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开关稳压电源设计与总结报告

摘要：
本方案是设计一个输出电压可调；输出电流最大达2A的开关型稳压电源。方案中使用隔离
变压器提高抗电磁干扰能力；使用脉宽调制电路控制电压输出；采用DC-DC变换器；提高电
源效率；设计中增加了过流保护电路；取样显示电路；键盘反馈控制电路；能够显示输出电
压、电流；还能通过键盘设定输出电压以及进行步进调整；实现直观的数字化电源设计；同
时，还增加了过流报警电路和实时温度测量电路；在实现了稳压电源输出的基本要求后；使
整套电路具有更高的可靠性。
关键词：DC-DC变换器过流保护取样显示键盘控制
1.方案论证
1.1.1设计思路
本系统由升压型开关稳压电路、电压测量电路、电流测量电路和液晶显示模块4个模块
构成。设计中升压型稳压电源模块采用高性能电流型脉宽调制控制器，使输出的稳压能够根
据UC8432输出脉宽来调制伏值。电压测量采用高速多通道12位转换芯片将摸拟电压转换成
数字量送入单片机处理，而电流的测量采用高速12位转换芯片将数字量转换成模拟电压值输
出来控制电流型控制器的脉宽输出。显示部分采用能大容量显示的LCD显示模块完成。
1.1.2方案论证与比较
脉宽调制控制器的设计方案论证与选择：
方案一：采用电压控制型脉宽调制器。电源输出电压的采样反馈值Vf与参考电压Vr进行
比较放大，得到误差信号Ve，它与锯齿波信号比较后，PWM比较器输出PWM控制信号，经驱动
电路驱动开关管通断，产生高频方波电压，由高频变压器传输至副方，经整流滤波得到所需
要的电压。改变电压给定Vr，即可改变输出电压Vo。其原理框图如图1.1。

电源

输出整流滤波Vo

v

Vr
误差放Ve
大器
Vf
PWMZ开关管
比较器

锯齿波电路

隔离反馈

图1.1电压控制型脉宽调制器原理图
方案二：采用电流型控制型脉宽调制器。恒频时钟脉冲置位R－S锁存器，输出高电平，
开关管导通，变压器原边的电流线性增大，当电流在采样电阻Rs上的压降Vs达到Ve时，
PWM比较器翻转，输出高电平，锁存器复位，驱动信号变低，开关管关断，直到下一个时钟
脉冲使R－S锁存器置位。电路就是这样逐个地检测和调节电流脉冲的。
由方案一中电压控制型脉宽调制器构成的电路可以直接用检测电压控制脉冲宽度，具有电压直接控
制、形式简单等优点，但是其控制环路不易设计和补偿，瞬态调整率也相对较差，因此响应速度慢，
稳定性较差，甚至在大信号变化时，会产生振荡，造成功率管损坏等故障；而电流控制类型的；不
仅在一定程度上弥补了电压型的不足，而且具有高线性调整率、低负载调整率、过流保护电路和误
差放大器补偿电路简单等优点。因此综上可知；选用电流型控制器；具有更高的可靠性和实用价值。
2.整体电路框图
本设计电路主要包括隔离变压器、前端整流滤波电路、脉宽调制电路（PWM模块）、
过流保护电路、高频变压器、后端滤波电路、取样电路、隔离反馈电路、键盘电路和显示电
路等模块。其中隔离变压器将220V交流变为18V交流，前端整流滤波电路将变压器输出的交
流电整流成相应的直流，脉宽调制电路选用电流控制型脉宽调制器UC3842为核心的电流型脉
宽调制器来控制输出电压高低，高频变压器实现高频变换，后端滤波电路用来滤去高次谐波，
过流保护电路用以对过流状况进行相应控制而保护内部电路，取样电路、隔离反馈电路、键
盘电路均由单片机控制，使用A/D转换器、D/A转换器来实现对应的取样、反馈和控制功能。

PWM
电
220V高频变压
滤波整流
AC压器采输出
样

电流采样

D/A转PWM驱动
键盘
换电路
MCU单
片机A/D转换

显示

图2.1整体电路框图
3.重要单元电路设计及相关参数计算：
3.1整流滤波及变压电路
如图3.1，输入电压经过保险丝F1、压敏电阻RN、热敏电阻RM后，又经过一个大容量
电容滤波，再经过自制扼流线圈、电阻，再次由电容器滤波，为避免干扰，外加两个电容器
CZ1和CZ2，中间和外壳大地相接。最后由整流桥B1将交流整流成直流，电解电容器EW用来
滤去高次谐波，平滑电压。
图3.1前端整流滤波电路
3.2脉宽调制电路
DC-DC变换器为开关电源核心部分，脉宽调制电路即PWM模块则是DC-DC变换器中很重
要的部分。此模块的工作状况直接影响开关电源的工作状态和性能指标。本次设计选用器件
为电流控制型脉宽调制器UC3842。其原理是通过调节占空比来调整输出电压。占空比与输出
电压关系可由UC3842特性曲线求得。其工作电路如图3.2。

图3.2脉宽调制电路
其中，开关电源的工作频率由UC3842的定时电容CT和定时电阻RT确定。频率计算公式为
f=1.72/（RT*CT）本次设计电路中取RT=27K，CT=1000pF，计算得f=63.7KHz。