摘要： 介绍了一种以PWM 控制芯片UC3825为核心的低压大电流开关电源的设计方案， 阐述了主电路的拓扑结构及主控制电路的电路设计， 并设计了软启动及过压过流保护电路， 应用反馈手段和脉宽调制技术实现了电压、电流的稳定输出， 并研制了1台15 V /1 200 A的样机。 　　1  开关电源的设计 　　开关电源的基本结构主要由7部分组成： 输入整流滤波电路、高频开关变换器电路、整流输出电路、控制电路、保护电路、辅助电源以及显示电路。 　　1.1  主电路 　　该设计的主电路拓扑结构如图1 所示， 输入市网220 V 电压， 通过RC 滤波及整流桥整流、全桥逆变、高频变压器、输出整流以 本文主要探讨了一种基于PWM控制芯片UC3825的低压大电流开关电源的设计方案，该方案特别适用于需要处理大电流、低电压的场合。开关电源作为一种高效能的电力转换设备，其基本构造包含了输入整流滤波电路、高频开关变换器、整流输出电路、控制电路、保护电路、辅助电源以及显示电路等多个关键部分。 1. 输入整流滤波电路（AC/DC） 输入电路首先通过RC滤波器消除市电中的高频干扰和浪涌电流，以确保电路的稳定工作。接着，整流桥将交流电压转换为直流电压，经过滤波电容进一步平滑输出，提供后续电路使用。 2. 高频开关变换器（DC/AC） 这是开关电源的核心，采用全桥逆变电路，四个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）与高速功率二极管并联，用于减少电压尖峰，保护开关元件。IGBT因其低通态电压、高耐压、高速和简单驱动特性而被选用。通过PWM信号控制IGBT的导通和关断，将直流电压转换为高频交流电。 3. 输出整流滤波（AC/DC） 通过高频隔离变压器输出的交流电压，经过肖特基二极管整流和LC滤波器滤波，以输出稳定的直流电压。同时，输出端的分流器监控电压，反馈至控制电路进行精确调节。 4. 控制电路 UC3825作为核心控制芯片，其内部集成了振荡器、PWM比较器、锁存器、驱动器等多种功能，可实现高精度的电压和电流控制。UC3825的软启动和欠压锁定功能保证了电源的平稳启动和安全运行。通过调整PWM脉冲的占空比，可以控制输出电压的大小，同时设置适当的死区时间以避免桥臂短路。 5. 保护电路 设计中还包含了软启动和过压过流保护电路，以防止电源在异常情况下受损。软启动电路使得电源在启动时逐步增加输出，而过压过流保护则会在电压或电流超出预设范围时迅速响应，保护电路免受损害。 通过以上设计，作者成功研制出了一台15V/1200A的开关电源样机，证明了这种设计方案的可行性和有效性。在实际应用中，针对IGBT驱动电路的优化对于确保整体系统性能和寿命至关重要，因为它直接影响到开关管的开关速度和可靠性。因此，选择合适的驱动电路设计和元件参数至关重要，以确保开关电源能够在各种工况下稳定、高效地工作。

在探讨反激变换器中元器件的选型时，需要关注的几个关键知识点包括高频变压器的设计指标、MOS管和次级整流管的选择、变压器匝比的确定、初级电感的计算、变压器匝数的确定以及绕组线径的计算。 1. 高频变压器的设计指标 高频变压器的设计指标直接关系到整个反激变换器的性能表现。额定功率为37.2W，这决定了变压器需要承受的最大功率负载。工作频率为50-60kHz，意味着变压器必须能在该频率下正常工作，同时减少频率相关的损耗。输入电压范围为90Vac至264Vac，提出了对变压器宽输入电压适应性的要求。输出特性为+9.3V/±3%，4.0A，Vpp<120mV，这不仅包括了输出电压和电流的大小，也限定了输出电压的纹波范围。转换效率η≥86%确保了变换器的能效比。异常保护要求包括Surge（浪涌保护）、OCP（过电流保护）、OVP（过电压保护）、SCP（短路保护）和OLP（过载保护），确保在异常情况下变换器能够安全停止工作。 2. 面积乘积（AP）法 在高频变压器设计中，AP法是一种常用的设计方法，用于计算变压器铁芯的尺寸。根据AP法的公式，我们可以通过额定功率、窗口面积、磁芯截面积、窗口使用系数（Ku）、波形系数（Kf）及磁通密度来计算出AP值，从而选定合适的铁芯型号。例如，设计中所使用的铁芯型号为RM10，其Ae值为98mm²，满足设计的AP值要求。 3. 预估MOS管和次级整流管的应力 在确定变压器匝比范围时，需要预估MOS管和次级整流管的应力。对于MOS管，由于输入电压高达264V，故需选择额定电压至少为600V的MOS管。而对于次级整流管，输出电压为9.3V，一般选择60V以上的整流管。根据这些参数，可以计算得到变压器的匝比范围。 4. 变压器匝比的确定 变压器的匝比与占空比（Dmax）紧密相关。根据最大占空比来计算初次级的匝比，从而确定变压器的匝比范围。在设计中，根据反激变换器的工作特性和选定的PWM控制器工作频率，计算出合理的匝比。 5. 初级电感的计算 初级电感的计算对于反激变换器的稳定运行至关重要。初级电感Lp与变换器的占空比、输入电压、输出功率、频率以及纹波因子相关。设计中根据特定的输入电压和频率，以及相应的纹波因子，计算出所需的初级电感值。 6. 确定变压器的初级匝数Np和次级匝数Ns 根据电磁感应定律，可以计算出变压器的初级匝数和次级匝数。通过输入输出的电压转换关系，以及预先确定的匝比，可以确定出初级和次级的匝数。 7. 绕组线径的计算 绕组线径的计算需要根据电流的有效值来确定。初级和次级的有效值电流分别决定了初级和次级绕组的线径。根据不同的工作模式（CCM模式和DCM模式）下的电流计算，确定合理的线径。 8. 磁学定律 在高频变压器的设计中，需要运用到安培环路定律和电磁感应定律。安培环路定律解释电生磁的现象，而电磁感应定律则描述了磁生电的过程。这些定律在变压器设计中具有基础性意义。 反激变换器中元器件的选型是一个包含多项计算和评估的过程，需要综合考虑变换器的性能指标、工作环境和安全要求，以确保变换器能够高效、稳定和安全地运行。

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