摘 要

开关电源以小型、轻量和高效率的特征被广泛应用于几近全部的电子设备，在电子信息产业的蓬勃发展中起到了不可代替的作用。其中，反激式开关电源又是各种开关电源中结构较为简单，价格较为便宜，输出端电磁干扰相对最小的一种。本设计就是设计一款基于UC3845芯片的低功耗、高效率、输出较为稳定的反激式开关电源。UC3845芯片是专为离线和直流至直流变换器应用而设计的高性能固定频率电流模式控制器，可以提供只需相对较少外部元件即可获得高成本效益的解决方案。

本文详细分析了反激式开关电源的工作原理并进行了包括前级保护电路和EMI滤波电路、输入整流滤波电路、无源无损缓冲电路、UC3485芯片及其外围电路、高频变压器、反馈控制电路、输出整流滤波电路等在内的电路设计；利用Altium Designer进行电路原理图的绘制；利用proteus和matlab软件对整体电路进行仿真和验证。

按照制作指标对开关电源进行测试。从电源效率、输出电压精度、高频变压器性能、开关电源部分电压/电流波形、负载调整率及纹波等方面对反激开关电源进行性能测试，并对测试结果进行分析。

关键词：开关电源、反激式、UC3845芯片

Abstract

Switching power is widely used in almost all electronic devices with the characteristics of small, light and high efficiency. It has played an irreplaceable role in the flourishing development of the electronic information industry. Among them, flyback switching power supply is also a kind of simple and relatively inexpensive structure in various switching power supplies, and the smallest electromagnetic interference at the output side. This design is to design a low power flyback switching power supply based on UC3845 chip. The chip is a high performance fixed frequency current mode controller designed for off-line and DC to DC converter applications, which can provide a cost-effective solution with relatively few external components.

In this paper, the working principle of flyback switching power supply is analyzed in detail and the circuit design, including front stage protection circuit, EMI filter circuit, input rectifier filter circuit, passive lossless buffer circuit, UC3485 chip and its peripheral circuit, high frequency transformer, feedback control circuit, output rectifier filter circuit, and so on, and Altium Des are used. Igner circuit schematic drawing; using Proteus and MATLAB software to simulate and verify the whole circuit.

The switching power supply is tested according to the production index. The performance of the flyback switching power supply is tested from the power efficiency, the output voltage accuracy, the performance of the high frequency transformer, the voltage / current waveform of the switching power supply, the load adjustment rate and the ripple, and the test results are analyzed.

Keywords: switching power supply, fly back, UC3845 chip

目 录

1 绪论 1

1.1 课题来源及研究目的和意义 1

1.2 反激式开关电源的国内外现状 1

1.2.1 国外发展现状 2

1.2.2 国内发展现状 2

1.3 主要研究内容和电源设计指标 3

1.3.1 主要研究内容 3

1.3.2 反激电源设计指标 3

2 反激式开关电源整体电路原理分析 4

2.1 基本反激式变换器原理 4

2.1.1 电路运行原理与电磁能量转换原理 4

2.2 两种工作模式^[28] 5

2.2.1 电流断续模式 5

2.2.2 电流连续模式 7

2.2.3 单端反激变换器工作模式的选择 9

2.3 反馈控制电路工作原理 9

2.3.1 电压型控制方式 10

2.3.2 电流型控制方式 10

2.4 反激开关电源总体结构设计 12

2.5 本章小结 12

3 反激式开关电源具体电路设计 14

3.1前级保护与EMI滤波电路 14

3.1.1 前级保护电路 14

3.1.2 EMI 滤波电路 14

3.2高频变压器设计 15

3.2.1选定原边感应电压U_OR 15

3.2.2确定原边电流波形的参数 17

3.2.3选定变压器磁芯 18

3.2.4计算变压器的原边参数 21

3.2.5确定次级绕组的参数 21

3.2.6确定反馈绕组的参数 22

3.2.7确定电感量 22

3.2.8验证设计 22

3.3整流滤波电路 23

3.3.1 整流电路 23

3.3.2 输入滤波电路 24

3.4无源无损耗缓冲电路设计 24

3.4.1无源无损耗缓冲电路原理 24

3.5 UC3845及其外围电路设计 27

3.5.1 UC3845控制芯片的基本结构 27

3.5.2 UC3845控制芯片的外围电路设计 28

3.5.3 UC3845外围电路设计 30

3.6反馈控制电路设计 30

3.7 输出滤波电路设计 31

3.8 反激式开关电源整体原理图 32

3.9 本章小结 32

4 反激式开关电源系统仿真及性能测试 33

4.1系统仿真 33

4.1.1仿真软件简介 33

4.1.2系统建模仿真及结果分析 34

4.2本章小结 38

5 总结和展望 39

5.1 总结 39

5.2 不足和展望 39

参考文献 40

致谢 42

1 绪论

1.1 课题来源及研究目的和意义

开关电源是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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源利用半导体器件将直流电源调制成可以通过变压器传递的各种脉冲波形，并且频率远远高于电网频率，这种高频电流通过体积、重量都很小的高频变压器传递，然后再重新整流滤波作为输出^[3]。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。开关电源由于其小型化、重量轻、功率密度/转换效率高、输入电压范围广、热消耗较少等众多种优点，并得益于电子产品轻薄短小的需求趋势，发展迅速，普及于各种电子产品领域，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式^[5]。

反激式开关电源以其电路抗干扰、高效、稳定性好、成本低廉等许多优点，特别适合小功率的电源以及各种电源适配器，具有较高的实用性。反激式变压器的电路简单，能高效提供多路直流输出，符合多组输出要求；转换效率高，损失小；变压器匝数比值较小；输入电压在很大的范围内波动时，仍可有较稳定的输出，目前已可实现在85~265V间的交流输入，无需切换即可达到稳定输出的要求^[8]。