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天津职业技术师范大学2013届本科生毕业设计
的场合。
方案二：采用反激式变换器开关电源
反激式变换器开关电源工作原理比较简单，输出电压控制范围比较大，体积比较小，输出电压受占空比的调制幅度，相对于正激式开关电源来要高很多。并且在反激式开关电源中，在开关管关断的时候，反激式变换器的变压器储能向负载释放，磁芯自然复位，不需要加磁复位措施。因此，在一般电器设备中应用广泛。其核心部件包括开关、变压器、二极管和电容。开关由脉冲宽度调制（PWM）控制，通过闭合与导通在变压器两端产生高频方波信号。变压器将产生的方波信号以磁场感应的方式传递到次级线圈。通过二极管和电容的滤波整流作用，在输出端得到稳定的直流输出。
所谓反激式变换器开关电源，是指当变换器的初级线圈被直流电压激励时，变换器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变换器初级线圈的激励电压被关断后，才向负载提供功率输出，这种变换器开关电源称为反激式开关电源。
反激式转换器的工作分为两个阶段，开关闭合和开关断开阶段。在开关闭合阶段，变压器的初级线圈直接连接在输入电压上。初级线圈中的电流和变压器磁芯中的磁场增加，在磁性中储存能量。在次级线圈中产生的电压是反向的，使得二极管处于反偏状态而不能导通。此时，由电容向负载提供电压和电流。在开关断开阶段，初级线圈中的电流为0。同时磁芯中的磁场开始下降，在次级线圈上感应出正向电压。此时二极管处于正偏状态，导通的电流流入电容和负载。磁芯中存储的能量转移至电容和负载中。
图2-2反激式变换器工作原理图
Ui是开关电源的输入电压，T是高频变压器，K是控制开关，C是储能滤波电容，R是负载电阻。图2-2（b）是反激式变换器开关电源的电压输出波形。
综上，本设计选择反激式开关电源。
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2.2PWM驱动电路开关器件的方案论证
开关电源中的功率开关晶体管是影响电源可靠性的关键器件。开关电源所出现的故障中约60%是功率开关晶体管损坏引起的。用作开关的功率管有双极型晶体管BJT和MOSFET两种。
方案一：功率开关器件使用双极型晶体管(BJT)。
但是由于BJT是电流控制器件，需要直流电流驱动，驱动电路复杂。开关损耗大，对温度变化十分敏感。而且工作时较之MOSFET开关管的噪声更大。
方案二：功率开关器件使用场效应管（MOSFET）。
用作功率开关管的MOSFET几乎全部都是N沟道增强型器件。这是因为MOSFET是一种依靠多数载流子工作的单极型半导体器件，不存在二次击穿和少数载流子的储存时间问题，所以具有较大的安全工作区，良好的散热稳定性。
MOSFET的栅极驱动电路直接控制其沟道而使其导通，它是电压驱动，纯电容输入阻抗，低速驱动时不需要直流电流驱动，驱动电路简单。没有电荷存储效应，对温度不敏感，开关损耗小。而且开关速度快，具有驱动功率小，导通内阻小，器件功率容量大等优点，是目前广泛应用的开关器件。
PWM驱动电路工作频率为1KHz，电流峰值10A，选用场效应管作为开关器件比较理想。
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3原理概述
3.1原理简述
本次12V 120W开关电源设计，采用电压为12V，功率为120W，开关频率为100KHz。开关电源电路原理图如附录一。电路主要由整流滤波电路和反馈电路两部分组成。R31是负温度系数的NTC热敏电阻，对减小启动时的冲击非常有效。图中的T2、C8、C14、C15和C18组成EMI滤波器。以改善开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R32、R40和W1分压后送入TL431的1脚，当电压高于2.495V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。
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4系统组成
4.1整流滤波电路
图4-1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4-1 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。 4.1.1EMI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4-2为EMI滤波器的原理图，从图中可以看出C1、C2、
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