1、毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 开关电源式智能充电模块设计方案 一、课题研究意义及现状 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入 80 年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入 90 年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 开关电源被誉为高效，节能型电源，它代表着稳压电源的发展方向。它具有效率高、体积小、重量轻等特点，应用越来越广泛，从 70 年代开始，高效的开关电源飞速发展，逐步替
2、代传统的串联线性直流稳压电源，作为开关电源不需要较大的散热器，并用轻量高频变压器替代笨重的工频变压器。目前，单片开关电源集成电路以其高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标的显著优点，获得广泛应用，已成为设计中、小功率开关电源的优选产品。 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。 近年来高反压 MOS 大功率管的迅速发展，又将开关电源的工作频率从 20kHz 提高到150 200kHz，其结果是使整个
3、开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。开关电源的性能价格比达到了前所未有的水平，使它在与线性电源的竞争中具有先导之势。当然开关电源能被工业所接受，首先是它在体积、重量和效率上的优势。在 70 年代后期，功率在 100w 以上的开关电源是有竞争力的。到 1980 年，功率在 50w 以上就具有竞争力了。随着开关电源性能的改善，到 80 年代后期，电子设备的消耗功率在 20w 以上 ，就要考虑使用开关电源了。过去，开关电源在小功率范围内成本较高，但进入 90 年代后，其成本下降非常显著 ， 当然这包括了功率元件，控制元件和磁性元件成本的大幅度下降。此外，能源成本的提高也是促进开关电源发展的因素之
4、一。 开关稳压电源按控制方式分为调宽式和调频式两种。在目前开发和使用的开关电源电路中，绝大多数为脉宽调制型，即为 PWM技术。全称脉冲宽度调制（ Pulse width Modulation），是通过一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需波形（含形状和幅值）的。主要是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行 控制的一种非常有效的技术。基本原理是在输入电压，内部参数以及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压被控制信号稳定。 通过本次设计，让我更加深刻地学习到电力电子技术方面的知识，尤其在开关电源这一知识点上
5、的理解有了质的提高，使我对电力电子技术的工作产生了浓厚了兴趣，也为我将来从事这方面工作打下良好的基础。 二、课题研究的主要内容和预期目标 采用电力电子技术，利用选定芯片 设计并制作 一个可用于普通铅酸蓄电池充电的开关电源式智能 充电模块。 具体要求如下： 输入单相交流电压有效值为 220V， 50Hz，输出电压为直流 24V，输出功率大于等于 80W，效率大于等于 80%；要求充电模块采用开关电源式，且具有恒流，恒压，涓流浮充三阶段的智能充电控制模式，具有必要的保护功能，装置成本低，性能可靠 了解当前国内外开关稳压电源研究与其产品市场；熟悉电力电子技术，为将来从事机电设备控制研发、制造及经营等
6、方面工作打下基础。 三、课题研究的方法及措施 一般来说，功率很小的电源（ 1 100W）采用电路简单，成本低的反激型电路较好，当电源功率在 100W 以上且 工作环境干扰大，输入电压质量差，输出短路频繁时，则应采用正激型电路；对于功率大于 500W，工作条件较好的电源，则采用半桥或全桥路较为合理；如果对成本要求比较严，可以采用半桥电路，如果功率很大则应采用全桥电路。 开关电源的常用芯片有很多，比如 UC3842， STPS2L30A， IRF520 等等。 基于本设计中所要求的充电器功率并不大，在 100W 以下。 所以我 初步决 定 以 UC3842 这芯片的单端反激式开关电源。UC3842
7、 也称电流驱动型脉宽调制芯片，它是一种单端输出控制电路芯片，其最大优点是外接元件极少，接线比较简单， 可靠性高，成本低。能通过高频变压器与电网隔离，适用于构成 100W 以下的开关电源。 并且利用 比较放大器作为电源整流后的控制和检测电路，主要作为一个电压比较器使用。功率变换电路元件选择 MOSFET，使用 精密基准电压源， 将选用 一种具有电流输出能力的可调基准电压源，输出电压范围 2.5 36V。配合光耦合器起到自动调节电压的作用。 电路结构方面初定利用 可调基准电压源 构成低压侧电压反馈稳压电路， 以 UC3842 驱动场效应管的单管开关电源 充 电器，配合 比较放大器 来实现，恒压，恒
8、流，涓流，三阶段充电方式。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 10 月 18 至 2011 年 4 月 17 日。 2010年 10月 18日至 2010年 10月 30日 :明确任务，查找资料，确定系统总体设计方案； 2010 年 11 月 1 日至 2010 年 11 月 25 日 :写文献综述，外文翻译 2010 年 11 月 26 日至 2010 年 12月 3日：完成开题报告，准备开题答辩 2010 年 12 月 5 日至 2011 年 1月 1日：完成电路设计和仿真； 2011 年 1 月 2 日至 2011年 2月 1 日：完成开关电源式智能充电模块全部硬件电
9、路的具体设计； 2011 年 2 月 2 日至 2011 年 3 月 1 日：完成硬件制作，同时通 过实验模拟测试； 2011 年 3 月 2 日至 2011 年 4 月 15 日：撰写毕业论文，完善与修改毕业论文；做好论文答辩的 PPT资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 何希才 .新型开关电源设计与应用 M.北京 :科学出版社， 2001,8. 2 沙占友 .新型开关电源的设计与应用 M.北京 :电子工业出版社， 2001,11. 3 史俊杰 .开关稳压电源原理、设计实用电路 M.西安 :西安电子科技大学出版社， 2008,6. 4 王兆安，黄俊 .电力电子技术 (第
10、 4版 )M.电力电子技术 .北京 ：机械工业出版社， 2002， 7. 5 周志敏，周纪海，纪爱华 .开关电源使用设计（第 2版） M.北京：人民邮电出版社 ,2007,5. 6 沈锦飞，吴雷等 .电源变换应用技术 M.北京：机械工业出版社， 2007， 9. 7 刘树林，钟久明 .基于 UC3842的开关电源输入过压保护电路研究 J.铸造技术， 2005,26(10)： 876878. 8 刘彦甲 .集成开关稳压电源的电路设计 J.商丘这也技术学院学报， 2009,8(5)： 71 74. 9 陈德康脉宽调制器 UC3842在开关电源中的 应用 J.西南科技大学报， 2005,2(2)： 27 30. 10 赵庆苓 . 基于 UC3842 开关 电源 保护电 路的 设计 J.SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION,2010, 23:36 37. 11 季海涛 ,陈松立等 .基于 UC3842的单端反激式电源设计 J.电源技术， 2008,(10)： 65 66. 12 Understanding Boost Power stages in Switch Mode Power Supplies.TI Application ReportM.Boston： kluwer Academic Press,1988.
