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《 开关电源课程设计报告》
题 目： 开关电源设计与制作
院 （系）： 机电与自动化学院
专业班级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
20 年 月 日至20 年 月
华中科技大学武昌分校制 日
目 录
1．开关电源简介………………………………………………………………2
1.1概述…………………………………………………………………………2
2．课程设计目的………………………………………………………………3
3．课程设计题目描述和要求…………………………………………………3
4．课程设计报告内容…………………………………………………………3
4.1开关电源基本结构…………………………………………………………3
4.2系统结构…………………………………………………………4
4.2.1系统总体电路框架………………………………………………………5
4.2.2 UC3842…………………………………………………………5
4.2.3 DC-DC变换模块…………………………………………………………6
4.3系统电路图…………………………………………………………7
4.4控制器的选择…………………………………………………………7
4.4.1 单片机初始化程序……………………………………………7
4.5 ADC的程序…………………………………………………………8
4.6 显示电路…………………………………………………………9
4.6.1显示方案…………………………………………………………9
4.6.2显示程序…………………………………………………………10
4.7 功率因数检测的实现……………………………………………………12
4.7.1过零比较电路…………………………………………………………12
4.7.2实现程序…………………………………………………………12
5.系统调试…………………………………………………………13
5.1 硬件调试…………………………………………………………13
5.1.1 主电路调试…………………………………………………………13
5.1.2 检测电路调试…………………………………………………………13
5.2 程序调试…………………………………………………………14
6．总结…………………………………………………………15
参考文献 ………………………………………………………………………16
1．开关电源简介
1.1概述
开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源具有节能（效率一般可达85%以上）；体积小，重量轻；具有各种保护功能；改变输出电流、电压容易，稳定，可控等特点。
开关电源的结构形式很多，按PWM方式来分有以下几种。
（1）反激式变换器
所谓反激式是指变压器的初级极性与次级极性相反。如果变压器的初级上端为正，则次级上端为负。反激式变换器效率高，线路简单，能提供多路输出，所以得到了广泛应用。但是在次级输出的电压中，有较大的纹波电压。为了解决这一问题，只有加大输出虑波电容和电感，但这样做的结果是增大了电源的体积。
（2）反激式双晶体管变换器
开关电源的功率在200W以上，不宜采用单管反激式电路，这时可以利用反激式双晶体管结构，两管可用双极型晶体管或长效应管。其中场效应管特别适用，无论是固定频率，可变频率，完全和不完全能量传递方式，用场效应管代替双极型晶体管是首选方案。
（3）正激式变换器
正激式变换器纯粹是个隔离元件，它是利用电感L储能及传递电能的。变压器的初级和次级线圈是相同的同名端，由于电感L的存在，它的电感折算到初级，使初级电感增大，而电流却减小。正激式变换器的优点是铜耗低，因为使用无气隙磁芯，电感量较高，变压器的峰值电流比较小，输出电压纹波低；缺点是电路较为复杂，所用元器件多，如果有假负载存在，效率较低。它适用于低电压，大电流的开关电源，多用于150W以下的小功率场合。它还具有多台电源并联使用而互不影响的特点，而且可以自动均很，而反激式却做不到这点。
（4）正激式双晶体管变换器
正激式双晶体管是在单管正激式的电路上再串接一只三极管而组成的，这对于高压大功率的开关电源来说更加安全可靠。安全可靠是最大的效益，所以，双管
正激式变换器得到了广泛应用。
（5）半桥式变换器
为了减小开关三极管的电压应力，可以采用半桥式变换器，它是离线式开关电源较好的拓扑结构。
（6）桥式变换器
（7）推挽式变换器
推挽式变换器的电路比较复杂，尤其是变压器的初级和次级都需要两个绕组，但是它的利用率高，效率高，输出纹波电压小，适合用于百瓦级至千瓦级的开关电源中。
（8）RCC变换器
RCC变换器是节流式阻尼变换器，是一种自激式振荡电路，它的工作频率随着输入电压的高低和输出电流的大小而变化。因此，在高功率、大电流场合，它的工作不很稳定，只适用于50W以下的小功率场合。但是其电路简单，成本低，制作、调试容易，因此，有一定的应用价值。
构成开关电源的三个条件（1）开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状；（2）高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频；（3）直流：开关电源输出的是直流而不是交流。
2．课程设计目的
·熟练掌握选用芯片各引脚的功能及控制原理
·理解设计的开关电源整体工作原理
3．课程设计题目描述和要求
1.设计和制作12V,15V,24V,36V中任一种开关电源并利用单片机检测显示电压（LCD显示）。
2.采用隔离或非隔离变换电路。
3.采用TOP或PWM芯片实现。
4．课程设计报告内容
4.1开关电源基本结构
第一类：
变换电路（图2）：含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。（如：正激、反激电路）
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