它激式開關電源畢業(yè)設計

1、<p><b>　　它激式開關電源設計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電源是實現(xiàn)電能變換和功率傳遞的主要設備。在信息時代，農業(yè)、能源、交通運輸、通信等領域迅猛發(fā)展，對電影產業(yè)提出個更多、更高的要求，如節(jié)能、節(jié)材、減重、環(huán)保、安全、可靠等。這就迫使電源工作者不斷的探索尋求各種鄉(xiāng)關技術，做出最好的電

2、源產品，以滿足各行各業(yè)的要求。開關電源是一種新型的電源設備，較之于傳統(tǒng)的線性電源，其技術含量高、耗能低、使用方便，并取得了較好的經濟效益。</p><p>　　UC3842是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調制器。假如由于某種原因使輸出電壓升高時，脈寬調制器就會改變驅動信號的脈沖寬度，亦即占空比D，使斬波后的平均值電壓下降，從而達到穩(wěn)壓目的，反之亦然。UC3842可以直接驅動MOS管、IGBT等，適合于制作20～80

3、W小功率開關電源。由于器件設計巧妙，由主電源電壓直接啟動，構成電路所需元件少，非常符合電路設計中“簡潔至上”的原則。</p><p>　　關鍵詞：開關電源，UC3842，脈寬調制，功率，IGBT</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p&g

4、t;　　第1章 開關電源介紹2</p><p>　　1.1 開關電源概述2</p><p>　　1.1.1 開關電源工作原理2</p><p>　　1.1.2 開關電源的設計3</p><p>　　1.1.3 開關電源的特點4</p><p>　　1.2 開關器件4</p><p>

5、　　1.2.1開關器件的特征4</p><p>　　1.2.2器件TL4315</p><p>　　1.2.3電力二極管6</p><p>　　1.2.4光耦PC8177</p><p>　　1.2.5電力場效應晶體管MOSFET8</p><p>　　1.2.6 絕緣柵IGBT9</p>&

6、lt;p>　　第2章 主要開關變換電路10</p><p>　　2.1 濾波電路10</p><p>　　2.2 反饋電路10</p><p>　　2.2.1電流反饋電路10</p><p>　　2.2.2電壓反饋電路11</p><p>　　2.3電壓保護電路12</p><p&

7、gt;　　第3章 UC384213</p><p>　　3.1 UC3842簡介13</p><p>　　3.1.1 UC3842的引腳及其功能13</p><p>　　3.1.2 UC3842的內部結構14</p><p>　　3.1.3 UC3842的使用特點15</p><p>　　3.2 UC3842

8、的典型應用電路16</p><p>　　3.2.1反激式開關電源16</p><p>　　3.2.2 UC3842控制的同步整流電路17</p><p>　　3.2.3升壓型開關電源20</p><p>　　第4章 利用UC3842設計小功率電源22</p><p>　　4.1 電源設計指標22</p

9、><p>　　4.1.1元件的選擇22</p><p>　　4.1.2電路結構的選擇24</p><p>　　4.2 啟動電路24</p><p>　　4.3 PWM脈沖控制驅動電路25</p><p>　　4.4 直流輸出與反饋電路26</p><p>　　4.5 總體電路圖分析27&

10、lt;/p><p><b>　　結 論29</b></p><p><b>　　謝辭30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　外文資料譯文32</b></p><p>　　第1章

11、 開關電源介紹</p><p><b>　　開關電源意義</b></p><p>　　當代許多高新技術均與電源的電壓、電流、頻率、相位和波形等基本技術參數(shù)的變換和控制相關，電源技術能夠實現(xiàn)對這些參數(shù)的精確控制和高效率的處理，因此，電源技術不但本身是一種高新技術，而且還是其評它多項高新技術的發(fā)展基礎。電源技術及其產業(yè)的進一步發(fā)展必將為大幅度節(jié)約電能、降低材料消耗以及提高

12、生產效率提供重要的手段，并為現(xiàn)代生產和現(xiàn)代生活帶來為深遠的影響。</p><p>　　開關電源的發(fā)展情況 </p><p>　　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停留在實驗開發(fā)和教學階段。20世紀80年代中期開關電

13、源產品開始推廣和應用。20世紀80年代開關電源的特點是采用20kHz脈寬調制（PWM）技術，效率可達65%-70%。經過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6kW通信開關電源采

14、用軟開關技術，效率可達93%）；控制技術的發(fā)展以及專用控制芯片的生產，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。</p><p><b>　　1.2 開關器件</b></p><p>　　1.2.1 開關器件<

15、/p><p>　　1.2.2 器件TL431</p><p>　　TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref（2.5V）到36V范圍內的任何值。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。TL431是一種并聯(lián)穩(wěn)壓集成電路。因其性能好、價格低，因此廣泛

16、應用在各種電源電路中。</p><p><b>　　TL431特點：</b></p><p>　　（1）最大輸出電壓為37V； （2）電壓參考誤差：±0.4％ ，典型值@25℃（TL431B）；</p><p>　?。?）低動態(tài)輸出阻抗，典型0.22Ω ； （4）負載電流能力1.0mA --100mA； （5）等效全范圍溫

17、度系數(shù)50 ppm/℃典型； （6）溫度補償操作全額定工作溫度范圍； （7）低輸出噪聲電壓；</p><p>　　（8）輸出電壓范圍為2.5V--36V；內基準電壓為2.5V； </p><p>　　(9) 最大工作電流150mA；</p><p>　　圖1－3 TL431的外觀和管腳</p><p>　　TL431的具體功能可以用圖

18、1-4的功能模塊示意。由圖可看到，VI是一個內部的2.5V的基準源，接在運放的反向輸入端。由運放的特性可知，只有當REF端（同向端）的電壓非常接近VI（2.5V）時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化</p><p>　　通過三極管的電流將從1到100mA變化。當然，該圖絕不是TL431的實際內部結構，但可用于分析理解電路。 </p><p><b

19、>　　圖1-4 模塊圖</b></p><p>　　1.2.3 電力二極管</p><p>　　電力二極管（Power Diode)自20世紀50年代初期就獲得應用，當時也被稱為半導體整流器，并已開始逐步取代汞弧整流器。雖不是可控器件，但其結構原理簡單，工作可靠，所以直到現(xiàn)在電力二極管仍然大量應用于許多電氣設備中。電力二極管可分為普通二極管, 快恢復二極管,肖特基二極管三

20、種。</p><p>　　普通二極管(General Purpose Diode)</p><p>　　普通二極管又稱為整流二極管(Rectifier Diode)，多用于開關頻率不高(1 kHz以下)的整流電路中。其反向恢復時間較長，一般在5 s以上，這在開關頻率不高時并不重要。其正向電流定額值和反向電壓定額值可以達到很高，分別可達數(shù)千安和數(shù)千伏以上。</p><p&

21、gt;　　2. 快恢復二極管(FRD)　　</p><p>　　快恢復二極管是恢復過程很短，特別是反向恢復過程很短的二極管，簡稱為快速二極管。快速二極管在工藝上多采用了摻金措施，有的采用PN結型結構，有的采用改進的PiN結構。采用外延型PiN結構的快恢復外延二極管(Fast Recovery Epitaxial Diodes，F(xiàn)RED)，其反向恢復時間更短(可低于50 ns)，正向壓降也很低(0.9 V左右)，但

22、其反向耐壓多在400 V以下。快速二極管從性能上可分為快速恢復和超快速恢復兩個等級，前者反向恢復時間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100 ns以下，有的甚至達到20～30 ns。</p><p><b>　　3.肖特基二極管 </b></p><p>　　以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管稱為肖特基勢壘二極管(SBD)，簡稱為肖特基二極管。肖特基二極管的優(yōu)點很多，

23、主要是：反向恢復時間很短(10～40 ns)，正向恢復過程中不會有明顯的電壓過沖；在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復二極管；其開關損耗和正向導通損耗都比快速二極管還要小，效率高。肖特基二極管的不足之處是：當反向耐壓提高時，其正向壓降也會高得不能滿足要求，因此多用于200 V以下；反向漏電流較大且對溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴格地限制其工作溫度。</p><p>　　1.2.

24、4 光耦PC817</p><p>　　光電耦合器是以光為媒介來傳播電信號的器件。 PC817是常用的線性光藕，在各種要求比較精密的功能電路中常常被當作耦合器件，具有上下級電路完全隔離的作用，相互不產生影響。目的在于增加安全性，減小電路干擾，簡化電路設計。 </p><p>　　當輸入端加電信號時，發(fā)光器發(fā)出光線，照射在受光器上，受光器接受光線后導通，產生光電流從輸出端輸出，從而實現(xiàn)了“電

25、-光-電”的轉換。普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號（開關信號），不適合傳輸模擬信號。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號，這樣隨著輸入信號的強弱變化會產生相應的光信號，從而使光敏晶體管的導通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同,PC817光電耦合器不但可以起到反饋作用還可以起到隔離作用。主要應用范圍：開關電源、適配器、充電器、UPS、DVD、空調及其它家用電器等產品。</p><

26、;p>　　圖1－5 PC817的外觀和內部結構</p><p>　　電力場效應晶體管MOSFET</p><p>　　1.電力場效應晶體管</p><p>　　電力場效應晶體管主要指絕緣柵型中的MOS型，簡稱電力MOSFET。其特點是：用柵極電壓來控制漏極電流，驅動電路簡單，需要的驅動功率小，開關速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性好，電流容量小，耐壓低，一般只適用于

27、功率不超過10 kW的電源電子裝置。</p><p>　　2.電力場效應晶體管的結構和工作原理</p><p>　　(a) N溝道內部結構斷面示意圖； (b) 電氣圖形符號</p><p>　　圖1-5 電力MOSFET的結構和電氣圖形符號</p><p>　　電力MOSFET的種類按導電溝道可分為P溝道和N溝道，當柵極電壓為零時漏極之間

28、就存在導電溝道的稱為耗盡型；對于N(P)溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時才存在導電溝道的稱為增強型。</p><p>　　如圖1-5所示，其中G為柵極，S為源極，D為漏極。電力MOSFET的工作原理是：在截止狀態(tài)，漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結反偏，漏源極之間無電流流過；在導電狀態(tài)，在柵源極間加正電壓UGS，柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過，但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)

29、中的空穴推開，而將P區(qū)中的電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面。</p><p>　　1.2.6 絕緣柵IGBT</p><p>　　MOSFET具有開關速度快，為電壓控制的優(yōu)點，缺點是導通電壓降稍大，電流、電壓容量不大；雙極型晶體管卻與MOSFET管的優(yōu)點、缺點互易，因而產生了使它們復合的思想。IGBT控制時有MOSFET的特點，導通時有雙極型晶體管特點，這種復合管稱為絕緣柵雙極型晶體管（IGB

30、T）。IGBT是MOS結構的雙極型器件，是具有功率MOSFET管的高速性能和雙極型器件的低導通電阻性能的功率器件，具有電壓型控制、輸入阻抗大、驅動功率小、開關速度快、工作頻率高、安全工作區(qū)大等優(yōu)點，IGBT正逐步取代大功率晶體管和一些MOSFET管的應用領域。</p><p>　　IGBT的應用范圍一般都在耐壓為600V以上、電流為10V以上、工作頻率為1kHz以上的應用領域。IGBT集合了場效應管輸入阻抗高、雙

31、極性結型晶體管飽和電壓降低的優(yōu)點。由IGBT的結構機理決定了其關斷時會發(fā)生的電流“拖動”現(xiàn)象，因而IGBT的開關工作頻率與功率晶體管（GRT)相當。</p><p>　　圖1-6 IGBT的圖形符號 </p><p>　　第2章 主要開關變換電路</p><p><b>　　2.1 濾波電路</b></p><p>　　

32、輸入濾波電路具有雙向隔離作用，它可抑制從交流電網(wǎng)輸入的干擾信號，同時也防止開關電源工作時產生的諧波和電磁干擾信號影響交流電網(wǎng)。圖2-1所示濾波電路是一種復合式EMI濾波器，L1、L2和C1構成第一級濾波，共模電感L3和電容C2、C3進行第二級濾波</p><p>　　圖2-1輸入濾波電路</p><p>　　C1用于濾除差模干擾，選用高頻特性較好的薄膜電容。電阻R給電容提供放電回路，避免因

33、電容上的電荷積累而影響濾波器的工作特性。C2、C3跨接在輸出端，能有效地抑制共模干擾。為了減小漏電流，C2、C3宜選用陶瓷電容器。</p><p><b>　　2.2 反饋電路 </b></p><p>　　2.2.1 電流反饋電路</p><p>　　電流反饋電路采用電流互感器，通過檢測開關管上的電流作為采樣電流，原理如圖2-2所示。電流互感

34、器的輸出分為電流瞬時值反饋和電流平均值反饋兩路，R2上的電壓反映電流瞬時值。開關管上的電流變化會使UR2變化，UR2接入UC3842的保護輸入端⑶腳，當UR2＝1V時，UC3842芯片的輸出脈沖將關斷。通過調節(jié)R1、R2的分壓比可改變開關管的限流值，實現(xiàn)電流瞬時值的逐周期比較，屬于限流式保護。輸出脈沖關斷，實現(xiàn)對電流平均值的保護，屬于截流式保護。兩種過流保護互為補充，使電源更為安全可靠。采用電流互感器采樣，使控制電路與主電路隔離，同時與

35、電阻采樣相比降低了功耗，有利于提高整個電源的效率。</p><p>　　圖2-2電流反饋電路</p><p>　　2.2.2 電壓反饋電路</p><p>　　電壓反饋電路如圖2-3所示。輸出電壓通過集成穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器反饋到UC3842的⑴腳，調節(jié)R1、R2的分壓比可設定和調節(jié)輸出電壓，達到較高的穩(wěn)壓精度。如果輸出電壓UO升高，集成穩(wěn)壓器TL431的陰

36、極到陽極的電流增大，使光電耦合器輸出的三極管電流增大，即UC3842⑴腳對地的分流變大，UC3842的輸出脈寬相應變窄，輸出電壓UO減小。同樣如果輸出電壓UO減小，可通過反饋調節(jié)使之升高。</p><p>　　圖2-3電壓反饋電路</p><p>　　2.3 電壓保護電路</p><p>　　圖2-4所示為輸出過電壓保護電路。穩(wěn)壓管VS的擊穿，電壓稍大于輸出電壓額定

37、值，輸出正常時，VS不導通，晶閘管V的門極電壓為零，不導通。當輸出過壓時，VS擊穿，V受觸發(fā)導通，使光電耦合器輸出三極管電流增大，通過UC3842控制開關管關斷。</p><p>　　圖2-4輸出過電壓保護電</p><p>　　第3章 UC3842</p><p>　　3.1 UC3842簡介</p><p>　　繼MC1394、AN590

38、0之后，人們又開發(fā)出功能更完善的它激單端輸出驅動集成電路。其特點是除內部PWM系統(tǒng)外，還設有多路保護輸入和穩(wěn)定的基準電壓發(fā)生器，同時還具有小電流啟動功能。典型的UC3842就是其中的代表，它功能完善，性能可靠，目前廣泛被各種普通電源采用，還被用于有源因數(shù)改善電路和高壓升壓式開關電源中。UC3842是美國Unitrode公司生產的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調制器芯片。</p><p>　　UC3842為8腳

39、雙列直插式封裝，其內部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準電壓源、用來精確地控制占空比調定的振蕩器、降壓器、電流測定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅動功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構成。端1為COMP端；端2為反饋端；端3為電流測定端；端4接Rt、Ct確定鋸齒波頻率；端5接地；端6為推挽輸出端，有拉、灌電流的能力；端7為集成塊工作電源電壓端，可以工作在8～40V；端8為內部供外用的基準電壓5V，帶載能力5

40、0mA。</p><p>　　4.1 電源設計指標</p><p>　　小型電源輸入、輸出參數(shù)如下：</p><p>　　輸入電壓：AC 110/220V；</p><p>　　輸入電壓變動范圍：90～240V；</p><p>　　輸入頻率：50/60Hz；</p><p><b>

41、　　輸出電壓：12V；</b></p><p>　　輸出電流：2.5A。</p><p>　　控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態(tài)響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，而且頻率越高，對磁性材料的選擇和參數(shù)設計的要求會越苛刻

42、。另外高頻下線路的寄生參數(shù)對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩(wěn)定性、運行特性以及系統(tǒng)的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85kHz.。</p><p>　　4.1.1 元件的選擇</p><p>　　1 變壓器和輸出電感的設計</p><p>　　依據(jù)UC3842應用方式，選定定時電阻RT＝1.8kΩ，定時電容CT＝10μF。確定開關頻率f＝85kHz，周

43、期T＝11.8μs。</p><p>　　設計單端控制開關電源時，一般占空比D最大不超過0.5，這里選擇D＝0.5，則</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　根據(jù)電源規(guī)格、輸出功率、開關頻率選擇PQ26/25磁芯，磁芯截面積S＝1.13cm2，磁路有效長度L＝6.4cm，飽和磁通密度BS＝0.4T。取變壓器最大工作

44、磁感應強度Bmax＝BS/3≈0.133T，則電感系數(shù)A為：</p><p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　變壓器原邊線圈匝數(shù)N1為：</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　式中，UI――最小直流輸入電壓。</p><p>

45、　　交流輸入電壓的最小值約為90V，UI＝90×√2≈127(V)，得出N1＝49.9匝，取50匝。原邊線圈電感L＝AN12＝11.1(mH)。</p><p><b>　　副邊線圈匝數(shù)為：</b></p><p>　　式中：UDF――整流二極管VDl上的壓降； UL――輸出電感L上的壓降。</p><p>　　取UDF+UL＝0.7

46、V，代入式(6-4)，得N2＝10匝。副邊線圈電感為：</p><p><b>　　(4-5)</b></p><p>　　開關管斷開時，N1兩端將會產生感應電動勢，為了保證開關管正常工作，將感應電動勢限制到e=300V。反饋電線圈向UC3842提供U＝12V的工作電壓，按電容C1上的電壓UC＝16V計算，以保證有足夠的供電電壓給UC3842。由N3＝(UC /e)N

47、1可得N3＝2.67匝，取3匝。</p><p>　　變壓器副邊電流為矩形波，其有效值為：</p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　導線電流密度取4A/mm2，所需繞組導線截面積為1.77/4≈0.44(mm2)。同樣可選擇原邊繞組導線，原邊電流有效值為：</p><p><b>　

48、　(4-7)</b></p><p>　　所需繞組導線截面積為0.354/4＝0.0885mm2，選用截面積為0.09621mm2的導線(Φ0.41mm)。</p><p>　　取輸出電感的電流變化量△IL＝0.2IO＝0.5A，則輸出電感為：</p><p>　　式中：U2――副邊線圈最小電壓。</p><p><b>

49、;　　計算得：</b></p><p>　　取UDF＝0.5V，UO＝3V，代入式(6-8)可得L＝140μH。根據(jù)輸出電感上的電流IL＝IO，所需繞組導線截面積應為2.5/4＝0.625mm2，選擇截面積為0.6362mm2導線(Φ0.96mm)。</p><p>　　4.1.2 電路結構的選擇</p><p>　　小功率開關電源可以采用單端反激式或者

50、單端正激式電路，電源結構簡單，工作可靠，成本低。與單端反激式電路相比，單端正激式電路開關電流小，輸出紋波小，更容易適應高頻化。用電流型PWM控制芯片UC3842構成的單端正激式開關穩(wěn)壓電源的主電路如圖4-1所示。</p><p>　　單端正激式開關穩(wěn)壓電源加有磁通復位電路，以釋放勵磁電路的能量。在圖4-1中，開關管VT導通時V1導通，副邊線圈N2向負載供電，V4截止，反饋電線圈N3的電流為零；VT關斷時V1截止，

51、V4導通，N3經電容C1濾波后向UC3842⑺腳供電，同時原邊線圈N1上產生的感應電動勢使V3導通并加在RC吸收回路。由于變壓器中的磁場能量可通過N3泄放，而不像一般的RCD磁通復位電路消耗在電阻上，達到減少發(fā)熱，提高效率的目的。</p><p>　　圖4－1單端正激式開關電源的主電路圖</p><p><b>　　4.2 啟動電路 </b></p>&

52、lt;p>　　圖4－2輸入220v交流電，經過C1、 L、 C2進行低通濾波 濾波后的交流電壓經D1～D4橋式整流以及電解電容C1、C2濾波后變成3l0V的脈動直流電壓，此電壓經通過電阻R18分壓給uc3842提供啟動電壓，當電壓達到16v時達到芯片的啟動電壓，UC3842開始工作并提供驅動脈沖， uc3842的啟動電壓大于16 V，啟動電流僅1 mA即可進入工作狀態(tài)。處于正常工作狀態(tài)時，工作電壓在10～34 V之間，負載電流為1

53、5 mA。超出此限制，開關電源呈欠電壓或過電壓保護狀態(tài)，無驅動脈沖輸出。

54、 </p><p>　　圖4－2高頻濾波整流電路</p><p>　　4.3 PWM脈沖控制驅動電路</p><p>　　圖4－3 PWM脈沖控制驅動電路</p><p>　　圖4－3由分壓電阻R18提供分

55、得的電壓接入UC3842的7（vcc）管腳，UC3842啟動工作，由6端（output）輸出推動開關管工作，輸出信號為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間，場效應管導通，電流通過變壓器原邊，同時把能量儲存在變壓器中。根據(jù)同名端標識情況，此時變壓器各路副邊沒有能量輸出。當6腳輸出的高電平脈沖結束時，場效應管截止，根據(jù)楞次定律，變壓器原邊為維持電流不變，產生下正上負的感生電動勢，此時副邊各路二極管導通，向外提供能量。同時反饋線圈向UC3842供電。

56、UC3842內部設有欠壓鎖定電路，其開啟和關閉閾值分別為16V和10V，電源電壓接通之后，當7端電壓升至16V時UC3842開始工作，啟動正常工作后，它的消耗電流約為15mA。</p><p>　　由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時會導致電路出現(xiàn)短路、過壓、欠壓等不利于電路工作的現(xiàn)象發(fā)生，因此，電路必須具有一定的保護功能。如圖4－3所示，如果由于某種原因，輸出端短路而產生過流，開關管的漏極電流將大

57、幅度上升，R6兩端的電壓上升，其中R19和C8組成濾波電路防止脈沖尖峰使電路誤操作，UC3842的腳3上的電壓也上升。當該腳的電壓超過正常值0.3V達到1V(即電流超過1．5A)時，UC3842的PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復位，關閉輸出。這時，UC3842的6腳無輸出，MOS管S1截止，從而保護了電路。 </p><p>　　4.4 直流輸出與反饋電路</p><p>　　當開

58、關管導通時，整流電壓加在變壓器初級繞組上的電能變成磁能儲存在變壓器中，開關管截止后，能量通過次級繞組釋放到負載上。由公式：</p><p>　　Uo=(Ton/(n))E （4－10）</p><p>　　可以得出，輸出電壓和開關管的導通時間及輸入電壓成正比；與初，次級繞組的匝數(shù)比及開關管的截止時間成反比。</p><p>

59、　　反饋電路采用精密穩(wěn)壓器TL431和線性光耦PC81。利用TL431可調式精密穩(wěn)壓器構成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對輸出進行精確的調整。</p><p>　　如圖4－4輸出電壓經R9，R11分壓后得到的取樣電壓，與TL431中的2.5 V帶隙基準電壓進行比較。當輸出電壓出現(xiàn)正誤差，取樣電壓>2.5 V，TL431的穩(wěn)壓值降低，光耦控制端電流增大，UC3842的反饋端(VFB)電壓值增大，輸出端的脈沖信

60、號占空比降低，開關管的導通時間減少，輸出電壓降低；反之，如果輸出電壓出現(xiàn)負誤差，UC3842的輸出脈沖占空比增大，輸出電壓增高，達到穩(wěn)壓目的。</p><p>　　圖4－4 直流輸出與反饋電路</p><p>　　在對電壓精度要求高的場合，會把電壓反饋信號從補償端(CMOP)輸入，不用UC3842的內部放大器，因此反饋信號的傳輸縮短了一個放大器的傳輸時間，使電源的動態(tài)響應更快。</p

61、><p>　　4.5 總體電路圖分析</p><p>　　本設計利用UC3842組成的PWM脈沖控制驅動電路，輸出＋5v和＋12v兩個直流電源。電路分為四個模塊，整流濾波電路，為UC3842提供啟動電壓，UC3842組成的PWM脈沖電路，驅動MOSFET管為變壓器線圈提供脈沖，兩個輸出電路，以及一個電壓反饋電路。</p><p>　　當電路啟動運行后，UC3842的啟動

62、電壓由R7分壓,再經二極管整流后，得到的直流電壓提供，此時第一模塊的啟動電路不再提供啟動電壓。</p><p>　　設計的特點在于精密的反饋調節(jié)系統(tǒng)。</p><p><b>　　圖4－5總體電路圖</b></p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　在信息和數(shù)字時代，所有電子設

63、備都需要有一個穩(wěn)定可靠的電源來提供能量。因此開關電源的發(fā)展對于國家的發(fā)展與建設有及其重要的作用。經過幾十年的發(fā)展，開關電源方面的技術已經有了長足的發(fā)展。為了小型化，高效率可靠的開關電源，全世界的工程師做出了不懈的努力。</p><p>　　開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般有PWM控制IC和開關器件（MOSFET、BJT等）構成。開關電源和

64、線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發(fā)展空間。 </p><p>　　開關電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關電源小型化，并使開關電源進入更廣泛的應用領域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產品的小

65、型化、輕便化。另外開關電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本課題是在我的指導老師xxx老師的精心指導下完成的。在制作過程中，我的指導老師辛老師傾注了大量的心血，從選課題到構架及寫作提綱，辛老師始終都給予了細心的指導和不懈的支持，并且在耐心指導設計之余，潘老師仍不忘拓展相關

66、知識范圍，讓我們學習到相關知識。除了辛老師的指導外，我還得到了我們系其他老師的幫助指導。在他們的身上，我們可以感受到一個學者的嚴謹和務實，這些都讓我們獲益菲淺，并且將終生受益無窮。借此機會向老師表示最衷心的感謝！</p><p>　　本次設計從最初我對本次設計的不了解到能夠整體把握再到比較順利的完成本次設計，這一步一步的走來，通過本次設計，我從了解了UC3842的功用，對于小功率電源的設計有了初步的認識。此外還要

67、感謝我們小組的其他幾位成員，在設計的整個過程中，我們相互討論，也解決了一定的問題，從你們身上我看到了“認真”二字，在無形中也促使我更加用心的完成本次設計。</p><p>　　在設計的過程中，也得到了許多同學寶貴的建議，在此一并致以誠摯的謝意。最后，衷心的老師和同學，謝謝你們在學習上、生活中給予我的關心與支持。</p><p><b>　　參考文獻</b></p

68、><p>　　[1] 辛伊波，陳文清. 開關電源基礎與應用. 西安：西安電子科技大學出版社，2009.</p><p>　　[2] 王兆安，劉進軍. 電力電子技術（第5版）. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[3] 路秋生. 開關電源技術與典型應用. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[4] 趙同賀. 新

69、型開關電源典型電路設計與應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[5] 楊素行.模擬電子技術基礎簡明教程（第三版）. 北京：高等教育出版社，2005.</p><p>　　[6] 王宏文. 自動化專業(yè)英語教程（第2版）. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[7] 薛永義.王淑英,何希才. 新型電源電路應用實例. 北京：電子工

70、業(yè)出版社，2000.</p><p>　　[8] 劉勝利. 現(xiàn)代高頻電源實用技術. 北京：電子工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[9] 文立. 增加電源密度的低成本電源模塊. 北京：中國電源學會通訊，2006.</p><p>　　[10] 景占榮. 通信基礎電源. 西安：西安電子科技大學出版社，2003.</p><p>　　[1

71、1] 林中. 電力電子變換技術. 重慶：重慶大學出版社，2007.</p><p>　　[12] 楊新洲. 新穎開關變換技術. 北京：國防科技大學出版社，2001.</p><p>　　[13] 張占松,蔡薛三. 開關電源的原理與設計. 北京：電子工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[14] 周志敏. 開關電源實用技術. 北京：人民郵電出版社, 2005.&

72、lt;/p><p>　　[15] 景占榮，通信基礎電源.西安.西安電子科技大學出版社，2005.</p><p>　　[16] 沙占友，新型特種集成電源及應用.北京.人民郵電出版社，2003.</p><p><b>　　外文資料譯文</b></p><p>　　Introduction to Modern Control

73、Theory</p><p>　　When differential equations are encountered, they are linearized and subjected to whatever constraints are necessary to establish useful input-output relationships. A recognition of the appli

74、cability of well-known methods in other fields of knowledge. Optimal control theory often dictates that nonlinear time varying control law be used, even if the basic system is linear and time-invariant. When nonlineariti

75、es and time variation are present, the very basis for classical techniques is removed. So</p><p>　　With an advancing technological society, there is a trend towards more ambitious goals. This also means deal

76、ing with complex system with a larger number of interesting components. The need for greater accuracy and efficiency has changed the emphasis on control system performance. The classical specifications in terms of percen

77、t overshoot, settling time, bandwidth, etc., have in many cases given way to optimal criteria such as minimum energy, minimum cost, and minimum time operation. Optimization</p><p>　　The concept of state occu

78、pies a central position in modern control theory. However, it appear in many other technical and non-technical context as well. In thermodynamics the equations of state are prominently used. Binary sequential networks a

79、re normally analyzed in term of their state. In everyday life, monthly financial statements are commonplace. The President’ state of the Union meesage is another familiar example.</p><p>　　In all of these ex

80、amples the concept of state is essentially the same. It is a complete summary of the status of the system at a particular point in time. Knowledge of the state at some initial time t0 plus knowledge of the system inputs

81、after t0, allows the determination of the state at a later time t1. As far as the state at t1 is concerned, it makes no difference how the initial state was attained. Thus the state at t0 constitutes a complete history o

82、f the system behavior prior to t0, insofar</p><p>　　At any fixed time the state of a system can be described by the values of a set of variables xi called state variables. One of the state variables of a the

83、rmodynamic system is temperature and its value can arrange over the continuum of real number. In a binary network state variable can take on only two discrete values, 0 or 1. Note that the state of your cheking account a

84、t the end of the month can be represented by single number, the balance. The state of the Union can be represented by such th</p><p>　　For Continuous-time system, the state is defined for all time in some in

85、terval, for example, a continually varying temperature or voltage. Discrete-time system have their state defined only at discrete times, as with the monthly financial statement or the annual State of the Union message.

86、Continuous-time and discrete-time systems can be discussed simultaneously by defining the times of interest as T. For continuous-time system T consists of the set of times . In either case the initial time co</p>

87、<p>　　The state vector x(t) is defined only for those . At any given t, it is simply an ordered set of n numbers. However, the character of a system could change with time, causing the number of required state varia

88、bles (and not just the values) to change. If the dimension of the state space varies with time, the notation could be used. It is assumed here that is the same n-dimensional state space at all. </p><p><

89、b>　　現(xiàn)代控制理論簡述</b></p><p>　　當使用微分方程時，要對其進行線性化并受限于一定的約束條件才能建立有用的輸入-輸出關系。認識到其他領域的一些有名的方法的適用性。即使系統(tǒng)是線性定常的，最優(yōu)控制理論通常給出非線性時變控制律。當系統(tǒng)存在非線性和時變特性時，經典方法賴以存在的基礎就不存在了。一些成功的方法，如相平面法、描述函數(shù)法以及一些特定的方法可以改進經典控制理論。</p&g

90、t;<p>　　隨著社會技術的進步，人們總是選擇更高的目標。這就意味著要處理復雜的具有更多相互作用的部件的系統(tǒng)。由于需要更高的精度和效率控制系統(tǒng)的性能指標已經發(fā)生變化。經典的指標如超調量、調節(jié)時間、帶寬等已經讓位于最優(yōu)化指標如最小能量、最小成本已經最小時間等。即使系統(tǒng)是線性定常的，最優(yōu)控制理論通常給出非線性時變控制律。</p><p>　　狀態(tài)的概念在現(xiàn)代控制理論中占據(jù)中心位置。然而其也出現(xiàn)在其他技

91、術和非技術領域。在熱力學中狀態(tài)方程的概念被突出地使用。二進制序列網(wǎng)絡通常使用狀態(tài)的術語進行分析。在日常生活中每月的也使用財政（財務）狀況。美國總統(tǒng)的國情咨文也是一個熟悉的例子。</p><p>　　在上述所有的例子中，“狀態(tài)”的概念是基本相同的?！盃顟B(tài)”完全就是系統(tǒng)在某個特殊時刻的“狀況”的一個總結。狀態(tài)在某個時刻t0的值再加上t0時刻的輸入的知識可以確定以后時刻t1的狀態(tài)。就t1時刻的狀態(tài)而言，它與初始狀態(tài)是如

92、何實現(xiàn)的無關。因此，t0時刻的狀態(tài)就構成了t0以前行為的歷史，這個歷史狀態(tài)在一定程度上影響系統(tǒng)未來的行為。當前狀態(tài)就將過去與未來作了一個截然的劃分。</p><p>　　在任何一個固定的時刻，系統(tǒng)的狀態(tài)可以用變量集合的值xi來描述，稱為狀態(tài)變量。熱力學系統(tǒng)的一個狀態(tài)變量是溫度，其值是在一個實數(shù)連續(xù)區(qū)間R變化。對于一個二進制網(wǎng)絡狀態(tài)變量可以僅僅有兩個離散的值，0和1。你在月底帳目的平衡的狀態(tài)可以用一個數(shù)來表示。國情

93、咨文中的狀態(tài)可以用國民生產總值、失業(yè)率、貿易赤字等來表示。對于本文所考慮的系統(tǒng)，狀態(tài)變量可以用任何一個標量值（實數(shù)或復數(shù)）來表示。即。雖然有的系統(tǒng)需要用無窮多個狀態(tài)變量來表示，但是在這里我們僅僅考慮有限個數(shù)目狀態(tài)變量的系統(tǒng)。因此，狀態(tài)可以表示為n個分量的狀態(tài)向量。狀態(tài)向量屬于某個域C上的狀態(tài)空間。</p><p>　　對于連續(xù)時間系統(tǒng)，狀態(tài)可以定義某個區(qū)間上的所有時間。例如，連續(xù)變化的溫度或者電壓。離散時間系統(tǒng)的

94、狀態(tài)只定義在離散時刻。例如，每月財務狀況或者年度國情咨文。連續(xù)時間系統(tǒng)和離散時間系統(tǒng)可以通過定義時間域T來統(tǒng)一討論。對于連續(xù)時間系統(tǒng)，T由的所有實數(shù)構成。對于離散時間系統(tǒng)，T由離散時刻集合構成。在任何一種情形，有時，初始時刻可以為，最終時刻可以是。</p><p>　　.狀態(tài)向量x(t)僅僅是在上有定義。對于任意給定的t ，x(t)僅僅是一個有序的n個數(shù)的集合。然而系統(tǒng)的特性可以隨時間變化，會引起系統(tǒng)狀態(tài)變量個數(shù)