因而线性控制区域大，调压范围宽，在交流电压变化较大时，开关稳压电源仍能达到很好的稳压效果。

3、体积小重量轻

开关电源可将电网输入的交流电压直接整流再进行PWM控制，这样可省去笨重的电源变压器(为了和高频变压器相区别，电源变压器又称为工频变压器)，使电源的体积大大缩小，重量减轻。在隔离式开关电源中，高频隔离变压器由于频率高而可以使体积小、重量轻。

4、安全可靠

开关稳压电源一般都有辅助电路，以提供自动保护功能。

这些优点使得开关电源显出明显优势，因此对开关电源的研究就很必要了。

二、直流稳压电源发展状况：

自六十年代起，第一台开关电源问世以来，开关电源在世界各国迅速发展，直流稳压电源也顺势而生，但在初期价格较高，直到八十年代，随着元件工艺的成熟，直流稳压电源的价格也日益下降，应用也变的日益广泛。近几年随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千赫，甚至更高。现在智能化的直流稳压电源也被广泛应用于生产领域，对此的研究开始向高频方面发展。以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析方法和高频大功率开关器件，高性能集成控制器和功率模块的开发研制方面发展。我国在此方面的起步较晚，在功率半导体器件及控制集成化方面，与国外同类产品有这很大的差距。目前我国通信、信息、家电和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源，相控电源将逐渐被淘汰。国内开关电源技术的发展，基本上起源于20世纪70年代末和80年代初。当时引进的开关电源技术，在高等院校和一些科研院所停留在实验开发和教学阶段。20世纪80年代中期开关电源产品开始推广和应用。20世纪80年代开关电源的特点是采用20kHz脉宽调制（PWM）技术，效率可达65%-70%。经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大进步和突破。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MOSFET和IGBT可使小型开关电源的工作频率达到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC);软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了电源的效率（国产6kW通信开关电源采用软开关技术，效率可达93%）；控制技术的发展以及专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高；有源功率因数校正技术（APFC）的开发，提高了AC/DC开关电源的功率因数，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率。

三、课题研究内容、方法手段及步骤：

开关稳压电源通常由整流电路、滤波电路和稳压电路、控制电路和斩波电路等组成。输入的220V市电压经滤波后进入整流电路变成单向脉动电压，此后电压经过滤波电路滤除了交流成分而保持整流电压中的直流成分，随后经单端反击式电路输出直流电压，期间单端反击式电路的开关管经控制电路的控制实现开通和关断。

主要内容：

1．研究开关稳压电源的方法与原理。

2．设计开关稳压电源的实现方案。

3．选择器件实现系统的硬件电路。

课题研究方法手段：

[1]

市电通过整流滤波变成直流；

[2]

基于桥式整流电路进行整流；

[3]

基于单端反击式电路进行斩波；

[4]

基于UC3842芯片控制开关管的通断；

课题研究步骤：

准备阶段（2013、3~4）：本阶段主要任务是搜集资料，了解稳压电源的发展以及稳压电源产品的市场，大致分析开关稳压电源的工作原理及结构；

原理图设计阶段阶段（2013、4~5）：本阶段的任务比较繁重，首先确定参数，确定好电路参数后，开始画原理图，留着写报告时做贴图说明。

后续结题阶段（2013、5~6）：本阶段主要任务是总结课题研究的经验和感想，将直流稳压电源结构以图文的形式展现出来，包括详细介绍每个部分的原理以及功能；除此之外，我还会具体介绍系统制作过程中主要遇到的困难，以及我如何去解决的，最后得出的经验。

四、主要参考文献：

[1]

侯振义.直流开关电源技术及应用[M].北京：电子工业出版社,2006.4

[2]

华伟，周文定.现代电力电子器件及其应用[M].北京：北方交通大学出版社、清华大学出版社,2002.178-134

[3]

周志敏，周纪海，纪爱华.现代开关电源控制电路设计及应用[M].北京：人民邮电出报社，2005.5

[4]

王鸿麟，景占荣.通信基础电源[M].西安电子科技大学出版社，2001.1

[5]

吴国忠，潘观立.开关电源并联系统的数字均流技术[J].2003年第一期66

[6]

路秋生.直流稳压电源并联均流及实现.电子产品世界2002.12.

[7]

张赞松，蔡宣三.高频开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，

[8]

蔡宣三.电工电能新技术[J].1995年第3期.

[9]

赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京：清华大学出版社，1996.

[10]

路秋生，张艳杰

.电源并联均流技术[M].黑龙江电阻技术，1999年第8期.

[11]

刘胜利，严仰光

.现代高频开关电源实用技术[M].电子工业出版社，2001.

[12]

梁适.转换式电源供给器原理与设计[J].世界图书出版公司.

[13]

许化民，陈干宏，阮新波，严仰光.多路输出DC/DC变换器的并联均流[J].电力电子技术，2000年第3期.

指导教师签名：*年*月*日