基于uc3842的恒壓源的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　開關(guān)電源常被譽(yù)為高效節(jié)能電源，它是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過(guò)控制開關(guān)通斷的時(shí)間比率來(lái)維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源，具有體積小、重量輕、效率高、功率小、紋波小、噪音低、易擴(kuò)容、智能化程度高等優(yōu)良特性。反激式開關(guān)電源作為開關(guān)電源的一種，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在輸出功率為5W至150W的電源中應(yīng)用非常廣泛。</p

2、><p>　　本文闡述了一種基于UC3842PWM控制器的多路輸出開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)，首先分析確定了單端反激結(jié)構(gòu)來(lái)作為多路輸出開關(guān)電源的主功率拓?fù)?，然后通過(guò)整流過(guò)的交流輸入電壓以及占空比控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在次級(jí)的輸出穩(wěn)定，該設(shè)計(jì)詳細(xì)給出了變壓器、漏感消除電路、啟動(dòng)電路以及電壓電流反饋電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電流型PWM；UC3842；開關(guān)電源</p><p&

3、gt;<b>　　Abstract</b></p><p>　　Switching power supply is often called the high efficiency and energy saving power. It can keep the output voltage stable by controlling the switch-off time ratio an

4、d has many excellent features, such as small volume, light weight, low power, small ripple, low noise, easy expansion, high degree of intelligence. As one kind of switching power supply, the flyback switching power suppl

5、y has the advantages of simple structure and low cost. The topology of flyback is widely used in the output power b</p><p>　　The design of a new multi -output switching power supply based on UC3842 is propos

6、ed in this paper. First of all , choosing switching structure as power topology of the new multiple output switch power supply after analysis. Then with stable bus DC input voltage and fixed high duty control signal , ea

7、ch output can be stabilized just using the advantage of the topology.The design oftransformer, leakage inductance elimination circuit, start circuit and voltage and current feedback circuit is intro</p><p>　

8、　Key words: current PWM; UC3842; switch power</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1 應(yīng)用背景及研究目

9、的5</p><p>　　1.2 直流穩(wěn)壓電源5</p><p>　　1.2.1 直流穩(wěn)壓電源發(fā)展?fàn)顩r5</p><p>　　1.2.2 開關(guān)電源的基本拓?fù)?</p><p>　　1.2.3 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)7</p><p>　　1.3 多路輸出開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展概述7</p><p

10、>　　1.3.1 交叉調(diào)節(jié)類8</p><p>　　1.3.2 精確調(diào)節(jié)類9</p><p>　　1.4 本文研究的內(nèi)容10</p><p>　　第二章反激開關(guān)電源設(shè)計(jì)基礎(chǔ)12</p><p>　　2.1 開關(guān)電源的分類12</p><p>　　2.2 多路輸出開關(guān)電源拓?fù)涞倪x擇12</p>

11、;<p>　　2.3 uc3842電流型PWM控制芯片14</p><p>　　2.4 uc3842組成的反激式開關(guān)電源16</p><p>　　2.5 輸入保護(hù)電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.6 整流電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　第三章 反激式開關(guān)電源參數(shù)設(shè)計(jì)20</p><p>

12、　　3.1 電路主要技術(shù)指標(biāo)20</p><p>　　3.2電路主要參數(shù)設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.3變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)22</p><p>　　附圖 硬件電路25</p><p><b>　　結(jié)論27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b&g

13、t;</p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 應(yīng)用背景及研究目的</p><p>　　對(duì)現(xiàn)代電子系統(tǒng)，即使是最簡(jiǎn)單的由單片機(jī)和單一I/O接口電路所組成的電子系統(tǒng)來(lái)講，其電源電壓一般也要由+5V，±15V，

14、±12V等多路組成，而對(duì)較復(fù)雜的電子系統(tǒng)來(lái)講，實(shí)際用到的電源電壓就更多了。不同的電子系統(tǒng)，不僅對(duì)上述各種電壓組合有嚴(yán)格的要求，而且對(duì)這些電源電壓的諸多特性也有較嚴(yán)格的要求，如電壓精度，電壓的負(fù)載能力（輸出電流），電壓的紋波和噪聲，起動(dòng)延遲，上升時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間，電壓過(guò)沖，斷電延遲時(shí)間，跨步負(fù)載響應(yīng)，跨步線性響應(yīng)，交叉調(diào)整率，交叉干擾。對(duì)于電源應(yīng)用者來(lái)講，一般都希望其所希望的電源產(chǎn)品為“傻瓜型”的，即所選擇的電源電壓只要負(fù)載不超過(guò)

15、電源最大值，無(wú)論系統(tǒng)的各路負(fù)載特性如何變化，而各路電源電壓依然精確無(wú)誤。本文致力于設(shè)計(jì)一款高性價(jià)比、高可靠性、高效率的多路輸出直流穩(wěn)壓電源。給出了一種用于電機(jī)控制的新型多輸出反激電源的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)基于 UC3842 高性能電流型 PWM 控制器。電壓反饋和電流反饋雙閉環(huán)串級(jí)結(jié)構(gòu),使輸出電壓能夠很好地穩(wěn)定,電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率都較高。</p><p>　　1.2 直流穩(wěn)壓電源</p><p&g

16、t;　　1.2.1 直流穩(wěn)壓電源發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源主要有兩種，線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源。線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源的主要性能和特點(diǎn)的比較如表1-1。隨著現(xiàn)代電源系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們不僅要求能夠得到穩(wěn)定的電源，同時(shí)對(duì)于電源系統(tǒng)的體積、效率、功率密度等提出了較高的要求。因此，開關(guān)電源因其優(yōu)越性也在近幾年日漸替代線性穩(wěn)壓電源成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。</p><p>　　表1-

17、1線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源的主要性能和特點(diǎn)比較</p><p>　　1.2.2 開關(guān)電源的基本拓?fù)?lt;/p><p>　　圖 1,1 至圖 1,6 給出了六個(gè)基本開關(guān)電源拓?fù)潆娐?，它們均可以?shí)現(xiàn)輸入到輸出的電壓變換，并且，它們都能夠工作在 CCM 與 DCM 兩種電流模式下。對(duì)于 Buck、Boost、Buck-Boost 這三種基本開關(guān)電源拓?fù)潆娐?，它們都是通過(guò)電感來(lái)傳遞能量，Cuk、Zet

18、a、Sepic 這三種基本開關(guān)電源拓?fù)潆娐穭t是使用電容來(lái)傳遞能量。通過(guò)電容傳遞能量的開關(guān)電源拓?fù)潆娐吩陔娙莸倪x擇上要求其能夠承受極大的紋波電流，因此這大大影響了設(shè)計(jì)的成本以及系統(tǒng)的可靠性。對(duì)于現(xiàn)有的非隔離式開關(guān)電源電路，基本上都是采用 Buck、Boost、Buck-Boost 這三種基本拓?fù)潆娐穼?shí)現(xiàn)的。而常用的正激、反激、推挽、半橋、全橋這幾種隔離式開關(guān)電源電路拓?fù)湟彩峭ㄟ^(guò)這三中基本開關(guān)電源拓電路衍生而來(lái)的。</p>&

19、lt;p>　　圖1.1 Buck基本開關(guān)電源拓?fù)?lt;/p><p>　　圖1.2 Boost基本開關(guān)電源拓?fù)?lt;/p><p>　　圖1.3 Buck-Boost基本開關(guān)電源拓?fù)?lt;/p><p>　　圖1.4 Cuk 基本開關(guān)電源拓?fù)?lt;/p><p>　　圖1.5 Zeta基本開關(guān)電源拓?fù)?lt;/p><p>　

20、　圖1.6 Sepic基本開關(guān)電源拓?fù)?lt;/p><p>　　1.2.3 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)</p><p><b>　?、鸥哳l化</b></p><p>　　提高開關(guān)電源的工作頻率可以很好的提高開關(guān)電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，進(jìn)而大大的提高輸出的精度。同時(shí)還能夠有效減小變壓器、電感等磁性元件以及輸出濾波電容等占據(jù)電源系統(tǒng)較大體積的元件的大小，從而有效

21、提高電源系統(tǒng)的功率集成密度。</p><p><b>　?、聘咝Щ?lt;/b></p><p>　　提高開關(guān)電源的工作頻率會(huì)很大程度上增加開關(guān)電源的開關(guān)管的開通以及關(guān)斷損耗、同時(shí)對(duì)于低壓大電流的輸出場(chǎng)合，次級(jí)整流管的固定導(dǎo)通壓降也會(huì)影響系統(tǒng)的整體效率。因此對(duì)于這兩種情況下，可以通過(guò)軟開關(guān)技術(shù)以及同步整流技術(shù)有效地提高開關(guān)電源電路的整體效率。除此之外，對(duì)于實(shí)際的電源電路，優(yōu)

22、化設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的效率也是開關(guān)電源設(shè)計(jì)的重要組成部分。</p><p><b>　?、歉呖煽啃?lt;/b></p><p>　　電源系統(tǒng)是電子電路的核心，電源系統(tǒng)的安全可靠地工作才能保證電子電路的安全可靠地工作。隨著開關(guān)電源電路的廣泛應(yīng)用，對(duì)于開關(guān)電源電路的可靠性要求也越來(lái)越高。由于開關(guān)電源的元件多，可靠性相比較與線性穩(wěn)壓電源會(huì)較差。但是隨著實(shí)際開關(guān)電源電路的研發(fā)過(guò)程中各

23、種保護(hù)電路的引入，如輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電流、輸入欠壓過(guò)壓保護(hù)電路、輸入過(guò)流保護(hù)電路，軟啟動(dòng)保護(hù)電路等保護(hù)電路的引入，使得開關(guān)電源電路的可靠性日漸提高。</p><p>　　1.3 多路輸出開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展概述</p><p>　　早期人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)多電源供電的需求，主要采用每個(gè)供電端均采用獨(dú)立的開關(guān)電源進(jìn)行供電。雖然這樣能夠使得各個(gè)輸出電源都精確穩(wěn)定，但是這樣會(huì)使得電源系統(tǒng)的元器件繁多，而且

24、尺寸也往往較大。同時(shí)，當(dāng)各個(gè)部分的開關(guān)電源的開關(guān)管工作頻率不相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拍頻干擾。因此針對(duì)以上情況，人們考慮到需要采用單個(gè)變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)多路輸出的要求，因此才有了多路輸出開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。多路輸出開關(guān)電源的整體穩(wěn)壓精度直接由其控制變量決定，只有在控制變量的個(gè)數(shù)不小于輸出的支路數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)各路的精確穩(wěn)壓。因此，現(xiàn)有的多路輸出開關(guān)電源技術(shù)根據(jù)控制條件的不同分為了兩大類，交叉調(diào)節(jié)類和精確調(diào)節(jié)類。</p><p>　

25、　1.3.1 交叉調(diào)節(jié)類</p><p>　　交叉調(diào)節(jié)類是指控制變量小于輸出支路的情況。這種情況無(wú)法做到各路輸出的精確穩(wěn)壓，常用的交叉調(diào)節(jié)類多路輸出技術(shù)有耦合電感法、加權(quán)反饋法和堆棧法。</p><p><b>　　⑴耦合電感法</b></p><p>　　耦合電感法的主輸出具有反饋回路，因此可以實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)壓。從輸出則利用耦合電感的交叉調(diào)節(jié)作用

26、，當(dāng)主輸出的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)從輸出的濾波電感量，使從輸出盡可能的保持連續(xù)模式的工作狀態(tài)進(jìn)而保證從輸出的輸出電壓的精度。耦合電感法的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但是從輸出的輸出狀態(tài)仍然與主輸出的工作狀態(tài)息息相關(guān)，而且該方法在輸出回路較多的情況下，調(diào)節(jié)的效果會(huì)較差。</p><p><b>　?、萍訖?quán)反饋法</b></p><p>　　加權(quán)反饋法采用的是將各路輸出加權(quán)輸入到反饋

27、控制模塊進(jìn)行控制。雖然是各路輸出均有了反饋回路，但是實(shí)際輸出的調(diào)節(jié)精度與加權(quán)量有關(guān)，加權(quán)量大的決定其有較好的精度。同時(shí)對(duì)于輸回路較多的場(chǎng)合，該種方法的反饋回路的設(shè)計(jì)會(huì)較為復(fù)雜。并且對(duì)于不同輸出的支路，如果它們的地不同，這就會(huì)增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。而對(duì)于負(fù)電壓輸出的回路，還要增加反向器來(lái)實(shí)現(xiàn)?？傮w來(lái)說(shuō)，加權(quán)反饋法還是能在一定程度上改進(jìn)多路輸出開關(guān)電源的交叉調(diào)節(jié)率問(wèn)題。</p><p><b>　?、嵌褩７?l

28、t;/b></p><p>　　堆棧法與耦合電感法類似，其是通過(guò)將主要是通過(guò)變壓器將各輸出支路進(jìn)行連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)交叉調(diào)節(jié)的目的。但是該方法不適用于需要隔離輸出的場(chǎng)合。</p><p>　　圖1.7 耦合電感法</p><p>　　圖1.8 加權(quán)反饋法</p><p><b>　　圖1.9 堆棧法</b></

29、p><p>　　1.3.2 精確調(diào)節(jié)類</p><p>　　精確調(diào)節(jié)類多路輸出開關(guān)電源技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的各路輸出電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。這里面主要有兩種方法，后級(jí)調(diào)節(jié)法和非后級(jí)調(diào)節(jié)法。</p><p>　　1.3.2.1 后級(jí)調(diào)節(jié)法</p><p>　　后級(jí)調(diào)節(jié)法的主要代表是磁放大器法和同步整流法。它們都是保證次級(jí)從輸出的回路具有單獨(dú)的反饋回路實(shí)現(xiàn)

30、精確調(diào)節(jié)的。后級(jí)調(diào)節(jié)法可以實(shí)現(xiàn)較多輸出支路精確穩(wěn)壓的要求。</p><p><b>　?、糯欧糯笃鞣?lt;/b></p><p>　　磁放大器是一個(gè)高磁導(dǎo)率閉合磁路磁芯的可飽和電感，圖 1-10 給出了磁放大器正常工作情況下的磁滯回線的變化情況。磁放大器工作時(shí)可以相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，飽和時(shí)磁放大器處于導(dǎo)通狀態(tài)，不飽和時(shí)磁放大器屬于截止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)反饋回路控制磁放大器工作在開關(guān)狀

31、態(tài)即可改變傳遞到輸出端的能量大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。由于磁放大器工作在頻狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的磁損，因此此方法不適合工作在較高的頻率。同時(shí)磁放大器的非高線性會(huì)使反饋回路的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。</p><p>　　圖1.10 磁放大器的磁滯回線</p><p>　　圖1.11 磁放大器法</p><p><b>　?、仆秸鞣?lt;/b></p>

32、<p>　　同步整流法是當(dāng)前后級(jí)調(diào)節(jié)法的主流方法。通過(guò)次級(jí)的反饋回路控制同步整流管的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)次級(jí)的精確調(diào)節(jié)。相比較磁放大器法，同步整流法的高頻特性要比磁放大器法好。同步整流法對(duì)同步整流管的驅(qū)動(dòng)電路要求較高，不僅要求驅(qū)動(dòng)電路能可靠驅(qū)動(dòng)，而且要求減小驅(qū)動(dòng)的死區(qū)時(shí)間，以防止在驅(qū)動(dòng)死去時(shí)間內(nèi)流過(guò)同步整流管的寄生二極管而降低系統(tǒng)的整體效率。同步整流法一般應(yīng)用在輸出電壓的輸出電流較大的多路輸出開關(guān)電源電路。</p>

33、<p>　　圖1.12 同步整流法</p><p>　　1.3.2.2 非后級(jí)調(diào)節(jié)法</p><p>　　非后級(jí)調(diào)節(jié)法是利用反饋控制網(wǎng)絡(luò)使得每路的輸出均有獨(dú)立的控制量，進(jìn)而來(lái)控制原級(jí)的開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷實(shí)現(xiàn)各路輸出的精確控制。非后級(jí)調(diào)節(jié)法的特點(diǎn)決定了其不適合對(duì)輸出回路路數(shù)要求較高的場(chǎng)合。其控制電路的設(shè)計(jì)也是多路輸出開關(guān)電源技術(shù)中最復(fù)雜的。</p><p&g

34、t;　　1.4 本文研究的內(nèi)容</p><p>　　鑒于前面的介紹，現(xiàn)有的精確調(diào)節(jié)類多路輸出開關(guān)電源技術(shù)雖然能夠真正意義上的實(shí)現(xiàn)各路輸出的精確調(diào)節(jié)，但是其電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，元器件多，成本高，可靠性差，因此現(xiàn)有精確調(diào)節(jié)類的多路輸出開關(guān)電源技術(shù)很難能夠大規(guī)模的投入市場(chǎng)應(yīng)用。而交叉調(diào)節(jié)類多路輸出開關(guān)電源技術(shù)雖然電路簡(jiǎn)單，但是因其固有的缺陷，實(shí)際應(yīng)用中的效果并不是很理想。因此為了改善現(xiàn)有多路輸出開關(guān)電源技術(shù)的缺陷，本文將提出

35、一種新型的多路輸出開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)方案并經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證了方案的合理性，同時(shí)還給出了具體的硬件電路的設(shè)計(jì)思路以及多路輸出開關(guān)電源中主要參數(shù)的計(jì)算方法和元器件的選取準(zhǔn)則。最后給出了所設(shè)計(jì)樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性。</p><p>　　本文分為以下幾個(gè)部分:</p><p>　　第一章介紹了本文的研究背景，并且給出了現(xiàn)有多路輸出開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。</p><p

36、>　　第二章先比較了現(xiàn)有中小功率多路輸出開關(guān)電源主要使用的拓?fù)?，選用合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為本文所介紹的多路輸出開關(guān)電源電路的拓?fù)洹Ｈ缓蠼榻B了新型多路輸出開關(guān)電源電路的原理，并通過(guò)仿真驗(yàn)證此方案的正確性。</p><p>　　第三章主要介紹了新型多路輸出開關(guān)電源的主電路中的直流變換器，高頻變壓器的設(shè)計(jì)，占空比控制電路，啟動(dòng)電路，保護(hù)電路的硬件設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　本文工作將會(huì)對(duì)實(shí)

37、際中小功率的多路輸出開關(guān)電源電路的解決方案提供一定的理論參考和工程價(jià)值。</p><p>　　第二章反激開關(guān)電源設(shè)計(jì)基礎(chǔ)</p><p>　　通過(guò)了前面對(duì)于現(xiàn)有多路輸出技術(shù)的介紹，在本章當(dāng)中，將針對(duì)現(xiàn)有多路輸出技術(shù)的不足，提出一種新型的多路輸出開關(guān)電源的電路架構(gòu)方案。該方案具有控制簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.1 開關(guān)電源的分類<

38、/p><p>　　開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)按變換器工作方式可分為正激、反激、推挽、半橋、全橋、降壓、升壓、升降壓等。</p><p>　　反激式：電路拓?fù)浜?jiǎn)單，元件數(shù)少，因此成本較低。該電路變換器的磁芯單項(xiàng)磁化，控制簡(jiǎn)單，開關(guān)器件承受電流峰值較大，廣泛用于數(shù)瓦到幾十瓦的小功率開關(guān)電源中，易實(shí)現(xiàn)多路輸出。</p><p>　　正激式：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式和反激式變換器相似，雖然磁芯也是單向

39、磁化，卻存在著嚴(yán)格意義上的區(qū)別，變壓器僅起電氣隔離作用，而且電路變壓器的工作點(diǎn)僅處于磁化曲線的第一象限，沒(méi)有得到充分的利用，因此同樣的功率，其變換器體積重量損耗大于半橋式、全橋式、推挽式變換電路。廣泛用于功率數(shù)百瓦到數(shù)千瓦的開關(guān)電源中。</p><p>　　半橋式：電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但磁心利用率高，沒(méi)有偏磁的問(wèn)題，且功率開關(guān)管的耐壓要求低，不超過(guò)線路的最高峰值電壓?？朔送仆焓降娜秉c(diǎn)，適合數(shù)百瓦到數(shù)千瓦的開關(guān)電源

40、中，高輸入電壓的場(chǎng)合。</p><p>　　全橋式：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但在所有隔離型開關(guān)電源中，采用相同電壓和電流容量的開關(guān)器件時(shí)，全橋型電路可以達(dá)到最大的功率，目前全橋型電路多被用于數(shù)百瓦到數(shù)千瓦的各種工業(yè)用開關(guān)電源中。</p><p>　　推挽式：電路形式上實(shí)際上是倆只對(duì)稱正激式變換器的組合，只是工作時(shí)相位相反。變壓器的磁芯雙向磁化，因此相同鐵芯尺寸的輸出功率是正激式的近一倍，但如果加在倆

41、個(gè)原邊繞組上的體積稍有偏差就會(huì)導(dǎo)致鐵芯偏磁現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)用時(shí)需要特別注意。適合中功率輸出。</p><p>　　2.2 多路輸出開關(guān)電源拓?fù)涞倪x擇</p><p>　　2.2.1 什么是反激開關(guān)電源</p><p>　　反激多路輸出開關(guān)電源適用于中小功率的應(yīng)用場(chǎng)合。其是根據(jù) Buck-Boost 衍生而來(lái)的隔離式開關(guān)電源拓?fù)?，通過(guò)變壓器取代Buck-Boost 拓?fù)?/p>

42、中的電感。因此，反激多路輸出開關(guān)電源電路的次級(jí)輸出回路無(wú)需輸出濾波電感，這樣就大大減小了系統(tǒng)的體積，并且很好的降低了成本。反激多路輸出開關(guān)電源電路不需要像正激多路輸出開關(guān)電源電路要額外增加變壓器的復(fù)位電路，同時(shí)其開關(guān)管漏極的峰值電壓也比正激多路輸出開關(guān)電源小。因此可以使得反激多路輸出開關(guān)電源電路有著較寬的電壓輸入范圍。</p><p>　　圖2.1 反激式多路輸出開關(guān)電源拓?fù)?lt;/p><p&g

43、t;　　當(dāng)一次測(cè)導(dǎo)通時(shí)，二次側(cè)因二極管VD的反向截止不能產(chǎn)生回路電流，一次測(cè)輸入能量實(shí)際上以磁能形式儲(chǔ)藏一次測(cè)繞組中，當(dāng)一次測(cè)斷開，VD正向偏置而導(dǎo)通，對(duì)電容充電，對(duì)負(fù)載供電。S關(guān)斷期間，能量耦合至二次側(cè)傳送至負(fù)載。好像S在回程時(shí)傳送能量一樣，故稱反激變換器。它廣泛應(yīng)用在50W以下的電路中。它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，只要一個(gè)磁性元件、一個(gè)開關(guān)、一個(gè)二極管就可以完成多路輸出隔離、降壓、升壓的任務(wù)。然而這個(gè)磁性元件既是儲(chǔ)能的電感又是變壓器，設(shè)計(jì)時(shí)比較

44、困難，這種電路輸入和輸出都有較大的尖峰而且是脈動(dòng)的。</p><p>　　2.2.2 反激開關(guān)電源的工作模式</p><p>　　反激變換器有電流斷續(xù)、電流臨界連續(xù)以及電流連續(xù) 3種工作模式。所謂的電流連續(xù)指的是在開關(guān)管通斷的整個(gè)開關(guān)周期里面，變壓器耦合繞組的總磁通不為零，而電流斷續(xù)指的是總磁通在開關(guān)管關(guān)斷期間有一段時(shí)間為零。反激型電路工作于電流連續(xù)模式時(shí)輸出、輸入間的電壓比為 </

45、p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　反激型電路電流斷續(xù)時(shí)的電壓比為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　?。?-3）

46、 </p><p>　　在電流斷續(xù)的模式下， 的關(guān)系不僅與 D 有關(guān)，而且與負(fù)載電流的大小有關(guān)輸出電壓為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　反激型電路的電流連續(xù)臨界條件為</p><p><b>　?。?-5） </b></p><p&g

47、t;　　式中，L 是從變壓器二次側(cè)測(cè)得的電感量。</p><p>　　當(dāng)電路工作在斷續(xù)模式時(shí)，輸出電壓隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下， ，這將損壞電路中的元器件，因此反激型電路不應(yīng)工作于負(fù)載開路狀態(tài)。因?yàn)榉醇ば碗娐纷儔浩鞯睦@組w1和w2在工作中不會(huì)同時(shí)有電流流過(guò)，不存在磁動(dòng)勢(shì)相互抵消的可能，因此變壓器磁心的磁通密度取決于繞組中電流的大小。反激型電路變壓器的工作點(diǎn)也僅處于磁化曲線平面的第一象限，利用率低而

48、且開關(guān)器件承受的電流峰值很大，不合適用于較大功率的開關(guān)電源。反激開關(guān)電源電路簡(jiǎn)單，輸出電壓 U0 即可高于輸入電壓 Ui 又可低于輸入電壓 Ui，一般適用于在輸出功率 200W 以下的開關(guān)電源中。</p><p>　　反激變換器的反饋回路和穩(wěn)壓特性有電壓控制模式和電流控制模式倆種方法。</p><p>　　在電壓控制模式中，變換器的占空比正比于實(shí)際輸出電壓與理想輸出電壓之間誤差電壓值，電壓

49、模式控制只響應(yīng)輸出電壓的變化。為了響應(yīng)負(fù)載電流和輸入電壓的變化，必須等待負(fù)載電壓的響應(yīng)變化，這樣會(huì)延遲影響變換器的穩(wěn)壓特性，使負(fù)載或輸入電壓擾動(dòng)產(chǎn)生響應(yīng)的輸出電壓干擾。電流控制模式是把變換器分成倆條控制環(huán)路，即電流控制通過(guò)內(nèi)部控制環(huán)路，電壓控制通過(guò)外部控制環(huán)路，其結(jié)果在逐個(gè)脈沖上既可以響應(yīng)負(fù)載電壓的變化，也可以響應(yīng)電流的變化。</p><p>　　反激變換器開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電感電流變化率較大，尤其是電流斷續(xù)狀態(tài)，這對(duì)

50、電流控制場(chǎng)合非常適合，在反激變換器中首先推薦使用電流控制型。同電壓控制模式相比，電流控制模式有更好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性得以明顯改善；電流控制模式因其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力使控制電路簡(jiǎn)單可靠；峰值電感電流檢測(cè)技術(shù)可以精確地限制輸出最大電流，開關(guān)電源的高頻變壓器和功率元件不必設(shè)計(jì)較大的余量，這樣就能穩(wěn)壓電源，使成本降低。</p><p>　　2.3 uc3842電流型PWM控制芯片&

51、lt;/p><p>　　UC3842 是由美國(guó) UNIRODE 公司生產(chǎn)。此 IC 具有引腳少(8 腳)、外接元件少、接線簡(jiǎn)單、可靠性高、成本極低等優(yōu)點(diǎn)。UC3842 是電流控制型脈寬調(diào)制器，通常用于單端反激式變換器，輸出功率限制在 100W 以下。</p><p>　　該芯片主要有以下性能: </p><p>　　1）可調(diào)整振蕩器的放電電流以產(chǎn)生精確的占空比；<

52、/p><p>　　2）最高開關(guān)頻率可達(dá) 500kHz；</p><p>　　3）帶鎖定的 PWM，可以實(shí)現(xiàn)逐個(gè)脈沖的電流限制；</p><p>　　4）具有內(nèi)部可調(diào)整的參考電源，可以進(jìn)行欠壓鎖定；</p><p>　　5) 圖騰柱輸出電路能夠提供大電流輸出，輸出電流可達(dá) 1A，可直接對(duì)</p><p>　　MOSFET 進(jìn)

53、行驅(qū)動(dòng)；</p><p>　　6）帶滯環(huán)的欠壓鎖定電路可有效地防止電路在閾值電壓附近工作時(shí)的振蕩；</p><p>　　7）起動(dòng)電流和工作電流低，啟動(dòng)電流小于 1mA，正常工作電流為 15mA。; </p><p>　　圖2.2 uc3842 內(nèi)部原理圖</p><p>　　UC3842內(nèi)部由5V基準(zhǔn)電源、振蕩器、誤差放大器、電流取樣比郊器

54、、PWM鎖存、輸出電路組成。有8個(gè)引腳，功能如下：</p><p>　　1腳：內(nèi)部誤差放大器輸出端。誤差電壓在集成電路內(nèi)部經(jīng)2 ：1分壓，再經(jīng)穩(wěn)壓管超壓限制后，進(jìn)入PWM比較器，以通過(guò)鎖存器控制輸出脈沖的正程持續(xù)時(shí)間。</p><p>　　2腳：誤差放大器的取樣電壓輸入端。</p><p>　　3腳：PWM比較器的另一輸入端。</p><p>

55、;　　4腳：定時(shí)電容端 5腳：接地端</p><p>　　6腳：激勵(lì)脈沖輸出端</p><p>　　7腳：?jiǎn)?dòng)/工作電壓輸入端</p><p>　　8腳：內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓輸出端</p><p>　　圖2.3 uc3842屬性</p><p>　　2.4 uc3842組成的反激式開關(guān)電源</p>

56、<p>　　2.4.1 電路原理圖</p><p>　　以 UC3842 芯片為核心,設(shè)計(jì)了一種新穎的反激式 220V 電流輸入、多路固定電壓輸出的開關(guān)穩(wěn)壓電源, 可應(yīng)用在一些只有直流電壓供電的場(chǎng)合。反激開關(guān)電源電路中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看做是一對(duì)相互耦合的電感，其工作工程是：開關(guān)開通后，V 處于斷態(tài)，初級(jí)繞組的電流線性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加；開關(guān)關(guān)斷后，初級(jí)繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場(chǎng)能

57、量通過(guò)次級(jí)繞組和 V向輸出端釋放。該電源輸出等級(jí)有三種：+3.6v、+5v、+12v。該電路的變換器是一個(gè)降壓型開關(guān)電路。</p><p>　　2.4.2 電路工作原理</p><p>　　220V 的交流輸入電壓經(jīng)整流平滑后為電路提供直流工作電壓，當(dāng)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)整流二極管VD4、VD5、VD6截至，電能就儲(chǔ)存在高頻變壓器T的一次測(cè)繞組N1中；當(dāng)功率管開關(guān)管關(guān)斷時(shí)VD4、VD5、VD

58、6導(dǎo)通，N1上儲(chǔ)存的電能就傳輸給二次側(cè)繞組N3、N4、N5，并經(jīng)過(guò)整流濾波后向負(fù)載供電。其穩(wěn)壓過(guò)程是首先對(duì)輸出電壓進(jìn)行取樣，然后依次經(jīng)過(guò)誤差放大器、過(guò)電流檢測(cè)比較器、PWM鎖存器、門電路和輸出級(jí)，去控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，最終達(dá)到穩(wěn)壓目的。需要指出，取樣電壓是從反饋繞組N2的整流濾波輸出端引出的。</p><p>　　剛啟動(dòng)時(shí)，UC3842所需的+16V動(dòng)作電壓是由R2、C2電路提供的。220V交流電經(jīng)橋

59、式整流和電容濾波，得到+300V的直流電壓，再經(jīng)R2降壓后接U1端，利用C2的充電過(guò)程使U1逐漸升至+16V以上，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。當(dāng)開關(guān)電源轉(zhuǎn)入正常工作后，N2上的高頻電壓經(jīng)過(guò)整流濾波，作為芯片的工作電壓。UC3842屬于電流控制型PWM，N1上的電流在過(guò)電流過(guò)電流檢測(cè)電阻R10上建立的電壓，加至過(guò)電流檢測(cè)比較端的同相端，與反向端的誤差電壓 做比較，進(jìn)而控制輸出脈沖的占空比，使流過(guò)功率開關(guān)管的最大峰值電流始終受Ur的控制。只要 達(dá)到1V

60、比較器就反轉(zhuǎn)，輸出為高電平，將PWM鎖存器置零，PWM關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了過(guò)電流保護(hù)。考慮到在功率開關(guān)管關(guān)斷的瞬間，高頻變壓器的漏感會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，N1上還會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，現(xiàn)利用C8、VD3、R11、R12、C9、VD2組成兩級(jí)吸收電路，對(duì)功率開關(guān)管起到保護(hù)作用。VD1~VD3采用快恢復(fù)二極管。輸出整流濾波電路由VD4、VD5、VD6、C10、C11、C12組成，VD4、VD5、VD6選用低壓降的肖特基二極管。PWM鎖存器的作用是保證在每

61、個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)之輸出一個(gè)脈沖調(diào)制信</p><p>　　輸入欠電壓鎖定電路的開啟電壓為16V，關(guān)斷電壓是10V。僅當(dāng)16V時(shí)，UC3842才能啟動(dòng)，此時(shí)芯片工作電流僅1mA，自饋電后變成15mA。當(dāng)輸入欠電壓時(shí)，功率開關(guān)管自行關(guān)斷。此外，在芯片內(nèi)部還有一只穩(wěn)壓管，一旦輸入端出現(xiàn)高壓，穩(wěn)壓管就將 鉗位到34V上，起到了保護(hù)作用。</p><p>　　+5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)R6給C6充電，C6再經(jīng)過(guò)芯

62、片內(nèi)部電路放電，于是在第4腳就得到鋸齒波電壓，震蕩頻率為</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　取R6=10K、C6=4700pF時(shí)，f40KHz。選MOS功率開關(guān)管時(shí)，f可取20到250kHz。采用雙極型功率管時(shí)，f不得超過(guò)40KHz。R5、C4用以調(diào)節(jié)誤差放大器的增益和頻率響應(yīng)。反饋繞組的輸出電壓U1經(jīng)過(guò)R3、R4分壓后作為比較電壓。

63、當(dāng)電網(wǎng)電壓升高導(dǎo)致電壓升高時(shí)，反之亦然。</p><p>　　采用雙極型功率開關(guān)管時(shí)應(yīng)去掉R8，在基極電路中接上由100電阻和270pF電容并聯(lián)而成的限流電阻，270pF電容起加速作用。</p><p>　　2.4.3 各電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　RCD 吸收電路：</b></p><p>　　RCD 吸收

64、電路又稱為緩沖電路，可加在變壓器原邊繞組倆端或開關(guān)管倆端主要用于抑制器件在開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流，減少器件的開關(guān)損耗，減少高頻紋波，抑制器件倆端的尖端電壓。電路特點(diǎn)是</p><p>　?。?）電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔；</p><p>　　（2）開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器漏感能量轉(zhuǎn)移到電容 C 上，開關(guān)管漏源電壓被</p><p><b>　　鉗位；</b&

65、gt;</p><p>　?。?）漏感能量消耗在電阻 R 上，使變換效率降低。</p><p><b>　　開關(guān)管保護(hù)電路：</b></p><p>　　R11、C8、VD3 構(gòu)成的開關(guān)管保護(hù)電路可以消除開關(guān)管漏源間產(chǎn)生的反峰電壓。Q1 關(guān)斷時(shí)，Q1 上電流下降，變壓器漏感會(huì)阻止電流減小，一部分電流繼續(xù)流過(guò) Q1，另一部分通過(guò) VD3對(duì) C8

66、進(jìn)行充電。C8 的存在減緩了漏源間電壓的上升。C8 越大，漏極間電壓上升得越慢，這樣可以降低開關(guān)管的損耗。在選用續(xù)流二極管 VD3 時(shí)，選擇了高頻特性好的肖特基二極管，這種二極管在峰值電流為3A 時(shí)，導(dǎo)通電壓通常很小。</p><p><b>　　啟動(dòng)電路：</b></p><p>　　啟動(dòng)電路包括啟動(dòng)電阻 R2 和啟動(dòng)電容 C2 的設(shè)計(jì)，R2 由線路直流電壓和啟動(dòng)所

67、需電流來(lái)確定。UC3842 的典型啟動(dòng)電壓 Vcc 為 16V，啟動(dòng)的偏置電流Icc=1mA，工作時(shí)的偏置電流 Icc=15mA。</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，電阻 R2 也是電容 C2 的放電通路。啟動(dòng)完成之后，UC3842 的消耗電流將隨著對(duì) MOS 管的驅(qū)動(dòng)而增至 100mA左右，該電流由電容 C2 在啟動(dòng)時(shí)

68、存儲(chǔ)的電荷量提供，此時(shí)電容 C2 上的電壓會(huì)發(fā)生跌落，當(dāng) C2 上的電壓跌落到 10V 以上，UC3842 仍能保持工作。電容 C2的容量為</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　如果需要對(duì)高反壓功率開關(guān)管提供更大的驅(qū)動(dòng)電流，C2 可以取更大一些，C2 的容量加大會(huì)使啟動(dòng)過(guò)程減慢，起到軟啟動(dòng)的作用。</p><p>

69、;　　短路過(guò)流、過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路：</p><p>　　由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電路出現(xiàn)短路、過(guò)壓、欠壓等不利于電路工作的現(xiàn)象發(fā)生，因此，電路必須具有一定的保護(hù)功能。如果由于某種原因，輸出端短路而產(chǎn)生過(guò)流，開關(guān)管的漏極電流將大幅度上升，UC3842 的腳 3 上的電壓也上升。當(dāng)該腳的電壓超過(guò)正常值 0.3V 達(dá)到 1V時(shí)，UC3842 的 PWM 比較器輸出高電平，使 PWM 鎖

70、存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。這時(shí)，UC3842 的腳 6 無(wú)輸出，MOS 管截止，從而保護(hù)了電路。</p><p><b>　　整流濾波電路：</b></p><p>　　為了提高供電質(zhì)量，輸出濾波器一律用共模電感和差模電容進(jìn)行濾波。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每安培的電流可以取 1000 μ F的電解濾波電容，另外，為了濾除高頻電壓尖峰，需要在調(diào)試過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況并聯(lián)高頻特性較好的獨(dú)石電容

71、。</p><p>　　輸出濾波電容 C 中電流為</p><p>　　（2-9） </p><p>　　式中 為整流二極管電流、 為輸出電流。</p><p>　　輸入Cf的電流有效值為</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>

72、;　　開關(guān)電源輸出端中對(duì)紋波幅值的影響主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）輸入電源的噪聲，是指輸入電源中所包含的交流成分。解決方案是在電源輸入端加電容 C1，以濾除此噪聲干擾。</p><p>　?。?）高頻信號(hào)噪聲，開關(guān)電源中對(duì)直流輸入進(jìn)行高頻的斬波，然后通過(guò)高頻變壓器進(jìn)行傳輸，在這個(gè)過(guò)程中，必然會(huì)摻入高頻的噪聲干擾，還有功率管器件在開關(guān)的過(guò)程中引起的高頻噪聲。對(duì)于這類高頻噪

73、聲解決方案是在輸出端采用Π型濾波方式，濾波電感采用 150 μ H的電感，可濾除高頻噪聲。</p><p>　?。?）采用快速恢復(fù)二極管整流?；诘蛪骸⒐牡?、大電流的特點(diǎn)，有利于提高電源的效率，其反向恢復(fù)時(shí)間短，有利于減少高頻噪聲。</p><p>　　2.5 輸入保護(hù)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　開關(guān)電源中的常用輸入保護(hù)元件主要有熔絲管、熔斷電阻器、負(fù)溫度系數(shù)熱

74、敏電阻器以及壓敏電阻器等。在這兒種元件中，尤以熔絲管最為常用。</p><p>　　熔絲管也就是通常所說(shuō)的保險(xiǎn)管，它的電路符號(hào)是FU，一般情況下，它主要是用鉛錫合金或者是鉛銻合金材料制造而成，其特點(diǎn)是熔點(diǎn)低、電阻率高并且熔斷速度快。正常情況下，熔絲管在開關(guān)電源中起到的作用是連接輸入電路端，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或者短路故障的時(shí)候，導(dǎo)致通過(guò)熔絲管的電流超過(guò)熔絲管的熔斷電流，此時(shí)，熔絲管就會(huì)被熔斷，從而將輸入電路切斷，以達(dá)到過(guò)流

75、保護(hù)的目的。</p><p>　　完整的熔絲管一般是由三部分組成的，一是熔體，在熔斷的時(shí)候起到切斷電流的作用，是熔絲管的核心部分;二是兩個(gè)電極，它的導(dǎo)電性要非常的好，并且在安裝的時(shí)候接觸電阻要很小，是熔體和電路的連接部分;三是管卡和支架，在使用的過(guò)程中它不應(yīng)產(chǎn)生斷裂、變形、短路或者燃燒等故障，因此它應(yīng)該具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、阻燃性以及耐熱性。</p><p><b>　　它的主要參

76、數(shù)包括:</b></p><p>　　(1)額定電壓。即是熔絲管在安全工作狀態(tài)下所允許的最高工作電壓，額定電壓分為32V、125V、250V、600V等規(guī)格。</p><p>　　(2)額定電流。即指熔絲管正常工作是的最大電流。</p><p>　　(3)熔斷電流。即是指熔絲管在額定電壓下可以可靠熔斷的電流值。一般情況下，熔斷電流等于額定電流乘以熔斷系數(shù)

77、，熔斷系數(shù)一般是1.1到1.5之間。</p><p>　　需要注意的是，熔絲管是否能夠被熔斷只取決與流過(guò)它的電流的大小，而與其工作電壓無(wú)關(guān)。即使流過(guò)熔絲管的電流大于它的額定電流但是并沒(méi)有超過(guò)熔斷電流的話，熔絲管也是不會(huì)被熔斷的。</p><p>　　2.6 整流電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　一般情況下，對(duì)于非隔離式的開關(guān)電源來(lái)說(shuō)，可以采用輸入整流管進(jìn)行半波整流，而

78、隔離式開關(guān)電源一般是采用整流管構(gòu)成的整流橋來(lái)進(jìn)行整流的，也可以直接選用成品的整流橋來(lái)完成橋式整流。</p><p>　　整流橋的主要參數(shù)包括反向峰值電壓 、正向壓降 、平均整流電流 、正向的峰值浪涌電流 、最大反向漏電流 。</p><p>　　整流橋的反向擊穿電壓 應(yīng)當(dāng)滿足下式的要求</p><p>　　（2-11） </p><p&g

79、t;　　假設(shè)輸入電流的有效值是，整流橋額定的有效值電流是 ，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足>2 。則有效電流 的計(jì)算公式如下：</p><p>　　= （2-12）</p><p>　　式中表示開關(guān)電源的輸出功率，是電源的效率； 表示是交流輸入電壓的最小值，表示開關(guān)電源的功率因數(shù)，允許 =0.5～0.7。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，由于此類

80、管子的價(jià)格比較的低廉，應(yīng)當(dāng)按照耐壓值“寧高勿低”的原則進(jìn)行選擇，這樣可以提高整流橋的安全性和可靠性。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先簡(jiǎn)單介紹了開關(guān)電源幾大拓?fù)?，然后詳?xì)分析了反激開關(guān)電源的工作原理。其次介紹了UC3842芯片，最后論述了基于UC3842的反激開關(guān)電源的幾大組成部分，詳細(xì)說(shuō)明了電路的原理和運(yùn)作過(guò)程并分開講述分析

81、了各部分電路的大致框架和作用。</p><p>　　第三章 反激式開關(guān)電源參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 電路主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　多路輸出預(yù)定技術(shù)指標(biāo)如下，開關(guān)頻率定為 40kHz。高頻變壓器采用 EE 鐵氧體磁芯,電源效率達(dá)到 85%。多路輸出技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　AC 輸入 220V(50Hz)</p&

82、gt;<p><b>　　主輸出第一路</b></p><p>　　=3.6V =2A =7.2W</p><p><b>　　輸助輸出第二路</b></p><p>　　=5V =2A =10W</p><p><b>　　第三路</b>&l

83、t;/p><p>　　=15V =2A =30W</p><p>　　總輸出 =47.2W </p><p>　　3.2電路主要參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 MOSFET 開關(guān)管工作最大占空比：</p><p><b>　?。?-1）</b></p>&l

84、t;p><b>　　式中：</b></p><p>　　為副邊折射到原邊的反射電壓，當(dāng)輸入為 AC220v 時(shí)反射電壓為 135v； 為整流后的最低直流電壓； 為 MOSFET 功率管導(dǎo)時(shí) D 與 S 極間的電壓。</p><p><b>　　功率開關(guān)管 S：</b></p><p>　　通常情況下，MOSFET功率

85、開關(guān)管采用N溝道，這主要是因?yàn)樵谕瑯拥那樾蜗?，N溝道管的通態(tài)電阻要比P溝道管的通態(tài)電阻小，且開關(guān)速度比P溝道管快。在使用時(shí)，可以將MOSFET的源極和漏極互換，這是因?yàn)槎呤菍?duì)稱的。對(duì)于N溝道的MOSFET管來(lái)說(shuō)，只要在柵極和源極(漏極)之間加上正向的電壓，它就可以雙向?qū)?，因此，MOSFET管可以用在同步整流的電路中。一般情況下，MOSFET功率開關(guān)管的工作電流從幾安培到幾百安培，輸出功率更是從幾十瓦到幾千瓦，而開關(guān)頻率可以達(dá)到幾百千

86、赫茲到IMHz以上。因此，在目前的中、小功率的開關(guān)電源中，大都使用MOSFET作為開關(guān)電源的功率開關(guān)管。</p><p>　　功率開關(guān)管采用高頻特性好，低內(nèi)阻的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，因?yàn)殚_關(guān)管工作速度快，輸入阻抗高，功耗小，受溫度影響小，驅(qū)動(dòng)電路工作于 300V 電壓，考慮到高頻變壓器的反向電動(dòng)勢(shì)約 200V，線圈漏感引起的尖峰電壓約為 200V，所以功率管的反向擊穿電壓應(yīng)選用大于 800V 的高反應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管，輸出電阻值

87、低，功率管的最大漏極電流應(yīng)考慮整個(gè)電源的輸出功率，在本電源中輸出功率小，可選用N溝道MOSFET IRFPG407。</p><p>　　功率開關(guān)管上承受的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力分別為</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　3

88、.2.2整流二極管 D：</p><p>　　整流管需滿足最大整流電流和反向電壓，選擇恢復(fù)時(shí)間短和開關(guān)損失小的整流管。它的作用是阻止啟動(dòng)時(shí)輸入電壓對(duì)死負(fù)載供電，使得電容上的電壓迅速上升，從而使 UC3842 快速啟動(dòng)。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　D 中電流值與有效值均為副邊繞組電流的峰值和有效值，即&l

89、t;/p><p><b>　　(3-5)</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　3.2.3輸出電容 C0：</p><p><b>　　（3-8）</b&g

90、t;</p><p>　　=50V為紋波電壓 ，得900</p><p>　　用于抑制共模噪聲的電容可用陶瓷式電容耐壓在 400V 以上 1000-4700pf 的無(wú)極式電容，串模噪聲的頻率較低，抑制該類噪聲應(yīng)用 0.1 μ f到 0.22 μ f的電容。</p><p>　　選用輸出濾波電容的一些注意事項(xiàng)</p><p>　　(1)盡管在上

91、面的計(jì)算和分析中，通常要將輸出濾波電容的容量設(shè)置的比較大，但并不是容量越大濾波效果越好，實(shí)際上容量太大并不能夠顯著的改善開關(guān)電源的濾波效果，這是因?yàn)楫?dāng)電容的容量較大的時(shí)候，漏電阻也很大，等效的串聯(lián)電阻與等效的串聯(lián)電感也會(huì)相應(yīng)的增加。</p><p>　　(2)通常選擇容量較小的輸出電容器能夠使開關(guān)電源的輸出紋波電壓增大，但是可以通過(guò)采用RES非常小的電容器進(jìn)行補(bǔ)償，仍然可以達(dá)到減小輸出紋波電壓的目的。</p

92、><p>　　(3)一般情況下，電解電容的耐壓值應(yīng)當(dāng)是實(shí)際工作電壓的 1.2到1.5倍，且其極性不能反接。同時(shí)，輸出濾波電容器的接地端應(yīng)當(dāng)盡可能的靠近反激式開關(guān)電源的二次側(cè)回端，也即是地。</p><p>　　(4)為了能夠盡可能的降低輸出濾波電容的等效串聯(lián)電阻，可以將幾個(gè)較低ESR并且容量相同的電解電容器并聯(lián)使用，用來(lái)代替一個(gè)大容量的電解電容，這樣做還可以降低等效串聯(lián)電感LES。</p

93、><p>　　(5)為了能夠減小輸出噪聲，可以在輸出濾波電容上載并聯(lián)一個(gè)0.01到0.4uF的小電容。</p><p>　　(6)為了能夠改善濾波效果，可以再添加一級(jí)濾波器，即采用二階L型濾波器，通常情況下，濾波器的電感選擇30-100uH。</p><p>　　(7)輸出濾波電容的使用壽命通常與環(huán)境溫度、紋波電流等因素有關(guān)。一般情況下，環(huán)境溫度越高，紋波電流越大，則使

94、用的壽命就越短。事實(shí)表明，環(huán)境溫度每降低10℃，使用的壽命大約可以延長(zhǎng)一倍，因此在選擇輸出濾波電容的時(shí)候還要考慮所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源的工作環(huán)境。</p><p>　　(8)選擇輸出濾波電容時(shí)，應(yīng)該選擇自諧振頻率較高、溫度特性較好的濾波電容器，從而滿足高頻大電流濾波的需要。</p><p><b>　　輸入電容：</b></p><p>　　輸入電容

95、的一個(gè)參數(shù)就是容量，濾波電容的容量根據(jù)電源的輸出功率而定，在反激式電源中經(jīng)驗(yàn)值為Cin取制值為輸出功率值瓦特?cái)?shù)乘上 1uF，另一個(gè)參數(shù)為耐壓值，它的耐壓應(yīng)該大于整流以后的峰值。</p><p>　　3.2.4死負(fù)載 R13：</p><p>　　反激變換器不可以空載，所以在自饋電繞組一路接死負(fù)載 R13，死負(fù)載消耗的功率按額定功率的 5%來(lái)設(shè)計(jì)，死負(fù)載大小為：</p><

96、;p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　3.3變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)電網(wǎng)電壓在220（ 120%）V范圍內(nèi)變化時(shí)，就對(duì)應(yīng)于176～264V，經(jīng)全波整流和濾波后只留輸出電壓最大值、最小值 =360V =240V，該單端反激開關(guān)電源中所產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)e=170，該繞組漏感造成的尖端電壓 =100V</p>&l

97、t;p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　計(jì)算一次繞組電感量 </p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　設(shè)滿載時(shí)峰值電流為 ，在進(jìn)行短路時(shí)過(guò)載電流為 ，有公式</p><p><b>　　（3-12）</b></p&

98、gt;<p><b>　　（3-13）</b></p><p>　　在一次測(cè)繞組上儲(chǔ)存的電能為</p><p><b>　　(3-14)</b></p><p><b>　　一次測(cè)繞組匝數(shù)</b></p><p><b>　?。?-15）</b&g

99、t;</p><p>　　磁通密度B取250mT</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p><b>　　實(shí)取94匝</b></p><p>　　自饋繞組 N2回路整流管VD1采用FR305型快恢復(fù)二極管，其，繞組兩端有效值電壓為20V，經(jīng)整流濾波后可獲得大約16V，直流電流。

100、向uc3842供電</p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　=11.58匝 實(shí)取12匝</p><p>　　二次側(cè)繞組選用肖特基二極管D80-004，=0.4V</p><p><b>　　同理可得</b></p><p><b>

101、;　　實(shí)取3匝</b></p><p><b>　　實(shí)取4匝</b></p><p><b>　　實(shí)取9匝</b></p><p><b>　　變壓器的氣隙 </b></p><p><b>　　（3-18）</b></p>&l

102、t;p>　　每邊可留出0.33mm氣隙，亦可取0.4-0.5mm</p><p><b>　　變壓器磁芯：</b></p><p>　　反激式變換器功率較小，一般選用鐵氧體磁芯作為變壓器磁芯，其功率容量為</p><p><b>　　(3-19)</b></p><p>　　式中： 為功率容量

103、； 為磁芯窗口面積； 為磁芯的有效截面積； 為變壓器標(biāo)稱輸出功率（W）； 開關(guān)管的開關(guān)頻率；B為磁芯最大磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）； 為線圈導(dǎo)線的電流密度，通常200 ～ 300 A /cm； 為變壓器的轉(zhuǎn)換效率； 為窗口填充系數(shù)，一般為 0.2 ～ 0.4；</p><p>　　為磁芯的填充系數(shù)，對(duì)于鐵氧體= 1.0。根據(jù)求得的 值選擇余量稍大的磁芯，一般盡量選擇窗口長(zhǎng)寬之比較大的磁芯，這樣磁芯的窗口有效使用系數(shù)較高，

104、同時(shí)可以減少漏感。</p><p>　　高頻變壓器的最大承受功率PM與磁芯截面積SJ(單位是 )之前存在下面的經(jīng)驗(yàn)公式 </p><p><b>　?。?-20）</b></p><p>　　的單位取w，表示高頻變壓器的最大承受功率。此公式通常適合頻</p><p>　　率是20100kHz的反激式開關(guān)電源的變壓器

105、的設(shè)計(jì)。</p><p>　　計(jì)算得 ，取E-40型磁心 使用時(shí)為防止出現(xiàn)磁飽和，實(shí)取磁通密度 =250mT</p><p><b>　　線徑的選擇</b></p><p>　　變壓器繞組導(dǎo)線的電流密度J一般應(yīng)在3A/ ～6A/，在計(jì)算中通常取J=4.5A/ 。</p><p>　　(l)一次側(cè)繞組導(dǎo)線截面積</p

106、><p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>　　（3-22）</b></p><p>　　(2)二次側(cè)繞組導(dǎo)線截面積</p><p><b>　?。?-23）</b></p><p><b>　　(3-24)</b&g

107、t;</p><p><b>　　變壓器的損耗：</b></p><p><b>　　繞組銅耗：</b></p><p><b>　　(3-25)</b></p><p>　　原、副邊繞組電阻值求出后，當(dāng)求原邊繞組銅耗時(shí)，電流用原邊峰值電流 來(lái)計(jì)算；求副邊繞組銅耗時(shí)，電流用輸出

108、電流來(lái)計(jì)算。</p><p><b>　　磁芯損耗：</b></p><p>　　磁芯損耗取決于工作頻率、工作磁感應(yīng)強(qiáng)度、電路工作狀態(tài)和所選用的磁芯材料的性能。磁芯損耗 為</p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　　式中：為工作頻率工作磁感應(yīng)強(qiáng)度下單位質(zhì)量的磁芯損耗（W/

109、kg） 磁芯質(zhì)量（kg）。變壓器的總損耗為總銅耗與磁芯損耗之和。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先說(shuō)明了MOSFET功率開關(guān)管的選擇，然后詳細(xì)的分析了輸入濾波電容選擇和輸出濾波電容的容量計(jì)算，并說(shuō)明了在選用輸出濾波電容時(shí)的一些注意事項(xiàng)，最后針對(duì)具體的反激式開關(guān)電源詳細(xì)的闡述了反激式開關(guān)電源的高頻變壓器的設(shè)計(jì)。</p>

110、;<p>　　附圖 硬件電路</p><p>　　整流橋空載_交流輸入220v_輸出衰減10倍</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　反激式變換器具有電路簡(jiǎn)單、變換效率高等特點(diǎn)，本文基于 UC3842 芯片對(duì)反激電源進(jìn)行了研究，詳細(xì)闡述了反激變換器的工作原理，對(duì)主開關(guān)管得選取，隔離變壓器的設(shè)計(jì)和鉗位電

111、路的設(shè)計(jì)以及輸出濾波設(shè)計(jì)都進(jìn)行了研究，深入分析反激變換器原理及特點(diǎn)。</p><p>　　電流控制型 PWM 芯片 UC3842 是一種高性能的固定頻率電流型控制器，可以產(chǎn)生 PWM 脈沖直接驅(qū)動(dòng) MOSFET 功率管，并具有外圍電路簡(jiǎn)單，安裝與調(diào)試方便，性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。本文提出了使用 UC3842 驅(qū)動(dòng)、431 穩(wěn)壓及光耦反饋等構(gòu)成的反激開關(guān)電源，直接從輸出電壓進(jìn)行反饋，且電壓反饋直接接 UC3842內(nèi)部誤差放

112、大器的控制端。該設(shè)計(jì)輸出與輸入隔離反饋回路動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)壓控制精度高，較適合用于小功率變換器的設(shè)計(jì)中，可以滿足消費(fèi)類電子的多種需要。該電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單,反饋環(huán)節(jié)易于調(diào)整；該電路使用元件稍多于傳統(tǒng)電路,成本稍高。在對(duì)電源精度要求較高或負(fù)載條件較差的情況下，本文提出的反激式開關(guān)電源是較適合的。利用 UC3842 設(shè)計(jì)制作的多路輸出單端反激式開關(guān)電源具有良好的性能指標(biāo)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，頻率響應(yīng)特性好；穩(wěn)壓幅度大，紋波電壓?。回?fù)載調(diào)整率高，工作穩(wěn)定

113、可靠。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]劉俊. 《基于uc3842的多輸出開關(guān)電源設(shè)計(jì)》[J]. 微計(jì)算機(jī)信息.2009.05.05 </p><p>　　[2] 姬海寧; 蘭中文; 張懷武 《高頻開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)方法》[J]. 磁性材料及器件.2004.4.3

114、0</p><p>　　[3] 趙慶苓.《基于uc3842開關(guān)電源保護(hù)電路設(shè)計(jì)》[J]. 科技信息.2010.8.15</p><p>　　[4] 趙同賀. 《開關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例》[M]. 人民郵電出版社</p><p>　　[5] 沙占友. 《開關(guān)穩(wěn)壓器計(jì)算器輔助設(shè)計(jì)與仿真軟件應(yīng)用》[M] 機(jī)械工業(yè)出版社 </p><p>　　[6