高频逆变-变压器-高频整流电路是开关电源的核心部分，具体电路采用的是带隔离的直流-直流变流电路。
针对不同的功率等级和输入电压可以选取不同的电路。
针对不同的电压等级，可以选择不同的高频整流电路。
随着微电子技术的不断发展，电子设备的体积不断减小，与之相适应，要求开关电源的体积和重量也不断减小，提高开关频率并保持较高的效率是主要的途径。
一个开关电源经常需要同时提供多组供电，这可以采用给高频变压器设计多个二次绕组的方法来实现，每个绕组分别连接到各自的整流和滤波电路，就可以得到不同电压的多组输出，而且这些不不同的输出之间是相互隔离的。
值得注意的是，仅能从这些输出中选择一路作为输出电压反馈，因此也就只有这一路电压的稳压精度较高，其他路的稳压精度都较低，而且其中一路的负载变化时，其他路的电压也会跟着变化。
除了交流输入之外，很多开关电源的输入为直流，来自电池或者另一个开关电源的输出，这样的开关电源被称为直流-直流变换器。
直流-直流变换器分为隔离型和非隔离型两类，隔离型多采用反激、正激、半桥等隔离型电路，而非隔离型采用buck、boost、buck-boost等电路。
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，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。
开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。
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。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET、变压器。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。
开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度
Bs>下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。
SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。
，开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS
ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。
对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。
模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。
针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。
开关电源常见的故障如：
<1）保险丝熔断
一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。
由于电源工作在高电压、大电流的状态下，电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。
重点应检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容，逆变功率开关管等，检查一下这此元器件有无击穿、开路、损坏等。
如果确实是保险丝熔断，应该首先查看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有被烧糊，有没有电解液溢出，如果没有发现上述情况，则用万用表测量开关管有无击穿短路。
需要特别注意的是：
切不可在查出某元件损坏时，更换后直接开机，这样很有可能由于其它高压元件仍有故障又将更换的元件损坏，一定要对上述电路的所有高压元件进行全面检查测量后，才能彻底排除保险丝熔断的故障。
<2）无直流电压输出或电压输出不稳定
如果保险丝是完好的,在有负载情况下,各级直流电压无输出.这种情况主要是以下原因造成的:
电源中出现开路、短路现象，、过压
过流保护电路出现故障，辅助电源故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。
在用万用表测量次级元件，排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后，如果这时输出为零，则可以肯定是电源的控制电路出了故障。
若有部分电压输出说明前级电路工作正常，故障出在高频整流滤波电路中。
高频滤波电路主要由整流二极管及低压滤波电容组成直流电压输出，其中整流二极管击穿会使该电路无电压输出，滤波电容漏电会造成输出电压不稳等故障。
用万用表静态测量对应元件即可检查出其损坏的元件。
<3）电源负载能力差
电源负载能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或工作时间长的电源中，主要原因是各元器件老化，开关管的工作不稳定，没有及时进行散热等。
应重点检查稳压二极管是否发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。
电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。
要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。
1.2本文设计内容
电动自行车以其价格低、绿色环保，使用安全方便等优点越来越受到消费者的喜爱。
目前国内市场上的电动自行车大多采用３６Ｖ或２４Ｖ密封铅酸蓄电池组，为了降低成本，要求充电器采用简化的恒流恒压模式，以满足一般电动车36V蓄电池充电的要求。
本文主要设计电路为工频整流电路设计，高频逆变电路设计，高频整流电路设计以及参数计算和选择器件的具体型号并绘制相关电路图，以完成设计任务。
第2章36V/2A电动车充电器电路设计
2.1电动车充电器总体设计方案
交流输入、直流输出的开关电源将交流电转化为直流电，其典型的能量变换过程如图2-1所示。
工频交流直流高频交流
直流脉动直流高频交流
图2-1-1开关电源的能量变换过程
整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用大电容滤波，该电路结构简单、工作可靠、成本低，效率也比较高，但存在输入电流谐波含量大、功率因数低的问题，因此较为先进的开关电源采用有源的功率因数校正高频逆变-变压器-高频整流电路是开关电源的核心部分，具体电路采用的是带隔离的直流-直流变流电路。
针对不同的功率等级和输入电压可以选取不同的电路。
针对不同的电压等级，可以选择不同的高频整流电路。
2.2具体电路设计
<1）主体部分分析与设计
电路主体部分如图2-1-1所示，主电路为单端反激式DC/DC变换器。
图2-1-1主体部分电路设计
单端反激式是输入与输出隔离的DC/DC变换器中的一种。
所谓单端是指变压器仅有单一方向的磁通，反激是指开关管导通时变压器原边仅作为电感储存能量，能量是在开关管断开时传递负载的。
输入的直流电压Ui由市电经二极管桥式整流加电容滤波得到。
主电路主要由功率开关管Q1，高频变压器T1，高频整流二极管D1、D2、D3，滤波电容C6、C5、C3组成。
其中开关管Q1为型号为P7NA60的场效应管，变压器有三个副边L2、L3及L4，对应着三路输出，这里均把其看作主电路的部分，L2这路输出为主输出，给蓄电池充电，L4这路输出主要给UC3842及光耦供电，L3这路给后面状态指示电路部分供电及作为其相应的输入。
因为副边L3和L2匝数成比例，两路输出电压成比例，故L3这路可做为反馈信号。
二极管D4为普通整流二极管，有利于对蓄电池充电；R15主要是为了避免单端反激式工作在空载状态。
控制部分以UC3842为核心构成。
次级绕组L4的输出经D2整流和C3滤波后加在7脚给芯片供电。
刚要启动时变压器次级线圈无电压输出，故Ui经R4分压后加在7脚给芯片供电，正常工作时由L4的这一路供电；电阻R2跨接在基准电压端8脚和定时端4脚，电容C7接4脚和地，这是振电路外部分固定的接法，电阻R2和电容C7决定振荡器的工作频率，也就决定了UC3842输出的PWM信号频率；光耦PC817输出经Ｒ18送至2脚，为电压反馈信号，2脚为芯片内部误差放大器的反向输入端；芯片1脚和2脚之间连接的R5和C2起到改善误差放大器性能的增益和频率特性的作用；变压器原边L1，开关管Q1，R3和R17中的电流相同，故R17为电流取样电阻，其接至电流检测比较器的输入端3脚；内部误差放大器的反向输入端2脚为电压反馈信号，误差放大器同向输入端在芯片得到的基准电压信号，经误差放大器后得误差放大信号，而误差放大信号送到芯片内部电流检测比较器的输入端，电流检测比较器的另一输入端就是3脚，3脚接电流反馈信号，这就构成了双闭环系统，电流反馈是内环。
PWM信号输出端6脚有较强的驱动能力，在这里经R6直接驱动开关管Q1。
反馈部分主要由可调精密并联稳压器TL431和线性光耦PC817构成。
输出电压UO经R13、R12和R14分压后加至TL431的1脚，UO有波动时TL431的1脚的输入也会相应变化，与TL431中的2.50V带隙基准电压进行比较后在阴极上会形成误差电压，使光耦中LED的电流也发生相应变化，再通过光耦使UC3842的2脚上得到的电压反馈信号发生相应的变化，从而改变UC3842的6脚上输出的PWM的占空比，控制输出达到要求。
负载为蓄电池，所以UO被钳制的电压和蓄电池电压相同，而刚开始充电时蓄电池电压较低，通过反馈必然会增加DC/DC变换器的输出，从而使充电电流较大，为了限制该电流，增加了R16和Ｄ5这一路反馈信号。
变换器输出增加时，L3这一路输出也增加，经R16和Ｄ5加在TL431的1脚的电压也增加，从而限制变换器输出的增加，也就限制了最大充电电流。
<2）状态指示部分分析与设计
状态指示部分电路如图3，以LM324为核心构成。
状态指示电路的主要作用是显示电源是否接通，充电是否结束。
图2-1-1和图2-1-2都是充电器电路的一部分，图2-1-2中的A、B、C三点分别和图2-1-1中的A、B、C三点相连。
充电器接上交流电源后，C点上就有电压，一方面加在4脚给LM324供电，另一方面通过R21让电源指示LED灯D1亮。
D3和D4为一双色 LED指示灯。
刚开始充电时，经R22和R23分压后输入给5脚的电压大于其6脚得到的电压，7脚输出高电位，经R29使D3红灯亮，同时经R27送至2脚使2脚电压高于3脚得到的电压，1脚输出低电位，绿灯D4不亮；充好电时蓄电池上电压相对较高，5脚的电压大于其6脚电压，7脚输出低电平，红灯D3不亮，同时绿灯D4亮。
图2-1-2状态指示部分
2.2.1工频整流电路设计
工频就是220V，50HZ交流电源，整流电路大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。
这种电路，只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。
整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用大电容滤波，该电路结构简单、工作可靠，成本低，效率也比较高。
桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。
这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。
桥式整流电路图2-2-1所示
图2-2-1桥式整流电路
桥式整流电路的工作原理如下：
E2 为正半周时，对D1 、D3 和方向电压，Dl，D3 导通；对D2 、D4 加反向电压，D2 、D4 截止。
电路中构成E2 、Dl、Rfz 、D3 通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整流电压，E2 为负半周时，对D2 、D4 加正向电压，D2 、D4 导通；对D1 、D3 加反向电压，D1 、D3 截止。
电路中构成E2 、D2 Rfz 、D4 通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波整流电路
上述工作状态分别如图2-1-2图2-1-2桥式整流电路工作原理
2.2.2高频逆变-变压器-高频整流电路设计
高频逆变-变压器-高频整流电路是开关电源的核心部分，具体电路是采用隔离型直流-直流变流电路。
针对不同的功率等级和输入电压可以选择不同的电路，针对不同的输出电压等级，可以选择不同的高频整流电路。
带隔离的直流-直流变流电路目前广泛应用于各种电子设备的直流电源<开关电源），是电力电子领域的一大热点。
常见的带隔离的直流-直流变换电路可以分为单端和双端电路两大类。
单端电路的变压器的励磁电流是单方向的，而双端电路的变压器的励磁电流是两个方向的。
单端电路包括正激和反激两类；双端电路包括全桥、半桥和推挽三类。
每一类电路都有多种不同的拓扑形式或控制方法。
反激图2-2-2反激电路原理图
本设计主要采用主电路是单端反激式直流-直流变流电路进行设计的。
同正激电路不同，反激电路中的变压器起着储能元件的作用，可看做是一对相互耦合的电感。
开关S开通后，VD处于断态，绕组W1的电流线性增长，电感储能增加；S关断绕组W1的电流被切断，变压器中的磁场能量通过绕组W2和VD向输出端释放。
反激电路可以工作在电流断续和电流连续两种模式：
1）如果当S开通时，绕组W2中的电流尚未下降到零，则称电路工作于电流连续模式。
2）如果S开通前，绕组W2中的电流已经下降到零，则称电路工作于电流断续模式。
当工作于电流连续模式时：
<2-1）
当工作于电流断续模式时，输出电压高于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，U0趋近于无穷，这将损坏电路中的元器件，因此反激电路不应工作于负载开路状态。
2.3元器件型号选择
（1）UC3842介绍
UC3842国产型号为CW3842，UC3842的同类产品还有UC1842<军用），UC2842<民用），性能以军用的UC1842最好、最稳定。
UC3842是高性能电流型PWM集成控制器，电流型控制方式是种固定时间开启，给定电压信号、反馈电压信号和反馈电流信号共同决定其关断时刻的控制方法。
该芯片常见的封装形式有DIP-8和SO-14，有效引脚为8个，SO-14有部分引脚是空脚，内部结构如图2-3-1所示，由欠压封锁电路、振荡器、误差放大器、电流取样比较器、PWM锁存器、输出电路和基准电压电路等组成，右边的数字对应SO-14封装。
以DIP-8介绍，1脚是误差放大器的输出端，和2脚之间外接阻容元件用于改善误差放大器的性能；2脚是芯片内部分误差放大器的反向输入端，用作电压反馈输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较，产生误差电压；3脚为芯片内PWM比较器的反向输入端，作为电流反馈的输入端，当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；4脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定；5脚为公共地端；6脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns ，驱动能力为±1A ；7脚是直流电源供电端；8脚为5V 基准电压输出端，有50mA的负载能力。
UC3842欠压封锁导通门限为16V，关断门限电压为10V；基准电压部分产生5.0V基准电压，从8脚输出；振荡器使用时外接电阻RT和电容CT，使用时电阻跨接在8脚和4上，其参数计算为：
<2-2）
电容一端接4脚一端接地，振荡器最高工作频率可达500KHz，误差放大器的同向输入端在器件内部接有2.5V±2%基准电压；PWM信号从6脚输出，输出电路驱动能力较强，可直接驱动N沟道MOS管和双极晶体管。
图2-3-1UC3842内部结构
<2）TL431和LM324简介
TL431是2.5V～36V可调式精密并联稳压器，其性能优良、价格低廉，能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源、外部误差放大器等。
它的一些特性使得它可以在电源、数字电压表和运放电路等许多场合代替齐纳二极管，其常见的封装有TO-92型和DIP-8<实际有效管脚也为3个），管脚分别为阳极A、阴极K和输出设定端R<基准端），基准端的电压为2.5V，其典型应用之一如图2-3-2TL431作为外部误差放大器时，与线性光可构成隔离式反馈电路，在开关电源中较多见。
图2-3-2LM324常见的为DIP-14封装，内部集成四个相互独立的带有差动输入的高增益运算放大器，可单电源供电，也可双电源供电，其管脚功能如如图2-3-2图2-3-2<3）大功率管参数计算：
大功率管晶体管的功率损耗<这里指的是在回路中起到开关作用的晶体管），因其在具体电路中处于开关状态，电压与电流因不同的负载及回路架构<如驱动方式）表现出来的波形的形状各有不同<有锯齿波、方波等），并且其功率损耗形式多样，包括开关<导通、截止瞬间）损耗、导通时内阻损耗等；这样就不能简单用电压与电流乘积来计算它的功率损耗。
①导通损耗
=
<2-3）
<2-4）
②开关<导通、截止瞬间）损耗
<2-5）
<2-6）③合并上述各积分项得<其中
为单位时间所消耗的能量）
<2-7）
第3章课程设计总结
这次的课程设计中运用了大量的电力电子技术的知识，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两个分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术中所变换的“电力”和“电力系统”所指的“电力”是有一定差别的。
两者都指“电能”，但后者更具体，特指电力网的“电力”，前者更一般写。
具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
目前所用的电力电子器件均由半导体制成，故也称电力半导体器件。
通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术两个分支。
交流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。
“交流”不只指交直流之间的变换，也包括上述的直流变直流和交流变交流的变换。
电力电子技术广泛应用于电气工程中，这就是电力电子学和电力学的主要关系。
“电力学”这个术语在为我国已不太应用，这里可用“电工科学”或“电气工程”取而代之。
电力电子技术是电气工程学科中的一个最为活跃的分支。
电力电子技术的不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力，是电气工程这一相对古来的学科保持活力的重要源泉。
但是，如果从应用领域看，电气工程则又和能源科学密切相关。
电能是能源的一种，而且是使用，输送和控制最为方便的能源，也是人类研究较为充分的一种能源。
在可预见的将来，还没有一种能源有可能取代电能。
而人类在任何时候都不可能离开能源，能源为人类提供动力，是人类永恒的研究对象。
因此，人类如果关注能源，就必须关注电能，也就必须关注电气工程。
电力电子技术室20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术。
通常把计算机的作用比作人的大脑。
那么，可以把电力电子技术比作人的消化系统和循环
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