湖南工程大学。
课程设计。课程名称电力电子技术。
课题名称 uc3875脉宽调制高频
开关稳压电源设计
专业自动化。
班级。学号。
姓名。指导教师赵葵银唐勇奇。
2023年 12 月 16 日。
湖南工程大学。
课程设计任务书。
课程名称电力电子技术。
课题 uc3875脉宽调制高频
开关稳压电源设计
专业班级自动化
学生姓名。学号。
指导老师赵葵银。
审批。任务书下达日期 2013 年 12 月 16 日。
任务完成日期 2023年 12 月 27 日。
目录。第1章概述
1.1高频开关电源的发展趋势。
1.2 高频开关稳压电源的结构框图。
1.3 高频开关稳压电源的工作原理。
1.4 高频开关稳压电源的工作原理。
第2章主电路的设计方案。
2.1 整流电路的设计。
2.2 高频逆变电路的设计。
2.3 高频全桥整流电路的设计。
第3章控制电路的设计方案。
3.1 uc3875功能的概述。
3.2 uc3875脉冲触发电路的设计。
3.3 过压保护电路的设计。
3.4 驱动电路的设计。
第4章电源性能的测试。
4.1 电压调整率的测试。
4.2 电压功率的测试。
4.3 电压负载调整率的测试。
4.4 电源效率的测试。
第5章设计总结与体会。
附录：原理图。
第1章总体设计。
1.1 高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源，传统的电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。
高频开关电源技术，更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下，由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，从而可大大的提高工作频率，提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源。
总而言之，电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电相结合。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋，因此，同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动，并将很快发展起来。
还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
1.2 高频开关稳压电源的结构框图。
本设计开关电源只要有主电路和控制电路两大部分组成。主电路主要包括整流电路、逆变电路、高频整流电路。控制电路有触发电路即pwm电路、过电压电流保护电路、mosfet驱动电路组成。
主电路在整个电源当中发挥核心的作用，控制电路起控制作用，两者相互协调，共同工作。
整流电路采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用了大电容的滤波，电路结构简单，工作可靠，效率也比较高。高频逆变—变压器—高频整流电路是整个开关电源的核心部分，本电源采用的是隔离型直流—直流变流电路。电源采用先整流滤波、后经高频逆变得到高频交流电压，然后由高频变压器降压、再整流滤波的办法。
采用的高频开关方式进行电能变换的电源称为开关电源。
控制电路是整个开关电源的一个重要的组成部分，本设计采用专用的移相控制芯片uc3875产生四路移相控制的pwm信号。uc3875对电路的桥臂导通进行控制。
具体详细如图1—1所示。
图1-1 开关稳压电源结构框图。
1.3 高频开关稳压电源工作原理。
高频开关稳压电源是直流电设备中常用的ac-dc转换电源，它的作用是把公网上的220v交流电转换成适用可调电压的直流电源供用电设备使用。公网上的工频交流电先整流滤波为固定直流，通过功率变换（高频逆变）得到20~50khz的高频交流，然后再经高频整流与滤波，就得到所需的直流电。工频整流滤波由桥式电路实现，功率变换由pwm控制芯片uc3875按周期控制igbt的导通实现，高频整流与滤波由副边感应线圈、二极管和电容组成的lcd电路实现。
简而言之，通过交—直—交—直电路结构将220v50hz的交流电转换成电压12v电流10a的直流电输出。
从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：
1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤掉，同时也防止本机产生的杂波反馈到公共电网。
2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
控制电路。一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。
检测电路。除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。
第2章主电路的设计方案。
主电路包括不可控整流电路、高频电压逆变电路、高频全波整流电路。
2.1 单相不可控整流电路的设计。
本电路采用的是电容滤波的单相不可控整流电路。在电压正半周过零点到第二次到零点期间二极管不导通，电容c向r放电，提供负载所需的电流，同时输出电压下降。当电压再次到达零点之后二极管导通，交流电源向电容充电，同时向负载r供电。
就这样周期性的工作。在电路稳态时电容在一个周期内吸收的能量和释放的能量相等，故电压平均值保持不变。相应的一周期的电流的平均值也为0。
忽略电路的其它损耗，电感能够起到抑制电流冲击，起到感容滤波的效果。这样可以电压的波形变得平直，电流上升段变得平缓起来。电路如图2—1所示。
2.2 高频逆变电路的设计。
半桥逆变电路由两个桥臂，每一个桥臂由一个可控器件和一个反相并联的二极管组成，在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的连接点和两个桥臂连接点之间。开关器件的栅极信号各有半周正偏半周反偏，二者互补。如图1—3所示，负载电流和电压反向，负载电感中储存的能量向直流反馈。
反馈回的能量暂时存储在直流侧电容器中，即直流电容器侧起到缓冲无功能量的作用。电路中的二极管具有缓冲能量和续流的作用。本电路还具有结构简单，所使用的元器件少的特点。
图2—3 高频逆变电路
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