论文总字数：27769字

摘 要

16013224 陈勇

指导教师 房淑华

近年来，永磁同步电机及其控制系统发展迅速，在很多领域被广泛使用。使用控制系统，可以精确、稳定地控制电机运转，实现性能的优化。电源是控制系统的核心部件，为系统提供稳定、纯净的电力供应，一个性能优良的电源甚至会决定一套控制系统的性能。不同的系统需要不同性能与规格的电源，形式多样。因此，根据适用环境，研究开发相应的电源十分重要。

本文深入分析开关电源工作原理和设计规范，明确了解永磁同步电机控制器对供电电源的要求。在此基础上，设计了一款多路输出的开关电源。该电源以电流型PWM控制芯片UC3842为核心，以MOS管为开关元件，以光耦和TL431组成反馈，主电路可以分为输入滤波电路、功率开关管电路、缓冲吸收电路、高频变压器、输出整流滤波电路和反馈控制电路等。使用Altium Designer 软件绘制原理图并制作PCB电路板，通过制作的电源样机，对性能进行测试与分析。通过实验测试与波形分析，此次设计的永磁同步电机控制器开关电源具有纹波小、电压精度高等特点，能够满足性能要求，设计成功。

关键词：开关电源，反激式，UC3842，多路输出

Abstract

In recent years, permanent magnet synchronous motor and its control system developed rapidly, which have been widely used in many areas. Using control systems can help users control the motor running accurately and steadily and achieve better performance. Power is the core of the control system, providing a stable and pure power supply, and it can even determine the performance of a set of control systems. Different systems require different performance and specifications of the power supply in a variety of forms. Therefore, according to the applicable environment, research and development of the corresponding power supply is very important.

In these thesis, based on the deep analysis of the working principles and design specifications of switching power supply, combined with the requirements of permanent magnet synchronous motor controller for driving power supply, a multi-output flyback switching power supply is designed and implemented. The power supply uses the current-mode PWM control chip UC3842 as the core, with the MOSFET as a switching element, optocoupler and TL431 as feedback. The main circuit can be divided into the input filter circuit, power switch, buffer absorption circuit, high-frequency transformer, the output filter circuit and the feedback control circuit. Using Altium Designer software for drawing schematic diagram and PCB board, and through the production of power prototype for performance testing and analysis. Through the experimental test and waveform analysis, the design of the permanent magnet synchronous motor controller switching power supply is successful. It has small ripple and high voltage accuracy, which meets the performance requirements.

Key words：Switching power supply, Flyback, UC3842, Multi-output.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景与意义 1

1.1.1永磁同步电机及其控制系统发展概况 1

1.1.2开关电源发展历史与现状 1

1.1.3课题研究意义 2

1.2课题研究方案及可行性分析 3

1.3论文主要工作和内容安排 3

第二章 开关电源分类与原理 4

2.1开关电源分类 4

2.1.1按驱动方式分类 4

2.1.2按输入输出是否隔离分类 4

2.1.3按变换器电路分类 4

2.2反激式变换器电路设计 5

2.2.1反激式拓扑结构基本原理 5

2.3控制电路设计 6

2.3.1控制电路脉冲调制方式 6

2.3.2脉冲宽度调制（PWM）控制器 6

2.3.3开关电源用PWM控制芯片 7

2.4本章小结 7

第三章 反激式开关电源的设计 8

3.1电源技术指标 8

3.2硬件电路设计总图 8

3.3输入滤波电路 9

3.4缓冲吸收电路 9

3.4.1缓冲吸收电路基本原理 9

3.4.2缓冲吸收电路参数设计 10

3.5控制芯片电路 10

3.5.1芯片启动和供电 11

3.5.2电路振荡频率设定 11

3.5.3电流检测与过电流限制 12

3.5.4电压反馈控制 12

3.5.5功率管驱动电路 13

3.5.6芯片保护 13

3.6反馈控制电路 14

3.7输出滤波电路 15

3.8高频变压器 16

3.8.1高频变压器参数设计 16

3.8.2高频变压器的绕制 19

第四章 系统仿真与实验结果分析 20

4.1 原理图绘制 20

4.2 PCB设计 20

4.3 软件仿真 21

4.3.1 Saber软件建模 21

4.3.2仿真波形与结果分析 22

4.4 样机制作与调试 23

4.5 实验测试与分析 24

4.5.1电压准确度与负载调整率测试 24

4.5.2 输出纹波测试 27

4.5.3 效率测试 28

4.5.4 短路测试 28

4.6 本章小结 29

第五章 总结与展望 30

参考文献 31

附录A：永磁同步电机控制器开关电源电路原理图 33

附录B：永磁同步电机控制器开关电源PCB图及实物图 34

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