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（1）将220V50Hz交流市电转换输出从0到30V的可调直流稳定电源。 （2）最大电流输出：3A。 （3 由按键每次0.1v控制电压变化。 （4）LCD屏显示输出电压。
2.2开关电源的电路组成[3] 可调开关电源的主要电路组成方框图如下： 
图2.1 系统组成框图电路 2.2.1 电磁干扰滤波器（EMI）[4] (1)设计中干扰主要是模干扰与共模干扰两种。EMI滤波器可以抑制串模干扰和共模干扰。 2.2.2 整流滤波电路[5] （1）、整流电路 ①、工作原理：  
图2.9 整流电路 图2.10 整流电路的波形图 当输入正弦波时，T=0~Pi为正，二极管D1与二极管D3导通，二极管D2与二极管D4截止，负载得到半个正波；同理T=Pi~2Pi时负载又得到半个正波；所以负载电阻得到的是合成同向单向脉动电压。 ②、负载上的直流电压和直流电流 一般用输出电压的平均值表示直流电压。 
图2.11 负载电压波形 输出的平均电压为： 
流过负载的平均电流为： 
流过二极管的平均电流为： 
二极管所承受的最大反向电压： 
图2.12 滤波电路 ①、基本概念及原理 滤波电路主要通过电容电感不同特性对交、直流进行滤波。 电容器C通交流，断直流。将电容C与负载并联，以稳定电压； 电感器L通直流，阻交流。将电感L与负载串联，以起到稳定电流的作用。 滤波电路后，保留了直流分量，滤除交流成分，提高直流比例，降低纹波系数电路，提高了输出直流电压的质量。 2.3方案的选择 系统模块方案如下： （1）主电路模块：选用桥式变压器开关电源 （2）主电路开关模块：选择使用功率开关MOSFET. (3)控制电路：脉冲调制选择UC3843电源集成控制器。 3系统的设计和实现
3.1主电源电路和辅助电源电路设计开关电源整个系统的电路图如下： 图3.1
图 3.2 3.1.1启动电路[6]如上所示，主电路交流电由C22、L3、进行低通滤波整流。滤波后的交流电压经D9整流桥整流。经过电解电容C23滤波后变成直流电，降压后给C32充电，当C32的电压达到UC3843的启动电压时，UC3843开始工作，并提供驱动脉冲，由引脚6驱动功率开关管工作。随着UC3843的启动，由Vcc3（辅助电源）给UC3843供电。由于收入电压超过了UC3843的工作，为了避免意外，用D14稳压管限定UC3843的收入电压，否则将出现UC3843被损坏的情况。 3.1.2短路过流、过压、欠压保护电路电路是保护必不可少，稳定电路是电路正常工作的基础。电路因输出不稳定和外在因素影响，时常会有短路、过压、欠压等现象发生。使用UC3843有欠压、过压、短路过流保护。 3.1.3反馈电路反馈电路采用亿光光电耦合器和精密稳压源TL431。先利用TL431可调式精密稳压器构成误差电压放大器。再经过亿光光电耦合器对输出进行精准的调整。 3.1.4整流滤波电路输出整流滤波电路在一定程度上影响输出电压的性能。开关电源输出端中对电压影响主要是一般电源噪声和高频噪声。有以下几方面解决： （1）、输入电源中包含的交流成分被称为输入电源的噪声。可在电源输入端增加一个电容C20来解决。 （2）、高频噪声的产生主要有2种：一种是功率管器件在开关的过程中产生的；另一种是开关电源进行高频斩波产生的。滤波电感采用150μH的电感；输出端采用∏型滤波的方式来解决 （3）、选用MBR20200进行整流。减少高频噪声并提高效率。 3.2 主要器件的选择及其功能
3.2.1 TL431TL431是一个热稳定性能良好的器件。外部电极分别为：阴极、阳极、参考端。TL431是三端可调分流基准源。该芯片具有体积小，参考电压精度可调，具有输出电流大等优点，可用于生产各种稳压装置。 由图3.3可看出，VI是一个内部2.5V基准源，连接到反相输入运算放大器。由运放特性可知，只有当参考端的电压很接近VI时。稳定的非饱和电流将随着参考端电压变化。参考端电压的很小的改变时电流就通过三极管，电流将由1mA慢慢变化到100mA。 
图3.3 TL431的功能模块示意图 在开关电源设计，通过TL431反馈误差放大器的输出，TL431打开光电耦合器，光电耦合器的光敏部件在高压电源反馈，从而控制脉宽调制控制器的开关时间来得到一个稳定的直流输出电压。 3.2.2 LM7805用三端稳压集成电路LM7805构成稳压电源，只需要很少的外围元件，电路，内部电路和过热保护和调节流量管，使用方便可靠，起来，而且价格便宜。本设计中LM7805作用是将15V电压降为5V电压。 
图3.4 LM7805图 3.2.3 EL817 亿光光电耦合器EL817，是一种集结红外发射与接收及信号处理于一起的器件。输入端输入信号使发光LED发光；接收端收到LED发射的光信号，再通过信号处理将光信号转换为电信号，然后输出。从而实现了电转换光，光在转换为电的传输，光信号为传输介质。EL817实现了让输入和输出电绝缘，也被称为电气隔离。 
图3.5 EL817内部框图 3.2.4 场效应管MOSFET本实验中运用的是N沟道增强型MOSFET,参数最大耐压600V、电流11A、功率125W.MOSFET是工作再高频的器件。工作频率可以高达200kHz以上。使用MOSFET后可以进一步减小设计的体积和减轻设计的重量。同时，它还具有工作速率快、高功率、耐压高、高增益，几乎没有存储时间，无热击穿等。当开关器件使用功率MOSFET时，漏极电流与漏源极间电压降成正比。换句话说,MOSFET工作在恒定电阻区可以像电阻一样起作用。 3.2.5 高频变压器[7] 高频变压器在电路中的功能是功率传送、电压变换、电气隔离。本设计中主电源电路用到B1变压器和辅助电源电路用到T1变压器。 主电源B1变压器 预定初级侧电压 预设效率  ，工作频率53kHz 电源输出功率  ,取110W 变压器的输入功率  ，输入功率取130W
用面积乘积法来确定磁芯型号，选用锰锌铁氧体磁芯EE42，可留有一定裕量，有效截面积  。 在30 V裕量条件下因为所选的MOS管的最大耐压值  。所以允许的最大反射电压 最大占空比 初级电流 初级最大电感量 初次级匝数比 初级匝数 其中，磁感应强度B =0．25 T；由于该转换器在k = 0.5（不连续模式k = 1）的连续工作模式的设计 磁芯气隙 36V，次级匝数 辅助电源T1变压器 预定初级侧电压 预设效率 ，工作频率60kHz 电源输出功率  ,取15W 变压器的输入功率  ，输入功率取18W
根据面积乘积法来确定磁芯型号，，选用锰锌铁氧体磁芯EFD20，可以留有一定裕量，有效截面积  。 在30 V裕量条件下因为所选的MOS管的最大耐压值 。所以允许的最大反射电压 设最大占空比0.45
初级电流 初级最大电感量 初次级匝数比 初级匝数 其中，磁感应强度B =0．28 T；因为该转换器在k = 1（连续模式k = 0.5）的不连续模式的设计 磁芯气隙 15V--次级匝数 辅助绕组匝数 其中，  是辅助绕组电压，16V. 在一定电压电流范围内电阻值随着电压变化而发生变化的电阻原件叫压敏电阻，或者说“电压敏感”的阻器。压敏电阻电路的“安全阀”的作用：压敏电阻的特点是当添加到它的阈值以上的“UN”，流过它的小电流，相当于一个封闭的阀，当电压超过UN，流过它的电流上升，相当于阀开。可以执行这一功能来抑制电路中经常出现的异常过电压。过电压保护电路不受损坏。 3.2.7 LM358[9]LM358恒流恒压 图3.6恒压、恒流控制电路 恒压电路工作原理：U2、I5、R38、R41、VD13、R32、U12组成电压控制环路。U2（431）是一种精密电压调节器，控制阴极K和R直接短路由2.5V参考电压精度。其中U2的限流电阻为R25。电阻R33将2.5V参考电压送到I5反相输入端（引脚6）。而同相输入端（引脚5）则由R38、R41的分压比来设定。如果输出电压升高，电压UR41也上升。比较电压和反向端2.5V的基准电压，7引脚输出误差信号。流入光耦LED中的电流信号通过VD13和R32输出。然后通过反馈控制的网络控制侧PWM输出占空比，使输出电压恒定的压力下工作。恒流电路工作原理：U2、I3、R23、R24、VD12、R32、U1组成电流控制环路。R1是输出电流取样电阻，输出电流在R23上产生R23／IOUT的电压降。电压直接到同相输入端I3（引脚3），2.5V的参考电压为R24，R28组成的分压电路，将分压电压到反相输入端（引脚2）。在R23和2.5V参考电压分压器的电压比较的电压降的电流输出，引脚1输出误差信号，然后通过vd12和R32改变光耦LED中的电流，然后通过反馈控制的网络控制侧PWM输出的占空比，使输出为恒流特性。R26、C25、R33、C30分别是I3、I5的相位补偿元件。放大器组成的恒压、恒流控制电路。经过验证可以实现高精度的恒压恒流。因为放大器电路，所以R23可选MΩ水平的电阻值，但它对电路转换效率没有影响。 3.2.8 UC3843的简介[10]UC3843是高性能固定频率电流模式控制器。专为离线和DC/DC变换器应用而设计。使设计方案使用最少的外部元件而节约成本。UC3843具有良好的调谐振荡器，可以进行温度补偿的参考，精确的占空比控制，高增益误差放大器。UC3843有驱动功率MOSFET的理想器件：电流取样比较器和大电流图腾柱式输出。保护特性包括输入和参考欠压锁定，各有滞后、逐周电流限制、单个脉冲测量锁存和可编程输出静区时间。 
图3.7 UC3843 8引脚双列直插塑料封装 
图3.8 UC3843管脚连 图3.9 UC3843的简单框图
UC3843各引脚功能如下表：
| | | | | | | | 该引脚是误差放大器的反相输入，一般通过一个电阻分压器连至开关电源输出。 | | | 该引脚一个正比于电感器电流的电压连接到输入，脉冲宽度调制器使用此信息来停止输出开关。 | | | 通过将电阻RT接Vref和电容CT接地，使最大输出占空比以及振荡器频率可以调节。工作频率可达500KHz。 | | | | | | 该输出直接驱动功率MOSFET，输出正负1.0A电流。 | | | | | | 该引脚为参考输出，它由电阻RT向电容CT提供充电电流。 |
3.2.9 AT24C02AT24C02接在电路有配置芯片的作用，可以直接用单片机进行读写处理，不需要编程器，也不用提高电压进行编程。操作方便。 3.2.10 AD558JNAD558JN将数字信号转换为模拟信号。一般与控制芯片和电路相连。本设计中用于显示电路。 3. 3 显示部分图3.10 控制部分电路图 由STC12C5A60S2控制LCD1602显示流程如下图 图3.11 程序流程图
4 制作电路板[11]电子设备使用印刷电路板几。PCB让电子零件镶在上面。除了固定各种小零件，印刷电路板的主要功能是提供各种部件电连接。随着电子技术的发展使电子设备的功能越来越多。印刷电路板的电路和元件越来越密集了。 板片由绝缘材料制成，不易弯曲的材料。铜箔覆盖在整个板子上。在制板过程中大部份被蚀刻掉。剩下来的部份为网络线，这些线被称为导体（导线）或布线。导线提供PCB部件连接。 电路板制作基本流程：1绘制原理图；2绘制非标准器件的封装库；3选定PCB设计环境；4零件布局；5放置覆铜区；6做DRC检测。 PCB设计规则：1板型大小：110mm*195mm和85mm*90mm；2间距约束线：0.3mm；3线角模式：45°；4布线层：顶部、底部；5穿孔类型：通孔、焊盘大小：1.28mm，通孔直径：0.6211mm；6走线宽度:最小0.261mm，最大5.2mm，最佳0.80mm；7其它设置为默认值。 PCB板效果图如图4.1,4.2所示：  
图4.2 PCB板效果图2 图4.1 PCB板效果图1 5制作和调试中的问题及其解决。
5.1硬件中的问题主要是高频变压器在接通电路后，高频变压器异常发热，电源芯片异常发热，增加负载时输出电压迅速降低。 原因是高频变压器发生了磁饱和。 解决方案1适当减少一次绕组的磁感量Lp。 2选择尺寸较大一点的磁心。 3给磁心留出一定的气隙宽度。 5.2软件调试中的问题1问题：液晶不显示。 原因：引脚配置错误。 解决：软件里修改了引脚配置后，显示正常了 2问题：电压显示不准。 原因：数模转换和实际电压值之间的关系倍数设置不准。 解决：软件里修改数模转换和实际电压值之间的关系倍数。
本设计通过设计实现了将220V50Hz交流市电转换输出从0到30V的可调直流稳定电源。输出的最大电流：3A。通过由按键按下每次0.1v控制调节电压增减。数值可以通过液晶显示LCD屏显示输出电压。
本设计大电流输出可调开关电源由主电源电路、辅助电源电路以及显示部分电路组成。硬件用到集成芯片UC3843设计，结构简单，价格便宜，体积小，易于操作。主电源电路和辅助电源电路都用到高频变压器。显示电路通过STC12C5A60S2为主控制器。显示电路还用到AD558JN、AT24C02、LCD1602等。通过按键K1、K2调节输出电压。
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