開關(guān)電源課程設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></p><p>　　1.1 開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展方向3</p><p>　　1.2 研究的目的及意義3</p>&l

2、t;p>　　1.2.1課題研究的目的3</p><p>　　1.2.2課題研究的意義4</p><p>　　1.3 高頻開關(guān)電源的發(fā)展情況4</p><p>　　1.3.1開關(guān)電源的發(fā)展情況4</p><p>　　1.3.2高頻開關(guān)電源的主要新技術(shù)標(biāo)志4</p><p>　　1.4 開關(guān)電源原理6

3、</p><p>　　2 高頻開關(guān)電源的總體設(shè)計7</p><p>　　2.1 主電路的選擇7</p><p>　　2.2 控制電路的選擇8</p><p>　　2.2.1芯片控制電路分析8</p><p>　　2.3 電流工作模式的方案選擇8</p><p>　　2.3.1電流

4、斷續(xù)模式分析8</p><p>　　2.4綜合結(jié)構(gòu)電路圖分析9</p><p>　　3 開關(guān)電源主電路設(shè)計11</p><p>　　3.1 單端反激式變換器電路的工作原理12</p><p>　　3.2 開關(guān)晶體管的設(shè)計13</p><p>　　3.3 變壓器繞組的設(shè)計15</p>&

5、lt;p>　　3.4 輸出濾波電容器的選擇16</p><p>　　4 開關(guān)電源控制電路設(shè)計17</p><p>　　4.1 芯片簡介17</p><p>　　4.1.1芯片原理17</p><p>　　4.1.2 UC3842 內(nèi)部工作原理簡介17</p><p>　　4.2工作描述1

6、8</p><p>　　4.3UC3842電壓反饋電路21</p><p>　　4.4UC3842電流反饋閉環(huán)電路22</p><p>　　4.5 開關(guān)電源自供電電路23</p><p>　　4.6 UC3842外圍控制電路23</p><p>　　5 仿真電路調(diào)試24</p><p

7、>　　5.1 輸入電壓波形24</p><p>　　5.2UC3842輸出脈沖電壓24</p><p>　　5.3輸出電壓波形25</p><p>　　5.4輸出電流波形25</p><p><b>　　6總結(jié)25</b></p><p><b>　　參考文獻

8、26</b></p><p><b>　　附錄Ⅰ27</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著開關(guān)電源在計算機、通信、航空航天、儀器儀表及家用電器等方面的廣泛應(yīng)用, 人們對其需求量日益增長, 并且對電源的效率、體積、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。開關(guān)電源以其效率高、體

9、積小、重量輕等優(yōu)勢在很多方面逐步取代了效率低、又笨重的線性電源。電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速發(fā)展，將開關(guān)電源的工作頻率提高到相當(dāng)高的水平，使其具有高穩(wěn)定性和高性價比等特性。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)。信息技術(shù)的發(fā)展對電源技術(shù)又提出了更高的要求，從而促進了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。開關(guān)電源的高頻變換電路形式很多, 常用的變換電路有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。本論文是基于芯片UC

10、3842的小功率高頻開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：開關(guān)電源 單端 自供電 反激式 變壓器隔離 UC3842</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展方向</p><p>　　隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，特別是微處理器和半導(dǎo)體存儲器的開發(fā)利

11、用，孕育了電子系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品。顯然，那種體積大而笨重的使用工頻變壓器的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源已經(jīng)過時。取而代之的是小型化、重量輕、效率高的隔離式開關(guān)電源。</p><p>　　開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展趨勢可以歸納以下幾點：</p><p>　?、傩⌒突?、薄型化、輕量化、高頻化：開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。</p><p>　　②高可靠性及高效率：提高可靠性，提高集成度，增加保護功能

12、，拓寬輸入電壓范圍，提高平均無故障時間。</p><p>　　③低噪聲：隨著頻率提高，開關(guān)電源的噪聲隨之增大，降低噪聲也是高頻開關(guān)電源的研究方向。</p><p>　　④電源系統(tǒng)的管理和控制：應(yīng)用微處理器和計算機集中控制和管理電源系統(tǒng)，可以及時反映開關(guān)電源環(huán)境的各種變化。用中央處理單元實現(xiàn)智能控制，可自動診斷故障，減少維護工作量，確保開關(guān)電源正常工作。</p><p&g

13、t;　?、萦嬎銠C輔助設(shè)計：用計算機軟件對開關(guān)電源進行CAD設(shè)計和模擬試驗，十分有效，是最為快速經(jīng)濟的方法。常用的軟件有Pspice、Saber、Multisim。</p><p>　　隔離式開關(guān)電源的核心是一種高頻電源變換電路。它使交流電源高效率地產(chǎn)生一路或多路經(jīng)調(diào)整的穩(wěn)定直流電壓。</p><p>　　變壓器隔離結(jié)構(gòu)原因：</p><p>　　輸出端與輸入端之間需

14、要隔離。</p><p>　　變壓器可以同時輸出多組不同數(shù)值電壓，只需要改變變壓器匝數(shù)比和漆包線截面積的大小即可，因此改變輸出電壓和輸出電流很容易。</p><p>　　變壓器初、次級互相隔離，不需要共用一個地。因此，也有人把開關(guān)電壓稱為離線式開關(guān)典雅。這里的離線并非指不需要輸入電源，而是指輸入與輸出電源之間沒有導(dǎo)線相互連接，而完全由磁場耦合來傳輸能量。</p><p&

15、gt;　　開關(guān)電源采用變壓器對輸入/輸出進行電氣隔離的最大好處是提高設(shè)備的絕緣強度，降低安全風(fēng)險，同時可以減輕EMI干擾，并且還容易進行功率匹配。</p><p>　　交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和質(zhì)量；而且工作頻率高于200kHz這一人耳朵的極限，可以避免變壓器和電感產(chǎn)生噪聲。</p><p>　　1.2 研究的目的及意義</p>

16、<p>　　1.2.1課題研究的目的</p><p>　　電源是各種電子設(shè)備中必不可少的一種電子設(shè)備，是各種用電設(shè)備所需要的各種電壓和電流的源泉，有了電源才嫩正常供應(yīng)，才談的上用電設(shè)備的正常工作，因此學(xué)習(xí)電源的相關(guān)知識是掌握各種電子設(shè)備和用電設(shè)備的使用必修課。</p><p>　　本論文的目的就是查閱相關(guān)資料，掌握開關(guān)電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計小功率開關(guān)電源的方法，這以后從事相

17、關(guān)事業(yè)打下基礎(chǔ)，開闊視野，從而提高自身的能力。</p><p>　　1.2.2課題研究的意義</p><p>　　課題研究的意義在于：當(dāng)代許多高新技術(shù)均與電源的電壓、電流、頻率、相位和波形等基本技術(shù)參數(shù)的變換和控制相關(guān)，電源技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對這些參數(shù)的精確控制和高效率的處理，因此，電源技術(shù)不但本身是一種高新技術(shù)，而且還是其評它多項高新技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。電源技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展必將為大幅度節(jié)約

18、電能、降低材料消耗以及提高生產(chǎn)效率提供重要的手段，并為現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活帶來為深遠的影響。</p><p>　　1.3 高頻開關(guān)電源的發(fā)展情況</p><p>　　1.3.1開關(guān)電源的發(fā)展情況</p><p>　　目前我國通信、信息、家電和國防等領(lǐng)域的電源普遍采用高頻開關(guān)電源，相控電源將逐漸被淘汰。國內(nèi)開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，基本上起源于20世紀(jì)70年代末和80年代初

19、。當(dāng)時引進的開關(guān)電源技術(shù)，在高等院校和一些科研院所停留在實驗開發(fā)和教學(xué)階段。20世紀(jì)80年代中期開關(guān)電源產(chǎn)品開始推廣和應(yīng)用。20世紀(jì)80年代開關(guān)電源的特點是采用20kHz脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，效率可達65%-70%。經(jīng)過20多年的不斷發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù)有了重大進步和突破。新型功率器件的開發(fā)促進了開關(guān)電源的高頻化，功率MOSFET和IGBT可使小型開關(guān)電源的工作頻率達到400kHz(AC/DC)或1MHz(DC/DC);軟開關(guān)技術(shù)使高頻

20、開關(guān)電源的實現(xiàn)有了可能，它不僅可以減少電源的體積和重量，而且提高了電源的效率（國產(chǎn)6kW通信開關(guān)電源采用軟開關(guān)技術(shù)，效率可達93%）；控制技術(shù)的發(fā)展以及專用控制芯片的生產(chǎn)，不僅使電源電路大幅度簡化，而且使開關(guān)電源的動態(tài)性能和可靠性大大提高；有源功率因數(shù)校正技術(shù)（APFC）的開發(fā)，提高了AC/DC開關(guān)電源的功率因數(shù)，既治理了電網(wǎng)的諧波污染，又提高了開關(guān)電源的整體效率。</p><p>　　1.3.2高頻開關(guān)電源的主

21、要新技術(shù)標(biāo)志</p><p>　　在開關(guān)電源領(lǐng)域，我國的民族產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)一直占有舉足輕重的地位。在開關(guān)電源應(yīng)用的起步階段，很多生產(chǎn)廠家采取的都是小作坊的生產(chǎn)模式。經(jīng)過20余年的不懈努力，逐步向大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品也從單一品種走向系列化?，F(xiàn)在，我國已形成一批上億元甚至10億元以上產(chǎn)值的電源企業(yè)，有些產(chǎn)品已進入國際市場。這是我國開關(guān)電源技術(shù)不斷成熟的表現(xiàn)。</p><p>　　從技術(shù)上看，幾十年

22、來推動開關(guān)電源性能和技術(shù)水平不斷提高的主要標(biāo)志如下所述：</p><p>　?。?）新型高頻功率半導(dǎo)體器件的開發(fā)使實現(xiàn)開關(guān)電源高頻化有了可能</p><p>　　功率MOSFET和IGBT已完全可以取代功率晶體管和晶閘管，從而使中小型開關(guān)電源工作頻率可以達到400KHz(AC-DC)和1MHz(DC-DC)的水平。超快恢復(fù)功率極管，MOSFET同步整流技術(shù)的開發(fā)也使高效低電壓輸出(例如3V

23、)開關(guān)電源的研制有了可能?，F(xiàn)在正在探索研制耐高溫的高性能炭化硅功率半導(dǎo)體器件。</p><p>　　（2）軟開關(guān)技術(shù)使高頻率開關(guān)變換器的實現(xiàn)有了可能</p><p>　　PWM開關(guān)電源按硬開關(guān)模式工作(開/關(guān)過程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊)，因而開關(guān)損耗大。開關(guān)電源高頻化可以縮減體積重量，但開關(guān)損耗卻更大了(功率與頻率成正比)。為此必須研究開關(guān)電壓/電流波形不交疊的技術(shù)，即

24、所謂零電壓開關(guān)(ZVS)/零電流開關(guān)(ZCS)技術(shù)，或稱軟開關(guān)技術(shù)。小功率軟開關(guān)電源效率可以提高到80-85%。</p><p>　　70年代諧振開關(guān)電源奠定了軟開關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)，以后新的軟開關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如準(zhǔn)諧振(80年代中)，全橋ZVS-PWM 、恒頻ZVS-PWM/ZCS-PWM (80年代末)、ZVS-PWM有源鉗位；ZVT-PWM/ZVCT-PWM(90年代初)；全橋移相ZV-ZCS-PWM(90年代中

25、)等，我國己將最新軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于6KW通信電源中，效率達93%。</p><p>　?。?）控制技術(shù)研究的進展</p><p>　　例如電流型控制及多環(huán)控制，電荷控制，一周期控制，功率因數(shù)控制，DSP控制及相應(yīng)專用集成控制芯片的研制成功等，使開關(guān)電源動態(tài)性能有很大提高，電路也大幅度簡化。</p><p>　?。?）有源功率因數(shù)校正技術(shù)(APFC)開發(fā)，提高了AC-

26、DC開關(guān)電源功率因數(shù)</p><p>　　由于輸入端有整流電容組件，AC-DC開關(guān)電源及一大類整流電源供電的電子設(shè)備(如逆變器，UPS)等的電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅為0.65。80年代用APFC技術(shù)后可以提高到0.95-0.99。既治理了電網(wǎng)的諧波“污染”，又提高了開關(guān)電源的整體效率。</p><p>　?。?）磁性組件新型材料和新型變壓器的開發(fā)，例如集成磁路，平面型磁心，超薄型(Low prof

27、ile)變壓器。新型變壓器如壓電式，無磁心印制電路(PCB)變壓器等，使開關(guān)電源的尺寸重量都可減少許多。</p><p>　?。?）新型電容器和EMI濾波器技木的進步，使開關(guān)電源小型化并提高了EMC性能。</p><p>　?。?）微處理器監(jiān)控和開關(guān)電源系統(tǒng)內(nèi)部通信技術(shù)的應(yīng)用，提高了電源系統(tǒng)的可靠性。90年代末又提出了新型開關(guān)電源的研制開發(fā)，這也是新世紀(jì)開關(guān)電源的遠景。如用一級AC-DC開

28、關(guān)變換器實現(xiàn)穩(wěn)壓或穩(wěn)流，并具有功率因數(shù)校正功能，稱為單管單級(Single Switch Single Stage)或4S高功率因數(shù)AC-DC開關(guān)變換器；輸出1V, 50A的低電壓大電流DC-DC變換器，又稱電壓調(diào)節(jié)模塊VRM，以適應(yīng)下一代超快速微處理器供電的需求。</p><p>　　1.4 開關(guān)電源原理</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率開關(guān)晶體管、快恢復(fù)二極管和其它

29、元器件的電壓得到了很大的提高，這為取消穩(wěn)壓電源中的工頻變壓器，發(fā)展高頻開關(guān)電源創(chuàng)造了條件。由于高頻開關(guān)電源不需要工頻變壓器，故稱他為無工頻變壓器的開關(guān)電源，他使得電源在小型化、輕量化、高效率等方面又邁進了一步。</p><p>　　無工頻變壓器的開關(guān)電源的原理框圖如圖1</p><p>　　圖1 無工頻變壓器的開關(guān)電源的原理框圖</p><p>　　帶高頻變壓器耦

30、合的開關(guān)電源原理框圖如圖2</p><p>　　圖2 帶高頻變壓器耦合的開關(guān)電源原理框圖</p><p>　　上述電源的共同點是具有高頻變壓器，直流穩(wěn)壓是從變壓器次級繞組的高頻脈沖電壓整流而得到，并且變壓器的初級、次級是隔離的或部分隔離的，而輸入電壓是直接從交流市電整流得到的直流高壓。</p><p>　　2 高頻開關(guān)電源的總體設(shè)計</p><

31、p>　　2.1 主電路的選擇</p><p>　　開關(guān)電源的電路組成開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。</p><p>　　DC-DC變換有隔離和非隔離兩種。輸入輸出隔離的方式由于隔離變壓器的漏磁和損耗等會造成

32、效率的降低，但是卻很安全，本次設(shè)計為了提高開關(guān)電源的安全性，此設(shè)計選擇隔離方式，我們知道非隔離型高頻開關(guān)電源有五種可能形式：單端反激式、單端正激式、半橋式、全橋式、推挽式，各種形勢的開關(guān)電源對功率的要求是不一樣的，根據(jù)功率的要求可知： </p><p>　　單端反激式功率范圍：1—100W；</p><p>　　單端正激式功率范圍：1—200W；</p><p>　

33、　推挽式功率范圍：200—500W；</p><p>　　半橋式功率范圍：200—500W；</p><p>　　全橋式功率范圍：500—2000W；</p><p>　　因為反激式開關(guān)電源中的變壓器起著電感和變壓器的雙重作用，反激式變換器只需要濾波電容的選擇，而不需要濾波電感的選擇，由于它是電感，在開關(guān)電源中必然具有電感的一般規(guī)律，即具有電流連續(xù)，臨界連續(xù)和斷續(xù)三

34、種工作模式，且電路結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。</p><p>　　鑒于上面分析，主電路選用單端反激式電路。</p><p>　　2.2 控制電路的選擇</p><p>　　2.2.1芯片控制電路分析</p><p>　　采用電流模式脈寬調(diào)制控制器UC3842，這個芯片可推挽或單端輸出，工作頻率為1--500KHz，輸出電壓可達30V,內(nèi)有5V的電壓基準(zhǔn)，

35、死區(qū)時間可以調(diào)整，輸出級的拉灌電流可達幾百至幾千mA，驅(qū)動能力較強。UC3842芯片內(nèi)部有一個誤差比較器EA，一個振蕩器OSC和一個電流比較器，一個PWM鎖存器和PWM邏輯單元，一個互補功率放大輸出單元，一個欠壓保護電路，一個標(biāo)準(zhǔn)參考5V電壓和其它一些輔助電路。電流比較器可用于過流保護，電壓比較器可設(shè)置為閉環(huán)控制，調(diào)整速度快，用這種芯片作為低功率開關(guān)電源的PWM的控制是很方便的它可以直接驅(qū)動雙極管，MOSFET和IGBT，具有管腳少（8

36、只引腳）外圍電路簡單、安裝與調(diào)試方便、性能優(yōu)良、價格合適等優(yōu)點。采用這種芯片控制所需元件也少應(yīng)用廣泛，特別適于構(gòu)成無工頻變壓器的20—80W小功率開關(guān)電源。</p><p>　　采用單片機或DSP控制產(chǎn)生PWM波,控制開關(guān)的導(dǎo)通與截止。根據(jù)A/D后的反饋電壓程控改變占空比，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。負載電流在康銅絲上的取樣經(jīng)A/D后輸入單片機，當(dāng)該電壓達到一定值時關(guān)閉開關(guān)管，形成過流保護。該方案主要由軟件實現(xiàn)，控制

37、算法比較復(fù)雜，速度慢，輸出電壓穩(wěn)定性不好，若想實現(xiàn)自動恢復(fù)，實現(xiàn)起來比較復(fù)雜。</p><p>　　鑒于上面分析，選用芯片控制電路。</p><p>　　2.3 電流工作模式的方案選擇</p><p>　　2.3.1電流斷續(xù)模式分析</p><p>　　電流斷續(xù)模式。斷續(xù)模式下，電感能量釋放完時，下一周期尚未到來，電容能量得不到及時補充，二

38、極管的峰值電流非常大，對開關(guān)管和二極管的要求就非常高，二極管的損耗非常大，而且由于電流是斷續(xù)的，輸出電流交流成分比較大，會增加輸出電容上的損耗。由于對于相同功率的輸出，斷續(xù)工作模式的峰值電流要高很多，而且輸出直流電壓的紋波也會增加，損耗大。但是這種模式工作設(shè)計不復(fù)雜。</p><p>　　電流連續(xù)模式。電流連續(xù)工作狀態(tài)，在下一周期到來時，電感中的電流還未減小到零，電容的電流能夠得倒及時的補充，輸出電流的峰值較小，

39、輸出紋波電壓小。這種模式的設(shè)計要考慮電感的儲能時間，不容易控制，所發(fā)實現(xiàn)起來是很復(fù)雜的。</p><p>　　鑒于上面分析，本設(shè)計采用電流斷續(xù)模式。</p><p><b>　　綜合結(jié)構(gòu)電路圖分析</b></p><p>　　綜合結(jié)構(gòu)電路圖如圖3（詳細圖如附錄Ⅰ所示）</p><p>　　圖3 綜合結(jié)構(gòu)電路圖<

40、;/p><p>　　如圖所示，是由UC3842構(gòu)成的單端反激式變壓器隔離開關(guān)電源電路，其主要元器件為UC3842、高頻隔離變壓器、TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器、MOSFET功率開關(guān)管、以及線性光電耦合器和電壓控制電壓源。其中變壓器有上、中、下三個次級繞組，分別為上部分采樣繞組N1，中間輸出繞組N2以及下部分反饋繞組N3.</p><p>　　如電路圖所示，310V的直流電通過啟動電阻人r1

41、2對電容C6充電，當(dāng)C6上的電壓達到UC3842的啟動電壓門限值16V的時候，UC3842開始工作，進過引腳output輸出PWM脈沖信號，驅(qū)動外接的MOSFET工作，其中，在UC3842的輸出端和MOSFET柵極之間串聯(lián)10歐姆電阻R3起限流作用，可以衰減由MOSFET輸入電容和柵-源極之間任何串聯(lián)引線電感所產(chǎn)生的高頻寄生振蕩。MOSFET選用了IGBT管。</p><p>　　310V直流電經(jīng)過電感L3后變成

42、矩形波電壓，幅值約為310V。高電壓脈沖期間，此時MOSFET導(dǎo)通，電流通過變壓器的原邊繞組，且變壓器原邊繞組形成了上正下負的電壓，可知，三個次級繞組上也形成了上正下負的電壓，而對于采樣繞組N1和輸出繞組N2，其分別和二極管D5、D6串聯(lián)，此時二極管D5、D6截止，變壓器的次級繞組N1和N2無電流，能量只能通過磁場耦合，存儲在反饋繞組N3上。當(dāng)引腳output輸出低電平的時候，MOSFET截止，變壓器原邊繞組將無電流通過，根據(jù)楞次定律可

43、知，存儲在N3中的能量會形成下正上負的感生電動勢，則與N3連接的二極管D2導(dǎo)通，反饋繞組N3上的電壓經(jīng)D1、D2整流后，再經(jīng)過電容C8濾波之后為芯片UC3842提供正常工作電壓。從而起到了自供電的作用。在此低電平期間，反饋繞組N1和輸出繞組N2上形成了下正上負的電壓，二極管D5、D6導(dǎo)通，向負載提供能量，同時形成了反饋電壓。</p><p>　　工作期間，電感L1形成吸收電路，消除由變壓器漏感產(chǎn)生的反峰電壓，以及

44、和開關(guān)管柵極-發(fā)射極相并聯(lián)的電阻R17，二者都是為了保護MOSFET不至于因為工作電壓過高而毀壞。電阻R5用于電流檢測，其阻值為1K。電流經(jīng)C5、R6濾波之后送人UC3842的引腳CS形成反饋電流，因此由UC3842構(gòu)成的電源是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定度非常高。當(dāng)負載電流超過額定值或短路時，MOSFET的源極電流大大增加，R5反饋回來UC3842引腳CS的電壓高于1V，則芯片無觸發(fā)脈沖輸出，MOSFET截止，它不至于因為過流而損壞。當(dāng)電

45、流脈沖的峰值上升到3A的時候，過流保護動作，MOSFET截止。電阻R6和C5構(gòu)成RC濾波電路，削弱由電源變壓器繞組間的電容，以及輸出整流器的恢復(fù)時間引起的尖峰脈沖干擾，保證開關(guān)電源的正常工作。</p><p>　　開關(guān)電源的二次側(cè)電路中，變壓器輸出繞組N2上并聯(lián)了電容C14對輸出電壓進行濾波，降低輸出紋波電壓。同時，在采樣繞組上也并聯(lián)了電容了C12，使得采樣電壓精度更高。</p><p>

46、　　采樣電壓通過電壓控制電壓源反饋到穩(wěn)壓電路中，控制光耦合器的通斷而反饋到UC3842之中，具體原理如下：穩(wěn)壓部分采用了TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，通過電阻R14和電阻R16對輸出電壓進行分壓后，反饋到TL431的REF引腳。由于TL431的內(nèi)部有一個2.5V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)TL431的電流在很寬的范圍內(nèi)變化的時候?？刂戚敵鲭娫?。使它穩(wěn)定。若輸出電壓增大，則反饋電壓增大。TL431的分流也就增大。從而又導(dǎo)致輸出電壓下降。特別的，

47、此處的電阻R14和電阻R16大小相等，輸出等于5V。分壓之后，采樣電壓通過TL431的REF端來控制該器件從陰極到陽極的電流。這個電流又直接驅(qū)動光耦發(fā)光，光耦感光之后得到的反饋電壓用來調(diào)整電流模式的的PWM控制器的開關(guān)時間，從而得到一個穩(wěn)定的直流輸出電壓。當(dāng)輸出電壓增加的時候，REF端電壓增大，留過TL431的電流增大，于是光耦發(fā)光加強，感光端反饋電壓加大，然后改變MOSFET的開關(guān)時間，使得輸出電壓減小。</p><

48、;p>　　電阻R15起到限流作用，此處選擇為300歐姆。目的是為了保證通過TL431陰極的電流大于1mA且小于100mA，這樣TL431才能正常工作。電阻R13則是限制電流保護光耦合器。而電容C10是用來抑制穩(wěn)壓電路的自激振蕩。</p><p>　　采樣電壓經(jīng)過光耦合器后，再由電阻R9和電阻R20分壓加到誤差放大器的反相輸入段（引腳comp），為UC3842提供負反饋電壓。在UC3842的外圍電路中，引腳V

49、REF和引腳RCT外接的定時電阻R12和定時電容C3決定了振蕩頻率，R2=36K，C3=1n,開關(guān)頻率為40kHz，死區(qū)時間約為振蕩周期的4%。電容C2是基準(zhǔn)輸出電源的消噪電容。</p><p>　　3 開關(guān)電源主電路設(shè)計</p><p>　　3.1 單端反激式變換器電路的工作原理</p><p>　　單端反激式變換器電路在其輸入和輸出回路之間加入安全隔離措施。一

50、般情況下，隔離式開關(guān)電源都是用高頻變壓器作為主要隔離器件。在電路中，它是以變壓器的形式出現(xiàn)的，但實際上它起的作用是扼流圈，所以應(yīng)該稱它為變壓器——扼流圈。所謂單端，就是指的是變壓器磁芯僅工作在其磁滯回線的一側(cè)。</p><p>　　典型的單端隔離反激式變換器電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。</p><p>　　圖4 隔離單端反激式變換電路及相關(guān)波形</p><p>　　從圖四的

51、電路工作狀態(tài)波形可見，電路的工作過程如下：當(dāng)晶體管VT1導(dǎo)通時，它在變壓器初級電感線圈中儲存能量，與變壓器次級相連接的二極管VD處于反偏壓狀態(tài)，所以二極管VD截止。在變壓器次級回路無電流流過，即沒有能量傳遞給負載。</p><p>　　當(dāng)晶體管VT1截止時，變壓器次級電感線圈中的電壓極性反轉(zhuǎn)過來，使得二極管VD導(dǎo)通，給輸出電容C充電，同對在負載RL上也有了電流IL。</p><p>　　由

52、于隔離變壓器T除了具有初、次級間安全隔離的作用外，它還有變壓器和扼流圈的作用，所以在反激式變換器的輸出部分一般不需要加電感，但在實際應(yīng)用中，往往在整流器和濾波電容之間加一個小的電感線圈，用以降低高頻開關(guān)噪聲的峰值。</p><p>　　由于隔離變壓器T除了具有初、次級間安全隔離的作用外，它還有變壓器和扼流圈的作用，所以在反激式變換器的輸出部分一般不需要加電感，但在實際應(yīng)用中，往往在整流器和濾波電容之間加一個小的電

53、感線圈，用以降低高頻開關(guān)噪聲的峰值，這樣的設(shè)計便開關(guān)電源工作更安全。</p><p>　　3.2 開關(guān)晶體管的設(shè)計</p><p>　　如何選擇到性能參數(shù)合適的主開關(guān)與控制電路直接影響到變換器的性能。</p><p>　　在這里需要清楚的是作為主開關(guān)的晶體管、MOSFET、IGBT或晶閘管的性能均耐壓的上升而下降，因此在選擇耐壓時并不是超高越好，而是適可而止。&l

54、t;/p><p>　　合理地選擇開關(guān)管的額定電壓直接影響著變換器的性能，通過了解主開關(guān)的電壓波形就可以比較準(zhǔn)確地預(yù)計出主開關(guān)的電壓峰值。對于不同的電路拓撲和不同的控制方式，要求開關(guān)管的額定電壓將不同。其輸入不同的電壓條件下開關(guān)管的額定電壓與電路拓撲和控制方式的關(guān)系如下：</p><p>　　交流電不帶有PFC功能。</p><p>　　橋式變換器：400—500V；&l

55、t;/p><p>　　推挽式變換器：800—900V；</p><p>　　單端正/反激式變換器：600—700V；</p><p>　　單端正激式變換器帶有有源箝位：600V；</p><p>　　交流電帶有PFC功能。</p><p>　　橋式變換器：500—600V；</p><p>　　推挽

56、式變換器：900—1000V；</p><p>　　單端正/反激式變換器：800V；</p><p>　　單端正激式變換器帶有有源箝位：800V；</p><p><b>　　直流48V電壓系統(tǒng)</b></p><p>　　橋式變換器：80V；</p><p>　　推挽式變換器：200V；<

57、/p><p>　　單端正/反激式變換器：200V；</p><p>　　反激式開關(guān)電源的開關(guān)管額定電流的選擇：在交流電220V電壓應(yīng)用條件下，</p><p>　　如果考慮電源電壓變化范圍在-20%—+20%。選擇開關(guān)管耐壓為600V時，反激開關(guān)電源的最大占空比可以設(shè)置在0.4，假設(shè)效率為80%，電路工作在電流斷續(xù)模式，在這種工作狀態(tài)下，在開關(guān)管上每流過1A電流可以輸出

58、30—32W的輸出功率。如果設(shè)置最大占空比為0.37左右，則開關(guān)管上每流過1A電流可以輸出28—30W的輸出功率。</p><p>　　考慮到開關(guān)管的導(dǎo)通電阻對效率的影響，應(yīng)該選擇開關(guān)管的額定電流達到實際電流峰值的3—4倍，如在沒有PFC時，電源電壓為220*(1±20%)V，這樣設(shè)計就沒有帶PFC時優(yōu)化。</p><p>　　在單端反激式變換器電路中。所使用的開關(guān)晶體管必須符合

59、兩個條件，即在晶體管截止時，要能承受集電極尖峰電壓，在晶體管導(dǎo)通時，要能承受集電極的尖峰電流。晶體管截止時所承受的尖峰電壓按下面的公式進行計算：</p><p><b>　?。?－1）</b></p><p>　　公式中，Vin是輸入電路整流濾波后的直流電壓，δmax是最大工作占空比。所謂占空比指的是晶體管導(dǎo)通的時間與晶體管的一個工作周期(導(dǎo)通時間十截止時間)之比。為

60、了限制晶體管的集電極安全電壓，工作占空比應(yīng)保持在相對地低一些，一般要低于50％，在實際設(shè)計時，一般取0．4左右，這樣它就限制了集電極峰值電壓。因此，在單端反激式變換器電路設(shè)計中，晶體管的工作電壓一般在800V以上，通常按900v計算可安全可靠地工作。</p><p>　　按如下粗算考慮：直流電壓310V,310V再乘以2．2得620V，實際取600V即可。</p><p>　　第二個設(shè)計準(zhǔn)

61、則是必須滿足晶體管在導(dǎo)遏時的集電極電流的需求。</p><p><b>　?。?—2）</b></p><p>　　公式中的Il是變壓器初級繞組的峰值電流，而n是變壓器初級與次級間的匝數(shù)比。為了導(dǎo)出用變換器輸出功率和輸入電壓表達集電懾峰值工作電流的公式，變壓器繞組傳遞的能量可用下式表示：</p><p><b>　?。?—3）<

62、/b></p><p>　　公式中，η是變換器的效率。</p><p>　　略去推導(dǎo)過程，由輸出功率和輸入電壓表達的晶體管工作電流的公式為：</p><p><b>　?。?－4）</b></p><p>　　3.3 變壓器繞組的設(shè)計</p><p>　　由于在單端反激式變換器電路中，變壓

63、器初級繞組只在B—H待佐曲線[磁滯回線)的一個方向上被驅(qū)動，因此，在設(shè)計時注意不要使其飽和。在這里，我們只是強調(diào)一下，所選擇的磁芯一定要有足夠大的有效體積，通常應(yīng)用空氣隙來擴大其有效體積，傳輸變壓器有效體積v的計算公式如下：</p><p><b>　?。?－5）</b></p><p>　　Ilamx：最大負載電流; </p><p>　　L

64、：變壓器次級繞組的電感量；</p><p>　　U0：空氣的導(dǎo)磁率。其值為15;</p><p>　　Ue：所選磁芯的磁性材料的相對導(dǎo)磁率;</p><p>　　Bmax：磁芯的最大磁通密度。</p><p>　　相對導(dǎo)磁率從應(yīng)盡可能選得大一些，以避免由于喂制磁充尺寸和線徑，以及銅損和鐵損引起磁芯溫升過高，選擇磁芯的形狀時，需要綜合考慮應(yīng)用要

65、求、磁芯的成本、變壓器的制作成本、工作溫度、電磁干擾。</p><p>　　在選擇磁芯尺寸時，通常只能作一個大致優(yōu)估計，最終的產(chǎn)品將根據(jù)樣機的實際測量數(shù)據(jù)進行優(yōu)化設(shè)計，幾乎每一個磁芯制造廠都會給出選擇磁芯尺寸的方法，以方便用戶選擇，選擇磁芯最常用的方法是：圖表法和面積乘積法. </p><p>　　變壓器設(shè)計參數(shù)：設(shè)計前先要確定參數(shù)：磁芯，預(yù)設(shè)頻率，最大占空比，輸入輸出參數(shù)，預(yù)估效率（用于

66、估算輸入平均電流），設(shè)計中參數(shù)初選如下：</p><p>　　磁芯采用NICERA FEER-28L(詳細選擇步驟參見)，f＝90kHz，Dmax＝0.45，最小輸入電壓Vin＝110V，輸出折合到5V電流10A，效率η＝75％。</p><p>　　計算變壓器，一般選擇最低的交流輸入電壓，最大的輸出功率做為工作點，這個是最苛刻的一個點。</p><p>　　設(shè)計

67、步驟：根據(jù)法拉第定律，計算最低輸入電壓，最大負載條件的原邊匝數(shù)：</p><p><b>　?。?－6）</b></p><p>　　△Bac=kBs(k=0.6～0.8).</p><p>　　在此取k＝0.6，Vs＝310V，ton＝5μS，</p><p>　　△Bac＝0.37mT，Ae＝87mm2。代入得到Np

68、＝453，取450。</p><p>　　根據(jù)輸出輸入電壓計算副邊乍數(shù)：</p><p><b>　?。?－7）</b></p><p>　　在此，Np=450，Vo=6.3V，D＝0.45，Vp＝33V，</p><p>　　代入得：Ns＝48。考慮實際線路中，＋12V線圈接于5V整流管后，為方便調(diào)試，實際變壓器取了3

69、乍。也就是Dmax大概為0.36。副邊伏秒值減小，增加了電能傳輸時間，利于變壓器工作。</p><p>　　確定開關(guān)開通工作時，直流成分Idc和交流成分Iac的大小，Idc和Iac的確定。通過調(diào)節(jié)氣隙大小來實現(xiàn)。選定原則：變壓器磁通在滿足△Bac+△Bdc <Bs，取Iac較小值，保證較小損耗的正常工作。</p><p>　　3.4 輸出濾波電容器的選擇</p>&l

70、t;p>　　對于中小輸入功率開關(guān)電源的工作頻率除少數(shù)因價格原因的限制而仍采用20—40kHz，大多數(shù)均在50kHz以上，DC/DC電源模塊大多在300kHz以上，大功率開關(guān)電源的開關(guān)頻率受主開關(guān)的開關(guān)速度限制而一般在20—40kHz,盡管開關(guān)頻率有所不同，但是開關(guān)電源的輸出整流器濾波電容器的作用基本相同，主要是利用濾波電容器吸收開關(guān)頻率及高次諧波頻率的電流分量，從而濾除其紋波電壓的分量。</p><p>　

71、　普通電解電容器作為工頻整流濾波是可以完全勝任的，但是隨著開關(guān)電源的開關(guān)頻率的不斷提高，普通電解電容器的ESR和寄生電感將不能很好的適應(yīng)高頻整流濾波的要求。</p><p>　　可見反激開關(guān)電源的輸出濾波電容器承受的紋波電流最大，因此，在設(shè)計時應(yīng)該充分考慮到這一問題，通常的解決辦法是增加輸出濾波電容器的電容并聯(lián)個數(shù)，如果受體積的限制，則應(yīng)該盡量選擇較低的ESR的濾波電容器。所以，從盡可能 灑淚輸出濾波電容器的紋波

72、電流角度出發(fā)選擇合適的濾波電容器。</p><p>　　4 開關(guān)電源控制電路設(shè)計</p><p><b>　　4.1 芯片簡介</b></p><p><b>　　4.1.1芯片原理</b></p><p>　　UC3842 芯片是開關(guān)電源用電流控制方式的脈寬調(diào)制集成電路。與電壓控制方式相比在負載

73、響應(yīng)和線性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。</p><p><b>　　該電路主要特點有：</b></p><p>　　內(nèi)含欠電壓鎖定電路； </p><p>　　低起動電流（典型值為0.12mA）； </p><p>　　穩(wěn)定的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源 ；</p><p>　　大電流推挽輸出（驅(qū)動電流達1A）

74、</p><p>　　工作頻率可到500kHz ；</p><p>　　自動負反饋補償電路；</p><p>　　較強的負載響應(yīng)特性。</p><p>　　4.1.2 UC3842 內(nèi)部工作原理簡介 </p><p>　　圖5 示出了UC3842 內(nèi)部框圖和引腳圖，UC3842 

75、采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8 個引腳，各腳功能如下：</p><p>　?、倌_是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；</p><p>　?、谀_是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V 基準(zhǔn)電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；</p><p>　?、勰_為電流檢測輸入端，當(dāng)檢測電

76、壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；</p><p>　　④腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，</p><p>　?、菽_為公共地端；提供芯片工作參考地端；</p><p>　　圖5  UC3842 內(nèi)部原理框圖</p><p>　?、弈_為推挽輸出端，上升、下降時間僅為50ns

77、0;驅(qū)動能力為±1A ，通過一個電阻與外部功率管相連；</p><p>　　⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW，一路與電源輸出端相連，一路與輔助電源相連；</p><p>　?、嗄_為5V 基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA 的負載能力，該電壓源具有極好的溫度穩(wěn)定性。</p><p>　　芯片供電分為兩個階段

78、：啟動階段、正常工作階段。啟動時，輸入電壓必須達到16V，電壓小于16V時，芯片工作電流小于1mA</p><p><b>　　4.2工作描述</b></p><p>　　UC3842A具有高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計者提供使用最少外部組件的高性能價格比的解決方案。代表性的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖5.2所示</p><p>　　UC3842A

79、，是專門設(shè)汁用于出線和直流—直流變換器應(yīng)用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計者提供使用最少外部組件的高性能價格比的解決方案。代表性的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖6所示：</p><p>　　圖6 UC3842內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　振蕩器：振蕩器頻率由定時組件RT和CT選擇值決定。電容CT由5．0V的參考電壓通過電阻RT充電，充至約2．8V,再由一個內(nèi)部的電流宿放電至1．2V。在CT放

80、電期間，振蕩器產(chǎn)生一個內(nèi)部消隱脈沖保持“或非”門的中間輸入為高電子，這導(dǎo)致輸出為低狀態(tài)，從而產(chǎn)生丁一個數(shù)量可控的輸出靜區(qū)時間。</p><p>　　誤差放大器：提供一個有可訪問反相輸入和輸出的全補償誤差放大器。此放大器從有90dB的典刮自流電流增益和只有57度相位余量的1.0MHz的增益為1帶寬 同相輸入在內(nèi)部偏置于2.5V而不經(jīng)管腳引出。典刑情況下變換揣輸出電壓通過一個電阻分壓器分壓，并由反向輸入監(jiān)視。最大輸入

81、偏置電流為2.0uA，它將引起輸出電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和等效輸入分壓器源電阻的乘積。</p><p>　　電流取樣比較器和脈寬調(diào)制鎖存器：UC3842A作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān)導(dǎo)通山振蕩器起始，當(dāng)峰值電感電流到達誤差放大甜輸出／補償(管腳1)建立的門限電平時中止。</p><p>　　欠壓鎖定：采用兩個欠壓鎖定比較器來保證在輸出級被驅(qū)動之前，集成電路已完全可用。正電源端(

82、Vcc)和參考輸出(Vref)各由分離的比較器監(jiān)視。每個都具有內(nèi)部的滯后，以防止在通過它們各自的門限時產(chǎn)生錯誤輸出動作。</p><p>　　驅(qū)動電路設(shè)計：驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是實現(xiàn)主電路中的電力電子器件按照預(yù)定設(shè)想運行的重要環(huán)節(jié)。驅(qū)動電路的基本任務(wù)是將控制電路發(fā)出的信號轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或者關(guān)斷的信號。</p><p>　　U

83、C3842內(nèi)部工作時序介紹</p><p>　　首先給芯片一個啟動電壓，當(dāng)電壓大于16V芯片開始啟動，低于10V時芯片欠壓保護。一般當(dāng)芯片啟動后供電電壓一般保持在12~15V。</p><p>　　供電電壓在芯片內(nèi)部分為兩路：一路通過芯片內(nèi)部對接的三極管成為6腳的驅(qū)動輸出，一路經(jīng)過內(nèi)部電壓調(diào)整器調(diào)整為5V由8腳輸出，另外這個5V為芯片內(nèi)部的各個工作單元（如振蕩器、鎖存器、運放、邏輯門電路）

84、供電。所以這個5V的電壓要比較穩(wěn)定，以防止收到干擾，一般要求在芯片的8腳處加0.1uF的陶瓷貼片電容。</p><p>　　當(dāng)芯片內(nèi)部各功能單元的電源建立起來以后，芯片內(nèi)部的振蕩器和外接的電容和電阻配合產(chǎn)生一個三角振蕩波形（該頻率最終決定開光電源的頻率）,經(jīng)過整形為鎖存器的“置位”輸入，這個波形的高低下降沿觸發(fā)芯片輸出高電平。</p><p>　　另外3腳的電流采樣和1腳的輸出補償，經(jīng)過內(nèi)

85、部的電流檢測比較后輸出為鎖存器的復(fù)位輸入。</p><p>　　圖7中第四行輸出波形實際上是由電流采樣和輸出電壓采樣共同決定的，同時這個輸出波形通過開關(guān)MOS管又調(diào)節(jié)輸出電壓和變壓器原邊的電流，這樣最終形成一個閉環(huán)的控制。</p><p>　　圖7 UC3842內(nèi)部工作時序圖</p><p>　　UC3842電壓反饋電路</p><p>　　

86、4.4.1 反饋電壓穩(wěn)壓部分</p><p>　　采樣電壓通過電壓控制電壓源反饋到穩(wěn)壓電路中，控制光耦合器的通斷而反饋到UC3842之中，具體原理如下：穩(wěn)壓部分采用了TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，通過電阻R14和電阻R16對輸出電壓進行分壓后，反饋到TL431的REF引腳。由于TL431的內(nèi)部有一個2.5V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)TL431的電流在很寬的范圍內(nèi)變化的時候?？刂戚敵鲭娫础Ｊ顾€(wěn)定。若輸出電壓增大，則

87、反饋電壓增大。TL431的分流也就增大。從而又導(dǎo)致輸出電壓下降。特別的，此處的電阻R14和電阻R16大小相等，輸出等于5V。分壓之后，采樣電壓通過TL431的REF端來控制該器件從陰極到陽極的電流。這個電流又直接驅(qū)動光耦發(fā)光，光耦感光之后得到的反饋電壓用來調(diào)整電流模式的的PWM控制器的開關(guān)時間，從而得到一個穩(wěn)定的直流輸出電壓。當(dāng)輸出電壓增加的時候，REF端電壓增大，留過TL431的電流增大，于是光耦發(fā)光加強，感光端反饋電壓加大，然后改變

88、MOSFET的開關(guān)時間，使得輸出電壓減小。</p><p><b>　　具體電路如圖8</b></p><p>　　圖8 反饋電壓穩(wěn)壓電路</p><p><b>　　采樣電路模塊</b></p><p>　　在采樣繞組上也并聯(lián)了電容了C12，使得采樣電壓精度更高。同時采樣電壓通過電壓控制電壓源反饋

89、到穩(wěn)壓電路中。</p><p><b>　　具體電路如圖9</b></p><p><b>　　圖9 電壓采樣電路</b></p><p>　　UC3842電流反饋閉環(huán)電路</p><p>　　電阻R5用于電流檢測，其阻值為1K。電流經(jīng)C5、R6濾波之后送人UC3842的引腳CS形成反饋電流，因此由

90、UC3842構(gòu)成的電源是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定度非常高。當(dāng)負載電流超過額定值或短路時，MOSFET的源極電流大大增加，R5反饋回來UC3842引腳CS的電壓高于1V，則芯片無觸發(fā)脈沖輸出，MOSFET截止，它不至于因為過流而損壞。當(dāng)電流脈沖的峰值上升到3A的時候，過流保護動作，MOSFET截止。電阻R6和C5構(gòu)成RC濾波電路，削弱由電源變壓器繞組間的電容，以及輸出整流器的恢復(fù)時間引起的尖峰脈沖干擾，保證開關(guān)電源的正常工作。</p

91、><p><b>　　具體電路如圖10</b></p><p>　　圖10 電流閉環(huán)反饋電路</p><p>　　4.6 開關(guān)電源自供電電路</p><p>　　310V直流電經(jīng)過電感L3后變成矩形波電壓，幅值約為310V。高電壓脈沖期間，此時MOSFET導(dǎo)通，電流通過變壓器的原邊繞組，且變壓器原邊繞組形成了上正下負的電壓，

92、可知，三個次級繞組上也形成了上正下負的電壓，而對于采樣繞組N1和輸出繞組N2，其分別和二極管D5、D6串聯(lián)，此時二極管D5、D6截止，變壓器的次級繞組N1和N2無電流，能量只能通過磁場耦合，存儲在反饋繞組N3上。當(dāng)引腳output輸出低電平的時候，MOSFET截止，變壓器原邊繞組將無電流通過，根據(jù)楞次定律可知，存儲在N3中的能量會形成下正上負的感生電動勢，則與N3連接的二極管D2導(dǎo)通，反饋繞組N3上的電壓經(jīng)D1、D2整流后，再經(jīng)過電容C

93、8濾波之后為芯片UC3842提供正常工作電壓。從而起到了自供電的作用。</p><p>　　具體電路如圖11所示</p><p>　　圖11開關(guān)電源自供電電路</p><p>　　4.7 UC3842外圍控制電路</p><p>　　在UC3842的外圍電路中，引腳VREF和引腳RCT外接的定時電阻R12和定時電容C3決定了振蕩頻率，R2=

94、36K，C3=1n,開關(guān)頻率為40kHz，死區(qū)時間約為振蕩周期的4%。電容C2是基準(zhǔn)輸出電源的消噪電容。</p><p><b>　　圖12外圍控制電路</b></p><p><b>　　5 仿真電路調(diào)試</b></p><p>　　5.1 輸入電壓波形</p><p>　　UC3842輸出脈沖

95、電壓</p><p><b>　　輸出電壓波形</b></p><p><b>　　輸出電流波形</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本文所討論的開關(guān)電源，其工作原理是PWM，即脈寬調(diào)制法。在這種工作方式下，開關(guān)器件按照外加的脈沖信號，周期的進

96、行開通和關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)管承受電壓或者流過電流時，開關(guān)管仍需按照固定的周期進行開通或關(guān)斷，這種PWM稱為硬開關(guān)PWMI因為在開通或者關(guān)斷時，開關(guān)管的損耗比較大。為了降低開關(guān)管的損耗，可以在開關(guān)管兩端的電壓為零或者流過電流為零時，進行管子的導(dǎo)通和關(guān)斷，使開關(guān)管的損耗為零，這就是當(dāng)前研究的非常熱門的軟開關(guān)技術(shù)。</p><p>　　本次設(shè)計中，小組成員共同完成了電路設(shè)計和調(diào)試的過程，開始，小組由于對MAST語言生疏，無法

97、在SABER中找到相應(yīng)元件，也無法用MAST語言編寫對應(yīng)元件。所以決定換用第二個電路。但是設(shè)計中忽略了變壓器的匝數(shù)比、磁通量、截面積的選取，導(dǎo)致仿真調(diào)試失敗。在老師知道幫助下，我們對電路模塊逐一調(diào)試，而不是整體調(diào)試。每個模塊調(diào)試好之后，再整體連接形成完整電路，最后調(diào)試成功。</p><p>　　此次課程設(shè)計中，我們小組認識到了自身知識的匱乏，同時也認識到了人的</p><p>　　能動性在

98、實踐中的指導(dǎo)作用，排除了各種困難，完成了設(shè)計。同時劉老師不厭煩。認真的指導(dǎo)，使我們完成設(shè)計的動力之一。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]侯振義.直流開關(guān)電源技術(shù)及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,2006.4</p><p>　　[2]華偉，周文定.現(xiàn)代電力電子器件及其應(yīng)用.北京：北方交通大學(xué)出版社、清華大學(xué)出