12v120w开关电源毕业论文(编辑修改稿)

12v120w开关电源毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

关电源的电磁兼容性。 220V 交流经过整流滤波后得到 300V 左右的直流电压。 当电源接通时，高压直流给 UC3843 供电， UC3843 工作后，驱动场效应管，在高频变压器的原边就形成了高压的直流脉动，开关电源正常工作。 同时，也在变压器的两组副边上形成脉冲，一组经过整流滤波后供给 UC3843，另一组整流滤波后形成 12V 直流电压。 反馈电路以 TL431 和光电耦合器为核心，输出电压经过电阻 R3 R40 和W1 分压后送入 TL431 的 1 脚，当电压高于 时， TL431 导通，光电耦合器工作，导致 UC3843 的 2 脚高电平， PWM 关段，输出电压降低。 反之，输出电压升高。 高频变压器的设计是电源设计中的核心工作。 高频变压器的参数和制作工艺直接影响开关电 源的性能。 根据电源功率和开关电源工作频率，选择 EC42型铁氧体磁芯，功率容量充分满足设计需要。 天津职业技术师范大学 2020届 本科生 毕业设计 6 4 系统组成 整流滤波电路 图 41 为整流滤波电路。 该电路主要由 NTC 热敏电阻器、 EMI 滤波器 和桥式整流电路组成。 图 41 整流滤波电路 将交流电变换为直流电的过程叫做整流。 整流电路虽然可以帮交流电转换为直流电， 但是所输出的都是脉动直流电压，其中含有较大的交流成分，保留脉动电压的直流成分，尽可能的滤除它的交流成分，这就叫滤波。 进行整流 滤波 的设备叫做整流器。 整流器一般有三部分组成。 (1)整流变压器把输入的交流电压变为整流电路所要求的交流电压值。 (2)整流电路由整流器件组成，他把交流电变换成方向不变但大小随时间变化的 脉动直流电。 (3)滤波电路把脉动的直流电变换为平滑的直流电供给负载。 电力系统供电电压 的波动，或者负载阻抗发生变 化，都会引起整流器输出电压随之变化。 滤波器 EMI 滤波器是一种由电感和电容组成的低通滤波器，它能让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用 ，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性。 干扰从形成特点来看，可分为串模干扰和共模干扰两种。 EMI 滤波器对 串模、共模干扰都能起到抑制作用。 串模干扰是两条电源线之间的噪声。 共模干扰则是两条电源线对大地的噪声。 因此， EMI 滤波器应符合电磁兼容性的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面是要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰。 为减小体积、降低成本。 开关电源一般采用 EMI 滤波器， 图 42 为 EMI 滤波器的原理图，从图中可以看出 C C天津职业技术师范大学 2020届 本科生 毕业设计 7 C 用来滤除串模干扰， C C4 用来滤除共模干扰。 图 42 EMI 滤波器 1 单相桥式整流电路的结构及工作原理 单相桥式整流电路 如图 43 所示，图中 T1 为电源变压器，它的作用是将交流电网电压变成整流电路要求的交流电压 u， RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管 D1～ D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。 图 42 是其电路简化画法。 单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。 为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 其波形如图 44 所示。 原理分析 : 如图 44 所示 ，在变压器二次侧电压 u 的正半周，其极性为上正下负，即 a点电势高于 b 点，此时二极管 D D3正向导通， D D4反偏截止，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管 D1 流向 RL，再由二极管 D3 流回变压器。 于是在负载电阻 RL上得到一个极性为上正下负的半波电压 u0。 在导通时二极管的正向压降很小，可以忽略不计，因此，可认为 u0的这半个波和 u 的正半波是相同的，如图 45 中的 0~ 段所示。 其电流通路可用图 1 中实线箭头表示。 在的 u 的负半周，其极性为上负下正，即 a 点电势低于 b 点，此时二极管D D4 正向导通， D D3 反偏截止，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管 D2 流向 RL，再由二极管 D4 流回变压器。 同理，在负载上得到一个半波电压，极性依旧是上正下负，与前面得到的相同，如图 45 中的 0~2 段所示。 其电流通路如图 45 中虚线箭头所示。 综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压（脉动电压即极性一定但大小变化的单向电压）。 天津职业技术师范大学 2020届 本科生 毕业设计 8 图 43 单相桥式整流电路简化画法 图 44 整流变压器二次侧电压 u 的波形 图 4 5 整流电路相应的输出电压与电流的波形 根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图 45 所示。 由图可见，通过负载 RL的电流 iO以及电压 uO的波形都是单方向的全波脉动波形。 2 单相桥式整流的主要参数和计算 根据以上分析，单相桥式整流得到单向脉冲电压，对于这种电压，常用一个周期的平均值（非有效值）来说明它的大小。 单相桥式全波整流电压的平均值 ： （ 41） O 01 2 22 s i n ( ) 0 . 9U U td t U U   天津职业技术师范大学 2020届 本科生 毕业设计 9 式中 U 为变压器二次侧电压 u 的有效值。 式 (41) 表明单相桥式全波整流电压与交流电压有效值之间的关系。 由此得出整流电流（即负载电流）的平均值 ： （ 42） 在以 2 为周期的每一个周期内，每两个二极管串联导电时间只有半个周期，因此，每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半，即 （ 43） 该电路中还有一个不可忽视的参数，就是二极管反偏截止时所承受的最高反向电压。 从图 1 可得，当二极管 D1和 D3导通时，如忽略二极管的正向压降（将其视为导线），处于截止状态的 D2和 D4阴极电势就等于 a 点的电势，阳极电势就等于 b 点的电势。 所以，处于截止状态的二极管所承受的最大反向电压就是变压器二次侧电压的最大值 2U ，即 （ 44） 流过负载的脉动电压中含有直流分量和交流分量，可将脉动电压作傅立叶分析，分析结果为 （ 45） 反馈电路 目前大多数开关电源都采用离线式结构，一般从辅助供电绕组回路中通过电阻分压取样，该反馈方式的电路简单，但由于反馈直接从输出电压取样，没有隔离，抗干扰能力也差，所以输出电压中仍有 2%的纹波。 本电路中为解决这个问题采用了可调式精密并联稳压器 TL431 和光电耦合器PC817 构成反馈电路。 O RRDO1 LUII RRM 2UUO 2 4 42 ( co s 2 co s 4 )3 1 5u U t t     天津职业技术师范大学 2020届 本科生 毕业设计 10 如图附录一所示 ， 反馈电路以 TL431 和光电耦合器为核心，输出电压经过电阻分压后送入 TL431 的 1 脚，当电压高于 时， TL431 导通，光电耦合器工作，导致 UC3843 的 2 脚高电平， PWM 减小 ，输出电压降低。 反之，输出电压升高。 TL431 和光电耦合器在第 5 部分主要元件介绍里做了详细介绍。 天津职业技术师范大学 2020届 本科生 毕业设计 11 5 硬件电路设计 光电耦合器 光电耦合器（ Optical Coupler,OC）也叫光电隔离器（ Optical Isolation,OI） ,简称光耦。 它是一种以红外光进行信号传递的器件，由两部分组成：一是发光体，实际上是一只发光二极管，受输入电流控制，发出不同强度的红外光；另一部分是受光器，受光器接收光照以后，产生光电流并从输出端输出。 它的光 ——电反应也是随着光的强弱改变而变化的。 这就实现了 “电 ——光 ——电 ”功能转换，也就是隔离信号传递。 光电耦合器的主要优点是单向信号传输，输入端和输出端完全实现了隔离。 不受其他任何电气干扰和电磁干扰，具有很强的抗干扰能力。 因为它是一种发光体，而且 用低电平的电源供电，所以它的使用寿命长，传输效率高，而且体积小 ， 可 广泛用于级间耦合、信号传输、电气隔离、电路开关以及电平转换等。 在开关电源电路中 利用光电耦合器构成反馈回路，通过光电耦合器来调整、控制输出电压 ， 达到稳定输出电压的目的 ，并可以 通过光电耦合器进行脉冲转换。 在光电内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（ 2pF 以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 输出特性的输出特性是指在一定的发光电流 IF 下，光敏管所加偏置电压 VCE 与输出电流 IC 之间的关系，当 IF。