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本次毕业设计的题目是开关电源建模与设计，要求是设计一个中小功率的开关电源。主要技术指标为：输入为220V交流市电，输出电压为24V/12V两档，输出电压精度<=±1%，转换效率>=85%(典型值)，输出功率350W。具体研究内容包括单端正激变换器建模与控制研究，MOS管建模与特性分析，电路设计及试验。
开关电源就是通过电路控制开关管的导通与截止。将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热，成本低。
基本组成模块有输入端滤波电路、输入桥式整流电路、高频变压器、功率开关管、PWM控制器、反馈控制电路。基本工作流程是：
1、交流电源输入经整流滤波成直流；
2、通过单端正激电路进行DC/DC变换；
3、通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上；
4、开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载；
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的。
交流电源输入时一般要经过扼流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰；在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高。开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出。一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源。
目 录
摘 要…………………………………………………………………………………………I
Abstract………………………………………………………………………………………II
第1章 绪论…………………………………………………………………………………...…1
1.1 课题研究背景………………………………………………………………………..…1
1.2 课题研究目的与意义………………………………………………………………..…1
1.3 开关电源的基本原理...............……………………………………………………...…1
1.4 开关电源发展概况…………………………………………………………………..…2
1.4.1 国外开关电源发展概况…………………………………………………………2
1.4.2 国内开关电源发展概况…………………………………………………………3
1.5 本文主要研究内容………………………………………………………………..……4
第2章 主电路拓扑结构选型………………………………………………………………...…5
2.1 开关电源基本结构…………………………………………………………………..…5
2.2 几种基本的DC-DC变换器………………………………………………………..…..6
2.2.1 降压（Buck）型变换器…………...………………………………………………6
2.2.2 单端反激（Flyback）式变换器……….…………………………………………..7
2.2.3 推挽（Push-Pull）式直流变换器…………………………………………………8
2.2.4 单端正激（Forward）式直流变换器……………………………………………9
2.3 主电路结构选择……………………………………………………………..………..12
2.4 本章小结………………………………………………………………………………12
第3章 输入、输出整流滤波电路的设计………………………………………………….…13
3.1 EMI滤波器........…………………………………………………………………..…...13
3.1.1 EMI滤波器的基本结构………………………………………………….......…13
3.1.2 EMI滤波器的设计…………………………………………………...…………14
3.2 整流电路的选择………………………………………………………………………16
3.2.1 单相半波整流电路…………………………………………………………..…16
3.2.2 单相桥式整流电路…………………………………………………………..…17
3.2.3 二极管的选择………….…………………………………………………….…18
3.2.4 电源滤波电容的计算……………………………………………………..……19
3.3 输出级设计……………………………………………………………………………20
3.3.1 正激式滤波扼流圈的设计…………………………………………………..…20
3.3.2 滤波电容的设计…………………………………………………………..……21
3.3.3 死电阻的设计………………………………………………………….….……21
3.3.4 输出整流和续流二极管的选择…………………………………………..……22
3.4 本章小结………………………………………………………………………………23
第4章 变压器的设计…………………………………………………………………………24
4.1 变压器的工作原理……………………………………………………………………24
4.2 高频变压器的设计方法………………………………………………………………25
4.3 高频变压器的选择……………………………………………………………………27
4.4 本章小结………………………………………………………………………………31
第5章 控制电路、反馈电路和开关管设计…………………………………………………32
5.1 电压型和电流型控制分析比较………………………………………………………32
5.2 UC3844工作原理……………………………………………………………...……33
5.2.1 引脚说明…………………………………………………………………..……34
5.2.2 工作原理…………………………………………………………………..……34
5.3 外围电路的设计………………………………………………………………………38
5.3.1 启动电路的设计……………………………………………………………..…39
5.3.2 振荡器频率的设置…………………………………………………………..…40
5.3.3 电流检测电阻和滤波网络的设计…………………………………………..…40
5.4 MOSFET开关管的选择…………………………………………………………....…41
5.4.1 功率MOSFET的工作原理……………………………………………………41
5.4.2 功率MOSFET的选择…………………………………………………………42
5.4.3 开关管的缓冲电路……………………………………………………..………42
5.5 反馈电路的设计………………………………………………………………………44
5.5.1 器件TL431…………………………………………………………………..…44
5.5.2 器件PC817………………………………………………………………..……45
5.5.3 电压反馈电路……………………………………………………..……………46
5.6 本章小结………………………………………………………………………………47
第6章 系统的建模与仿真…………………………………………………………………….48
6.1 MATLAB简介…………………………………………………………………………48
6.2 系统电路原理图………………………………………………………………………49
6.3 系统的建模……………………………………………………………………………49
6.4 仿真结果………………………………………………………………………………50
6.5 结果分析………………………………………………………………………………57
6.6 本章小结………………………………………………………………………………57
结论………………………………………………………………………………………..……58致谢……………………………………………………………………………………….…….59
参考文献……………………………………………………………………………………..…60
电源设备用以实现电能变换和功率传递，是各种电子设备正常工作的基础，而高频高效的小型开关电源又是开关电源的必然趋势，在通信、军事装备、交通设施、仪表仪器、工业设备、家用电器等领域得到了越来越多的广泛应用。
本文首先分析了开关电源的工作原理，并阐述了针对设计题目想出的基本思路，绘制出清晰易懂的设计框图。随后，对每个组成部分电路分别进行了介绍，说明了为什么选择这一电路，详细讲解电路设计的理论依据和电路工作原理以及性能要求。接着给出了整个设计的总图，在整个电路的设计上，主要介绍了输入整流滤波电路、高频变压器、功率开关管、PWM控制器、反馈控制电路、输出整流滤波电路、复位电路、缓冲电路等。
最后，论文在整体电路原理分析和子电路的设计基础上，应用matlab仿真软件对子电路模块和整体电路进行功能仿真验证，仿真结果满足要求。进一步验证理论分析和设计的正确性，也是设计理论与实践仿真相结合的一次有意义的尝试。
关键词：单端正激式 开关电源 仿真 高频变压器
