電子與信息工程畢業(yè)論文基于uc3843的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　基于UC3843的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子與信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電

3、源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)關(guān)式與線性的電源比較，兩者的成本都是伴隨輸出功率的增加而增長(zhǎng)，只不過(guò)兩者的增長(zhǎng)速率并不相同。線性電源的成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源，隨著電力電子技術(shù)的不斷的發(fā)展與創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)不斷地革新，這一成本的反轉(zhuǎn)點(diǎn)慢慢向低輸出電力方向移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了更大的發(fā)展空間。</p><p>　　UC3843是一種電流型集成控制器。本文

4、設(shè)計(jì)了一種基于UC3843的適用于小型功率場(chǎng)合的電流型控制電路的反激式開(kāi)關(guān)電源，其輸出電壓為可調(diào)的20V~30V，最大輸出電流為3A，DC-DC變換器的效率≥70%，并具有過(guò)流保護(hù)功能。主要以主電路和控制電路兩方面進(jìn)行介紹，詳細(xì)地介紹了電路的組成結(jié)構(gòu)以及各組成電路的具體工作原理以及作用，并對(duì)各部分電路的選擇以及元器件的計(jì)算作了詳細(xì)的分析。主電路部分主要包含輸入電路，高頻變換電路以及輸出整流電路，主要是以高頻變換電路為核心而設(shè)計(jì)的，其選用

5、的是反激式電路。而控制電路主要以UC3843芯片為核心設(shè)計(jì)的。</p><p>　　本文特別對(duì)各部分組成電路，以及控制電路的控制原理以及UC3843芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)介紹以及深入研究。</p><p>　　關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；反激式；電流控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　S

6、witching power supply is used of modern power electronics technology to control the time rate of switch on and off to maintain a stable output-voltage . Generally, switching power supply is made of the control IC of PWM

7、and MOSFET. Compared the cost of switching power supply and that of linear-power, all their cost are increase with the increase of output-power, but with different growth rate. Liner-power’s cost is higher than the switc

8、hing power supply at a linear output power point. With the </p><p>　　UC3843 is a Current integrated controller.This article is designed based on UC3843 of occasions for small power current-mode control circu

9、it flyback switching power supply, adjustable output voltage is 20V ~ 30V, maximum output current of 3A, DC-DC converter efficiency ≥ 70%, and has overcurrent protection.In the main text to the main circuit and control c

10、ircuit are introduced both a detailed description of the circuit structure and the composition of the circuit composed of the specific works a</p><p>　　This particular part of the circuit and control circuit

11、 of the control principle and the internal structure of UC3843 chip, described in detail and in depth.</p><p>　　Keywords: switching power supply; flyback; Current controller朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p>

12、;<b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1關(guān)于開(kāi)關(guān)電源1</p><p>　　1.2開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展概況1</p><p>　　1.3開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向2</p><p>　　第2章 開(kāi)關(guān)電源的工作原理3

13、</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)總思路3</p><p>　　2.2 輸入電路3</p><p>　　2.3高頻變換電路4</p><p>　　2.4整流濾波電路7</p><p>　　2.5 控制電路8</p><p>　　第3章 單元電路的設(shè)計(jì)11</p><

14、p>　　3.1輸入電路11</p><p>　　3.1.1進(jìn)線濾波電路11</p><p>　　3.1.2單相橋式整流電路12</p><p>　　3.2高頻變換路13</p><p>　　3.3輸出整流濾波電路15</p><p>　　3.4控制電路17</p><p>　　

15、3.4.1 UC3843芯片介紹17</p><p>　　3.4.2 MOSFET簡(jiǎn)介及選取19</p><p>　　3.4.3控制電路的設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.5 總電路圖22</p><p><b>　　結(jié)論23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24

16、</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p>　　附件 PCB圖以及實(shí)物圖26</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1關(guān)于開(kāi)關(guān)電源</b></p><p>　　隨著計(jì)

17、算機(jī)、電子技術(shù)的高速發(fā)展，應(yīng)用電子技術(shù)的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，各種電子設(shè)備也越來(lái)越多，電子設(shè)備和人們的工作和生活的關(guān)系日益密切。任何電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，而電源技術(shù)作為電力電子應(yīng)用的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，其重要性更加突出。由于電子設(shè)備的小型化以及低成本化趨勢(shì)，使得電源向輕、薄、小以及高效率方向發(fā)展。傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。這種傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源擁有穩(wěn)定性很好、輸出紋波電壓比較小、可靠性更高等特點(diǎn)，但通常都需要體積大且笨重

18、的工頻變壓器以及濾波器。為了適應(yīng)時(shí)代的要求，開(kāi)關(guān)電源隨之出現(xiàn)。</p><p>　　顧名思義，開(kāi)關(guān)電源是電路中的電力電子器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電源。它屬于交換電能的電源。它是采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源電路是電力電子電路的一種，它通常分為交流（AC）、直流（DC）兩大類(lèi)。因此基本的電力電子電路可分為AC-DC電路、DC-AC電路

19、、AC-AC電路、DC-DC電路。電力電子電路的核心元器件是電力電子器件，它們一般都是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，這樣可以使損耗很小。如果把這四類(lèi)基本電力電子電路都看成電源電路，則所有的電力電子電路都可以看成開(kāi)關(guān)電源電路。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源，要同時(shí)具備三個(gè)條件，即：開(kāi)關(guān)（電路中的電力電子器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)）、高頻（電路中的電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻）和直流（電源輸出是直流而不是交流）

20、。按照目前的習(xí)慣，開(kāi)關(guān)電源是專(zhuān)指電力電子器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的直流電源，因此，開(kāi)關(guān)電源也常被人稱(chēng)為高頻開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源主要由主電路和控制電路兩部分組成。主電路主要處理電能，而控制電路主要處理電信號(hào)?？刂品绞剑偟膩?lái)說(shuō)分成電壓模式控制和電流模式控制兩大類(lèi)。</p><p>　　1.2開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展概況</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源的前身是線

21、性穩(wěn)壓電源。開(kāi)關(guān)電源出現(xiàn)之前，各種電子設(shè)備、許多電氣控制儀器的工作電源用的都是線性穩(wěn)壓電源。由于計(jì)算機(jī)等電子儀器的集成度越來(lái)越高，功能也越來(lái)越強(qiáng)，但體積卻越來(lái)越小。因此，對(duì)體積小、重量輕、效率高、性能好新型電源的迫切要求，成為了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)出現(xiàn)的契機(jī)。</p><p>　　20世紀(jì)70年代初，由于出現(xiàn)了垂直導(dǎo)電的高耐壓、大電流的雙極型電力晶體管，這讓開(kāi)關(guān)電源可以采用更高的工作頻率，現(xiàn)在沿用的開(kāi)關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)是在

22、那時(shí)確定的。</p><p>　　開(kāi)關(guān)頻率的提高有利于整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的體積的減小以及重量的減輕。但早期的開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率僅僅只有數(shù)千赫，隨著使用的開(kāi)關(guān)器件和磁性材料性能的不斷改進(jìn)，開(kāi)關(guān)頻率也不斷的提高。但當(dāng)頻率達(dá)到10KHZ時(shí)，變壓器、電感等磁性組件所引發(fā)的噪聲就會(huì)變得刺耳。到了20世紀(jì)70年代，開(kāi)關(guān)頻率終于超過(guò)了人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)極限的20KHZ，這使得噪聲變小了，體積也減小了。后來(lái)，隨著電力MOSFET的應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源

23、進(jìn)一步提高，使得電源體積更小，重量更輕，功率密度進(jìn)一步提高。</p><p>　　20世紀(jì)80年代，隨著IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的出現(xiàn)，打破了中大功率直流電源以晶閘管相控電源為主的格局。它使得開(kāi)關(guān)電源的容量不斷增大，迅速取代了相控電源，成為各種電力系統(tǒng)的主流電源。并出現(xiàn)了一種軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，即采用準(zhǔn)諧振技術(shù)的零電壓開(kāi)關(guān)電路與零電流開(kāi)關(guān)電路。它的出現(xiàn)是為了解決開(kāi)關(guān)頻率的提高導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增大，電源效率降低和電磁干擾

24、問(wèn)題的。此時(shí)，計(jì)算機(jī)也已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化。</p><p>　　到了20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了功率因數(shù)校正技術(shù)，并在開(kāi)關(guān)電源中大量應(yīng)用。同時(shí)，開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)遍布于各種電力電子產(chǎn)品領(lǐng)域，并開(kāi)始進(jìn)入蓬勃發(fā)展的時(shí)期。</p><p>　　到21世紀(jì)初，全世界開(kāi)關(guān)電源的市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了166億美元。在我國(guó)，改革開(kāi)放后，由于通信、家電等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了電源市場(chǎng)的發(fā)展。預(yù)計(jì)中國(guó)開(kāi)關(guān)電源市場(chǎng)總

25、額在70億元人民幣以上。</p><p>　　1.3開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，21世紀(jì)的總體發(fā)展趨勢(shì)概括為以下四個(gè)方面：</p><p>　?。?）小型化、輕量化以及高頻化。開(kāi)關(guān)電源的體積和重量主要是由磁性元件和電容組件決定的，所以開(kāi)關(guān)電源的小型化，其本質(zhì)是盡量減小其中儲(chǔ)能組件的體積。開(kāi)關(guān)頻率在一定范圍里的提高，不僅可以更好

26、的減小電容、電感和變壓器的尺寸，還可以抑制各種干擾，改善整個(gè)系統(tǒng)的性能，因此，高頻化也是發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p>　　(2) 高可靠性和高效率。開(kāi)關(guān)電源使用的元器件比連續(xù)工作電源少數(shù)十倍，因此提高了可靠性。從設(shè)計(jì)方面著眼，盡可能使用較少的期間，提高集成度，可以解決電路復(fù)雜、可靠性差的問(wèn)題。</p><p>　　(3) 低噪聲及良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。開(kāi)關(guān)電源有噪聲大的缺點(diǎn)。如果只是一味的追求高

27、頻化，噪聲就會(huì)不斷增大。因此，盡可能的降低噪聲，也是研究的重點(diǎn)方向。。</p><p>　　(4)利用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)和控制開(kāi)關(guān)電源。運(yùn)用CAA和CDD等技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)最新的變換拓?fù)湟约白罴训膮?shù)，使開(kāi)關(guān)電源擁有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和最好的工作狀態(tài)。如果在其電路中加入微機(jī)檢測(cè)以及控制，便可以形成多功能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄和自動(dòng)報(bào)警的功能。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展一直都和半導(dǎo)體器件及磁

28、性組件等的發(fā)展息息相關(guān)。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)高頻化，對(duì)相應(yīng)的半導(dǎo)體器件和高頻電磁組件的要求就更高。發(fā)展功率MOS-FET、IGBT這些新型的器件，研發(fā)可以用于高頻的低損磁性材料，改進(jìn)磁性組件的結(jié)構(gòu)，提高各種電容的介電常數(shù)及降低其等效串聯(lián)電阻等，都會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展起到推動(dòng)作用?？偠灾?，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展中，研究降低損耗回路技術(shù)與開(kāi)發(fā)新型元器件，兩者相互帶動(dòng)，相互促進(jìn)，推動(dòng)著開(kāi)關(guān)電源不斷的更新?lián)Q代。</p><p>　　第

29、2章 開(kāi)關(guān)電源的工作原理</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)總思路</b></p><p>　　本文是以UC3843為核心控制部件，供電電源采用市電，設(shè)計(jì)一個(gè)小功率帶變壓器隔離的單端反激式開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　　電源電路主要由單端反激式變換電路和PWM控制電路兩部分組成。整體思路是：電源通過(guò)整流濾波，驅(qū)動(dòng)UC3843，并使之提供驅(qū)動(dòng)

30、脈沖，推動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作，同時(shí)通過(guò)對(duì)電壓的檢測(cè)，改變輸出電流信號(hào)，調(diào)整開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與截止，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。其系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　2.2 輸入電路</b></p><p>　　交流市電進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源，首先經(jīng)過(guò)高功率因數(shù)整流器的進(jìn)線濾波電路，過(guò)濾掉高頻電磁干擾波

31、。再通過(guò)橋式整流器整流，</p><p>　　將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。輸入電路包括三部分，即線路濾波器、浪涌電流抑制電路以及整流電路。如圖2.2所示。</p><p>　　1.線路濾波器：它的主要作用是將電網(wǎng)電源線進(jìn)入的外來(lái)噪聲衰減，防止下級(jí)連接的電路或部件，以及接于輸出端的設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。另一方面，又可對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)噪聲或輻射噪聲進(jìn)行衰減，不至于對(duì)其它電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。組成線路濾

32、波器的主要部件是扼流線圈和電容，根據(jù)所產(chǎn)生噪聲電平大小以及使用頻率高低來(lái)選定回路、所用部件、材料以及決定它們的數(shù)值等。</p><p>　　圖2.2 輸入電路框圖</p><p>　　2.浪涌電流抑制電路：所輸入電路的第二部分，是浪涌電流抑制部分。開(kāi)關(guān)電源的輸入端因?yàn)槭钦髌交瑸V波電容器輸入的，當(dāng)接通交流電源時(shí)，濾波電容就有充電電流通過(guò)。這就是一種浪涌電流，它是在輸入電壓最大，相位90&#

33、176;時(shí)得到最大值。為了保護(hù)輸入電源的ON/OFF開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，防止電源線發(fā)生故障，必須抑制浪涌電流。</p><p>　　3.整流電路: 輸入電路的第三部分是整流電路，這種電路可分為電容輸入型，扼流圈輸入型兩大類(lèi)。在開(kāi)關(guān)電源中通常采用電容輸入型，這種類(lèi)型的整流方式又以橋式整流電路最常用。</p><p><b>　　2.3高頻變換電路</b></p>&

34、lt;p>　　根據(jù)電路是否具備電能回饋能力、輸出端與輸入端是否電氣隔離以及電路的結(jié)構(gòu)形式等三個(gè)原則，可以將開(kāi)關(guān)電源中的電力電子電路分為非回饋型和回饋型、隔離型與非隔離型。非回饋隔離型分為正激型、反激型、半橋型、全橋型、推挽型。而非回饋非隔離型包含升降壓型、升壓型、降壓型、Cuk型、Sepic型、zeta型。</p><p>　　各種不同的電路有不同的特點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)合。但總體上，相對(duì)于回饋型而言，非回饋型電路

35、的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而且成本很低，且大部分的應(yīng)用場(chǎng)合都不要求具備回饋能力，因此，非回饋型電路應(yīng)用遠(yuǎn)比回饋型電路廣泛。非隔離型電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但隔離型的應(yīng)用比較廣泛。這是因?yàn)榇蟛糠值膽?yīng)用場(chǎng)合都需要開(kāi)關(guān)電源的輸出端與輸入端相互隔離。隔離型電路中的各個(gè)電路有各自的特點(diǎn)，如表2.1所示：</p><p>　　表2.1各隔離型電路的特點(diǎn)</p><p>　　隔離型電路中的主電路結(jié)構(gòu)眾多，適合小功

36、率電源使用的有正激型、反激型以及半橋型，適合大功率電源的有正激型、半橋型和全橋型。由于電路非常簡(jiǎn)單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，一般來(lái)說(shuō)，小功率電源都采用反激型電路。如圖2.3為反激型電路圖。</p><p>　　它的工作過(guò)程是，接通V1后，通過(guò)啟動(dòng)電路R1、R2、C1、VD3在VT基極中流過(guò)小電流，一次繞組W1啟動(dòng)，在反饋繞組W1'上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓；此電壓使VT基極電流增大，導(dǎo)致其集電極電流隨之

37、增大，形成正反饋過(guò)程，使VT很快飽和。致使W2兩端電壓使VD2反偏，隨著VT集電極電流增大，R3上的壓降增加，VT的基極電位由于電路中加了穩(wěn)壓二極管VD3而保持不變，故VT基極電流不斷減小，VT開(kāi)始退出飽和區(qū),并向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換。VT的基極電流減小引起集電極電流減小，W1、W1'及VD1上的極性均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，VT的基極電流進(jìn)一步減小，其集電極電流也隨之減小，形成正反饋過(guò)程，VT很快截止。在VT截止期間，由于W2極性翻轉(zhuǎn)式VD2導(dǎo)通，

38、T在VT導(dǎo)通期間所存儲(chǔ)的磁能轉(zhuǎn)成電能而釋放，供給負(fù)載。當(dāng)磁能全部釋放完畢，W1'上壓降為零時(shí)，啟動(dòng)電路重新開(kāi)始工作，周而復(fù)始，形成自激震蕩。</p><p>　　圖2.3反激型電路圖</p><p>　　由圖2.4反激波形圖可得：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　二極管VD2上

39、的最大反壓為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　圖2.4反激波形圖</b></p><p>　　周期T越輸入電壓及輸出電壓的關(guān)系式為：</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　從上式

40、可知，當(dāng)V1、V0一定時(shí)，f與P0成反比；當(dāng)P、V0一定時(shí)，f與V1成反比，屬于脈沖寬度與頻率混合調(diào)制，也是自激行反激式電路的主要特性。</p><p>　　變壓器一次電流與輸入電壓、輸出電壓之間的關(guān)系式為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　從上式可知，當(dāng)P0、V0一定時(shí)，V1增大，i1max減??；當(dāng)V1、V

41、0一定時(shí)，i1max與P0(即I0)成正比，在V1=V1min，以及P0=P0max時(shí)，i1max值最大。</p><p>　　輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系：</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　在VT導(dǎo)通期間，VD2反偏；在VT截止時(shí)，VD2正偏，供給負(fù)載功率；VT集電極承受的最大電壓值Vcemax=Vimax

42、+nVomax。 </p><p><b>　　2.4整流濾波電路</b></p><p>　　整流電路的作用是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)主要是依靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率（1kW以下）整流電路中，普遍使用的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍流整流電路。他們有各自的特點(diǎn)，如表2.2所示。</p>&

43、lt;p>　　表2.2三種整流電路特點(diǎn)</p><p>　　濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗組件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或在整流電路輸出端與負(fù)載間串聯(lián)電感器L,以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。常用的濾波電路如表2.3所示。</p><p>　　表2.3 幾種濾波電路特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　2.5

44、 控制電路</b></p><p>　　控制電路主要是控制開(kāi)關(guān)電源主電路中開(kāi)關(guān)器件的工作，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能使整個(gè)電源停止工作甚至損壞。而且開(kāi)關(guān)電源的許多指標(biāo)，比如穩(wěn)壓穩(wěn)流精度、紋波、輸出特性等等也與控制電路有關(guān)。因此，控制電路的設(shè)計(jì)對(duì)開(kāi)關(guān)電源非常重要。</p><p>　　控制電路中包含了驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)節(jié)器電路。并流均流電路、保護(hù)電路、PWM控制電路。如圖2.5所示。</

45、p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路是控制電路與主電路的接口，與開(kāi)關(guān)電源的可靠性、效率等性能有關(guān)。驅(qū)動(dòng)電路需要很高的快速性，能提供一定的驅(qū)動(dòng)功率，并具有較高的抗干擾和隔離噪聲能力。</p><p>　　調(diào)節(jié)器電路的作用是將給定量和反饋量進(jìn)行比較和運(yùn)算，得到控制量。</p><p>　　當(dāng)開(kāi)關(guān)電源需要并機(jī)組成系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，加入并機(jī)均流電路，以獲得更大的容量和更高的可靠性。</p&

46、gt;<p>　　為了保證開(kāi)關(guān)電源在正常和非正常使用情況下的可靠性，其控制電路中應(yīng)包含保護(hù)電路。應(yīng)該具備自身保護(hù)和負(fù)載保護(hù)兩方面的功能，一旦出現(xiàn)故障，立即使開(kāi)關(guān)電路停止工作，并以聲或光的形式報(bào)警，以保證在任何情況下，自身不損壞，并且不損壞負(fù)載。</p><p>　　PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等</p><p>　　圖2.5

47、控制電路的結(jié)構(gòu)</p><p>　　效地獲得所需要波形。PWM控制電路的作用是將在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的控制量模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，該信號(hào)的開(kāi)關(guān)頻率固定，占空比隨著輸入信號(hào)連續(xù)變化。經(jīng)常使用的集成PWM控制器有SG3525、TL494和UC3825、UC3842/3/4/5/6、UC3875/6/7/8/9等。其內(nèi)部電路的典型結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 PWM控

48、制器內(nèi)部的典型結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　通常集成PWM控制器將誤差電壓放大器、振蕩器、PWM比較器、驅(qū)動(dòng)、基準(zhǔn)源、保護(hù)電路等常用開(kāi)關(guān)電源控制電路集成在同一芯片中，形成功能完整的集成電路。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的PWM直流變換器集成控制器不斷出現(xiàn)，因此開(kāi)關(guān)電源所用的元器件數(shù)量大幅減少，這不但提高了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的可靠性，而且還簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)計(jì)算，使開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源更便于生成和維護(hù)。</p&g

49、t;<p>　　PWM集成控制器分為電壓型控制器和電流型控制器兩種。無(wú)論是電壓模式控制還是電流模式控制，兩者擁有輸出電壓反饋以及電壓調(diào)節(jié)器。但電壓模式中，只存在電壓反饋控制環(huán)，而電流模式控制中，不僅有電壓反饋控制環(huán)，還擁有一個(gè)電流控制內(nèi)環(huán)。相比之下，電流模式控制有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，穩(wěn)定域擴(kuò)大。</p><p>　　（2）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特

50、性改善，主要體現(xiàn)在對(duì)輸入電壓擾動(dòng)的抵抗能力提高。</p><p>　?。?）具有快速限制電流的能力。實(shí)際上，如果運(yùn)用電流控制模式，電源中不必再加入輸出短路保護(hù)，因?yàn)槿绻l(fā)生短路，電流控制電路會(huì)使電源輸出電壓減小，從而限制輸出的電流值，電源不會(huì)損壞。</p><p>　　第3章 單元電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1輸入電路</b>&

51、lt;/p><p>　　3.1.1進(jìn)線濾波電路 </p><p>　　交流市電由L火線、N零線進(jìn)入，首先經(jīng)過(guò)的是進(jìn)線濾波電路。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源兩根交流進(jìn)線存在共模干擾和差模干擾。兩種干擾以不同比例同時(shí)存在。例如，在開(kāi)關(guān)電源中，當(dāng)開(kāi)關(guān)管的電流、電壓快速上升或者下降時(shí)，電感、電容的電流也迅速發(fā)生變化，這些都構(gòu)成了電磁干擾源。為了減少干擾信號(hào)通過(guò)電網(wǎng)影響其它電子

52、設(shè)備的正常工作，也為了減少干擾信號(hào)對(duì)本機(jī)信號(hào)造成影響，要加入線路濾波器。一般由電感、電容構(gòu)成。設(shè)計(jì)電路如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 進(jìn)行濾波電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　FU為熔斷器，其選定值約為輸入電流的2-3倍。</p><p>　　電路中的RTH是熱敏電阻，是一種安全保護(hù)器件，其主要作用是對(duì)電源電路中瞬間出現(xiàn)的浪涌電流起到限制作用，可以有

53、效地降低過(guò)大的浪涌電流，破壞輸入電路，以及避免損壞開(kāi)關(guān)管和振蕩電路芯片。</p><p>　　R1是放電電阻（安全電阻），用于防止電源線插拔時(shí)插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。</p><p>　　LF1為GL型高壓低通濾波器用于防止電源噪聲信號(hào)。</p><p>　　之后C1、C2、CY1、CY2。LF1組成EMI電路。它防止電源本身的電磁干擾脈沖通過(guò)傳導(dǎo)或輻射方式干擾公共線路上的

54、其它電器設(shè)備。同時(shí)也防止公共線路上的電磁脈沖干擾電源本身的工作。C1與C2抗串模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪聲；CY1、CY2、LF組成抗共模干擾電路，用于抑制共態(tài)噪聲干擾。它們的組合應(yīng)用對(duì)電磁干擾由很強(qiáng)的衰減旁路作用。</p><p>　　進(jìn)線濾波電路的電感電容參數(shù)選擇如下：</p><p>　　LF的電感值一般為幾百微亨至幾個(gè)毫亨，LF取5mH。</p><p>　

55、　C1通常取0.1uF，即取C1為0.1uF。</p><p>　　C2通常取0.1uF，即取C1為0.1uF。</p><p>　　3.1.2單相橋式整流電路</p><p>　　交流市電經(jīng)過(guò)進(jìn)線濾波電路濾波后，才通過(guò)由4個(gè)二極管構(gòu)成的單相橋式整流器，將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。設(shè)計(jì)部分如圖3.2所示</p><p>　　單相橋式整流電路是將

56、交流轉(zhuǎn)換為直流的最基本的電路，如圖。整流電路中的二極管具有單向?qū)ㄐ?，在整流電路中作為開(kāi)關(guān)用。橋式整流器的工作原理就是利用4個(gè)整流二極管的分組導(dǎo)通性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)交流正弦波正半周時(shí)，二極管VD1、VD3導(dǎo)通，輸出得到正弦波的正半周；當(dāng)交流正弦波負(fù)半周時(shí)，二極管VD2、VD4導(dǎo)通，輸出得到正弦波的負(fù)半周；然后輸出正負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，得到一個(gè)同方向的單相脈動(dòng)電壓，即單相脈動(dòng)直流電壓。這樣就將正弦交流電轉(zhuǎn)換成了脈動(dòng)直流電。</p>

57、<p>　　圖3.2 單相橋式整流設(shè)計(jì)圖</p><p>　　單相橋式整流器的二極管參數(shù)選擇如下：</p><p>　　整流電路輸入電壓為工頻正弦，流過(guò)的電流也近似為工頻正弦，輸入功率因數(shù)約為1。因此，二極管VD1 ~ VD4承受的最高電壓為輸入最大的相電壓峰值，依據(jù)逆變輸出的功率和估算的電路效率可以大致計(jì)算出輸入電流的有效值，這樣就可以很容易地確定輸入整流二極管的參數(shù)要求。&l

58、t;/p><p>　　假定輸入交流電壓的最大峰值為、燈負(fù)載的功率為Po、輸入輸出的變換效率為η=0.95、輸出最低交流電壓有效值為，則整流二極管反向重復(fù)峰值電壓為</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　整流二極管正向通態(tài)平均電流為</p><p><b>　?。?-2）</b&g

59、t;</p><p>　　當(dāng)接通AC線路后，由于電容CY3、CY4容值一般僅為1uF~2uF，只能用作高頻濾波旁路，故橋式整流輸出的是100Hz的正弦半波脈動(dòng)電壓。</p><p>　　輸入的220V交流電壓經(jīng)整流后的脈動(dòng)直流電由濾波電容濾波后獲得310V左右的直流電壓，通過(guò)R2的壓降作用后，給C12充電，當(dāng)C12的電壓達(dá)到UC3843要求的啟動(dòng)電壓，UC3843開(kāi)始工作。隨著UC3843

60、的啟動(dòng)，R2的工作也就基本結(jié)束，余下的任務(wù)交給反饋繞組，由反饋繞組產(chǎn)生電壓給UC3843供電。</p><p><b>　　3.2高頻變換路</b></p><p>　　輸入電路產(chǎn)生的310V左右的直流電壓，之后進(jìn)入主電路，即開(kāi)關(guān)電源的核心電路。由于反激型電路的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，組件數(shù)少，成本較低，廣泛使用于各種功率為數(shù)瓦至數(shù)十瓦的小功率，所以這里采用反激型電路。該電路可

61、以看成是將升降壓型電路的電感換成相互耦合的電感得到。因此反激型電路中的變壓器在工作中總是經(jīng)歷著儲(chǔ)能——放電的過(guò)程。設(shè)計(jì)部分如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 高頻變換電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　R5、C3、D1以及R11、C8、D2組成浪涌吸收電路以保護(hù)功率MOSFET。</p><p>　　1．變壓器是開(kāi)關(guān)電源中的核心元件，高頻開(kāi)關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)

62、要求包括磁芯參數(shù)，線圈參數(shù)等內(nèi)容。按照輸出為Uo=20V~30V，Io=3A的要求，以及考慮20％的余量，則輸出功率Po=1.20×30×3=108W。根據(jù)輸出功率選擇磁芯，實(shí)際選取能輸出170W功率的磁芯。根據(jù)表3-1選用ＥＩ（E）-35，查表可得該磁芯的有效截面積Ａｅ＝1.01ｃｍ２。輸出功率與磁芯的尺寸之間關(guān)系如表3-1所示，根據(jù)表3-1，磁芯選擇為E1-35，它的有效截面積S=101，磁芯材料相當(dāng)于TDK的H

63、7C4，最大工作磁通密度可由圖3-4查出。實(shí)際使用時(shí)磁芯溫度約為100℃，需要確保為線性范圍，因此，為3000高斯以下，但設(shè)計(jì)時(shí)需要減小剩磁，同時(shí)滿足安培環(huán)路定律：。 </p><p>　　表3.1 輸出功率與磁芯尺寸的關(guān)系</p><p>　　剩磁隨磁芯溫度以及工作頻率而改變，此處，剩磁溫度為100℃，工作頻率為100KHZ，則剩磁約減小為1000高斯，為1500高斯。</p&g

64、t;<p>　　圖3.4 H7C4材料磁芯的B-H特性</p><p>　　2．變壓器初級(jí)繞組的匝數(shù)計(jì)算 ：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p><b>　　=40.9</b></p><p>　　式中：VDC為輸入直流電壓，AE為磁芯橫截面積，dB為磁通

65、密度。匝數(shù)取整數(shù)，因此N1=41匝。</p><p>　　3.次級(jí)繞組匝數(shù)的計(jì)算。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　=12.7</b></p><p>　　式中VOUT為輸出電壓，VDCmin為最小輸入電壓。N2取13匝。</p><p

66、>　　4.變壓器輔助繞組匝數(shù)的計(jì)算：</p><p>　　變壓器次級(jí)輸出電壓的計(jì)算： </p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　式中：是電容上壓降，UVT為MOSFT上正向壓降，采用仿真值。變壓器次級(jí)最低電壓</p><p><b>　?。?-6）</b>

67、</p><p>　　式中，UC =5V為估算值。</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　可求的N’=7.3，取整數(shù)7匝。</p><p>　　3.3輸出整流濾波電路</p><p&g

68、t;　　輸出整流濾波電路直接影響到電壓波紋的大小，影響輸出電壓的性能。設(shè)計(jì)部分如圖3.5：</p><p>　　圖3.5輸出整流濾波電路設(shè)計(jì)</p><p>　　電路中存在寄生振蕩，整流管會(huì)承受較大的尖峰電壓，當(dāng)副邊電壓為零時(shí)，在全橋整流器中四只二極管全部導(dǎo)通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。而當(dāng)副邊電壓變化為高電壓某個(gè)比值時(shí)，整流橋中有兩只二極管要關(guān)斷，兩只二極管繼續(xù)導(dǎo)通。這時(shí)候變壓器

69、的漏感就開(kāi)始和關(guān)斷的整流二極管的電容諧振。即使采用快恢復(fù)二極管，二極管依然會(huì)承受至少兩倍的尖峰電壓，因此，必須采用有效的緩沖電路。這里采用了二極管并聯(lián)的方法，即R6、C4、D4，以及R7、C5、D5，使得尖峰電壓減少很多。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源中對(duì)直流輸入進(jìn)行高頻的斬波，然后通過(guò)高頻的變壓器進(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(kāi)關(guān)的過(guò)程中引起的高頻噪聲。采用快恢復(fù)二極管D4

70、、D5整流。基于低壓、功耗低、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>　　計(jì)算輸出扼流圈的電感量。流經(jīng)扼流圈的電流如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 扼流圈中的電流波形</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中，L為輸出扼流

71、圈的電感（uH）。這里選為輸出電流 的10%~30%，因此，按為Io的20%進(jìn)行計(jì)算。，由此式，可求得：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　這樣，采用，3A的扼流圈。</p><p>　　再確定輸出電容的容量。</p><p>　　輸出電容的大小主要由輸出紋波電壓抑制要求而確定。輸出紋

72、波電壓由和輸出電容的等效串聯(lián)電阻確定，但輸出紋波通常為輸出電壓的0.3%~0.5%。</p><p><b>　　又因?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　（3-10）</b></p><p><b>　　由3-10式得：</b></p><p>　　因此，工作頻率為100

73、KHZ，需要選用ESR值為250m的電容。流經(jīng)電容的紋波電流為為</p><p>　　因此，根據(jù)表3-2，可選用470uF的電容。</p><p>　　表3.2 適用高頻的電容實(shí)例</p><p>　　由于存在輸入電源的噪聲，且存在功率器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的高頻噪聲，采用電解電容IC3~IC5，以濾除此噪聲干擾，他們與R8形成三個(gè)濾波電容的濾波回路，以提高電路工作

74、的可靠性，減小電容器的漏電流。同時(shí)，當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，由它放電。</p><p><b>　　3.4控制電路</b></p><p>　　3.4.1 UC3843芯片介紹</p><p>　　UC3843是最近幾年來(lái)問(wèn)世的新型電流型脈寬調(diào)制集成電路。它具有功能全，工頻高，引腳少，外圍組件簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。它的電壓調(diào)整率可達(dá)0.01%，非常接近線性

75、穩(wěn)壓電源的調(diào)整率。它的啟動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單，為單端輸出式，驅(qū)動(dòng)電平非常適合于驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)管。它可產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖輸出，在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈電流的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，控制輸出脈寬的占空比。其引腳圖如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 UC3843引腳圖 </p><p><b>　　其主要特性如下：

76、</b></p><p>　　具有最優(yōu)化的離線DC/DC變換器。</p><p>　　靜態(tài)電流?。?mA）。</p><p>　　具有快速自動(dòng)補(bǔ)償電路。</p><p>　　具有單步脈沖控制電路。</p><p><b>　　增強(qiáng)負(fù)載回饋特性。</b></p><p

77、><b>　　斷電停止特性。</b></p><p>　　采用雙脈沖抑制方式。</p><p><b>　　大電流標(biāo)識(shí)輸出。</b></p><p><b>　　內(nèi)置基準(zhǔn)參考電壓。</b></p><p>　　工作頻率為500kHz。</p><p&g

78、t;　　其內(nèi)部框圖，如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 UC3843內(nèi)部框圖</p><p>　　UC3843有4種封裝形式，一種是14pin雙列直插和SOP-14，另外一種8pin雙列直插和SOP-8，引腳功能見(jiàn)表3.3。</p><p>　　表3.3 UC3843引腳功能</p><p>　　UC3843的誤差放大器同相輸入端

79、接在內(nèi)部+2.5V基準(zhǔn)電壓上，反相輸入端接收外部控制信號(hào)，其輸出端可外接電阻、電容構(gòu)成的RC網(wǎng)絡(luò)，然后接到反相輸入端，在應(yīng)用中改變R、C的參數(shù)來(lái)改變放大器的閉環(huán)增益和頻率響應(yīng)。由電阻、電容RC構(gòu)成誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)接在芯片1腳和2腳之間，誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)可以穩(wěn)定電流型PWM控制器。正常運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)電阻RS的峰值電壓由內(nèi)部誤差放大器控制，滿足下式：</p><p><b>　?。?-11）</b&

80、gt;</p><p>　　式中UC為誤差放大器的輸出電壓；IS為檢測(cè)電流。</p><p>　　UC3843的內(nèi)部電流測(cè)定比較器的反相端輸入端鉗位電壓為1V，最大限制電流IS=1/RS.在RS和腳3之間，常用電阻R、電容C組成一小的濾波器，用于抑制功率管開(kāi)通時(shí)產(chǎn)生的電流尖峰，其時(shí)間常數(shù)近似等于電流尖峰持續(xù)時(shí)間（通常為幾百納秒）。</p><p>　　3.4.2 M

81、OSFET簡(jiǎn)介及選取</p><p>　　1.原理 功率場(chǎng)效應(yīng)管又叫功率場(chǎng)控晶體管，實(shí)際上，功率場(chǎng)效應(yīng)管也分結(jié)型、絕緣柵型。但通常指后者中的MOS管，即MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）。它又分為N溝道、P溝道兩種。器件符號(hào)如下圖3.9所示。 </p><p>　　N溝道

82、 P溝道</p><p>　　圖3.9 電路符號(hào)符號(hào)</p><p>　　MOS器件的電極分別為柵極G、漏極D、源極S。和普通MOS管一樣，它也有：耗盡型：柵極電壓為零時(shí)，即存在導(dǎo)電溝道。無(wú)論VGS正負(fù)都起控制作用。增強(qiáng)型：需要正偏置柵極電壓，才生成導(dǎo)電溝道。達(dá)到飽和前，VGS正偏越大，IDS越大。一般使用的功率MOSFET多數(shù)是N溝道增強(qiáng)型。而且不同于一般小功率MOS管的橫向?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)，

83、使用了垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，從而提高了耐壓、電流能力，因此又叫VMOSFET。</p><p>　　2.MOSFET的特點(diǎn) 這種器件的特點(diǎn)是輸入的絕緣電阻比較大（1萬(wàn)兆歐以上），柵極電流幾乎是零。而且驅(qū)動(dòng)功率小，速度高，安全工作區(qū)寬。但高壓時(shí)，導(dǎo)通電阻與電壓的平方成正比，因而提高耐壓和降低高壓阻抗困難。非常適合100V以下，屬于理想的使用器件。目前的研制水平在1000V/65A左右（參考）。</p><

84、;p>　　3.參數(shù)與器件特性 無(wú)載流子注入，速度取決于器件的電容充放電時(shí)間，與工作溫度關(guān)系不大，故熱穩(wěn)定性好。另外，MOSFET的一個(gè)明顯特點(diǎn)是三個(gè)極間存在比較明顯的寄生電容，這些電容對(duì)開(kāi)關(guān)速度有一定影響。偏置電壓高時(shí)，電容效應(yīng)也加大，因此對(duì)高壓電子系統(tǒng)會(huì)有一定影響。 以柵源極為例，其特性如下：可以看到：器件開(kāi)通延遲時(shí)間內(nèi)，電荷積聚較慢。隨著電壓增加，電荷快速上升，對(duì)應(yīng)著管子開(kāi)通時(shí)間。最后，當(dāng)電壓增加到一定程度后，電荷增加再次變

85、慢，此時(shí)管子已經(jīng)導(dǎo)通。</p><p>　　4.MOS器件的選取 考慮市電的變化范圍為-15%~15%，則，其變壓器初級(jí)漏感約為最大的輸入電壓值的1.3倍，因此加在VT1上的電壓峰值為</p><p><b>　　（3-12）</b></p><p>　　Uf為MOSFET管關(guān)斷時(shí)初級(jí)勵(lì)磁線圈的續(xù)流電壓。上式中的最后的10%~20%，是為理想的

86、電壓峰值，留有10%~20%的裕量。</p><p>　　選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)MOSFET所承受峰值電壓的2~3倍，因此，取額定電壓為100V的MOSF ET可以滿足要求。</p><p>　　實(shí)際上，這電壓疊加有浪涌電壓，Udsp波形如圖3.10所示。漏極電流Ids為</p><p><b>　?。?-13）</b></p

87、><p>　　圖3.10 加在主開(kāi)關(guān)上的電壓Udsp的波形 </p><p>　　PIN為輸入功率，POUT為輸出功率。Pf為功率因數(shù)。 為了防止浪涌電流對(duì)MOSFET管的破壞，一般留有2~3倍的裕量。</p><p>　　3.4.3控制電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　控制電路設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使開(kāi)關(guān)電源在各種工況下均能穩(wěn)定工作，并且達(dá)到要求的動(dòng)態(tài)性

88、能，因此控制電路設(shè)計(jì)工作的核心是電壓、電流反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)電路如圖3.11所示。</p><p>　　圖3.11 控制電路部分設(shè)計(jì)</p><p>　　R29與C10是UC3843的開(kāi)關(guān)工作頻率的設(shè)定電阻和電容，他們確定振蕩頻率以及死區(qū)時(shí)間。這里選用的R29=2.4K,C10=10000pF，可算得振蕩頻率為</p><p><b>　　（3-12

89、）</b></p><p>　　將R29、C10代入，可得振蕩頻率為71KHZ。</p><p>　　R13為過(guò)流檢測(cè)電阻，如果由于某種原因，輸出端短路而產(chǎn)生過(guò)流，開(kāi)關(guān)管的漏極電流將大幅度上升，R10的兩端的電壓上升，UC3843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(即電流超過(guò)1．5A)時(shí)，UC3843的PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸

90、出。這時(shí)，UC3843的腳6無(wú)輸出，MOS管截止，從而保護(hù)了電路。為達(dá)到過(guò)流動(dòng)作電流IO（th）=3.5±0.2A，電阻取0.465歐、2W的。</p><p>　　R10為開(kāi)關(guān)功率管柵極的限流電阻，可以限制峰值輸出電流。</p><p>　　在UC3843的6腳與接地端接入了穩(wěn)壓二極管ZD1，是為了防止該芯片的輸出電壓低于地電位，否則將使這塊芯片的工作不穩(wěn)定。</p>

91、;<p>　　由于電流取樣互感器與功率晶體管串聯(lián)時(shí)，電流波形的前沿將出現(xiàn)較大的尖峰，這是整流管恢復(fù)和電源變壓器線間的電容造成的。為了消除該尖峰，接入了R11與C8組成的濾波電路，其時(shí)間常數(shù)接近于電流尖峰的持續(xù)時(shí)間。</p><p>　　精密穩(wěn)壓源TL431和線性光耦PC817構(gòu)成了反饋電路，即U1與U3。利用TL431可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過(guò)線性光耦對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。R20,R

92、21與SVR是精密穩(wěn)壓源的外接控制電阻，SVR為可調(diào)，它們決定輸出電壓的高低，和TL431一并組成外部誤差放大器。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，取樣電壓VR21也隨之升高，設(shè)定電壓大于基準(zhǔn)電壓( TL431的基準(zhǔn)電壓為2．5V)，使TL431內(nèi)的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內(nèi)驅(qū)動(dòng)三極管的輸出電壓降低，也使輸出電壓VO下降，最后 VO趨于穩(wěn)定；反之，輸出電壓下降引起設(shè)置電壓下降，當(dāng)輸出電壓低于設(shè)置電壓時(shí)，誤差放大器的輸出電壓下降，片內(nèi)的驅(qū)動(dòng)三極管

93、的輸出電壓升高，最終使得UC3843的腳1的補(bǔ)償輸入電流隨之變化，促使片內(nèi)對(duì)PWM比較器進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變占空比，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。R21、R20的阻值是這樣計(jì)算的：</p><p>　　先固定R21的阻值，再計(jì)算R20的阻值，即：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　?。?-14）</b>

94、;</p><p>　　穩(wěn)壓管ZD3與電阻R19組成了反饋光耦U1的穩(wěn)壓保護(hù)電路。</p><p>　　穩(wěn)壓管ZD2、電阻R18、光耦U2、PNP三極管Q1、Q2等電子元件組成了過(guò)壓保護(hù)電路。當(dāng)輸出電壓過(guò)高時(shí)，ZD2被擊穿，使光耦U2產(chǎn)生動(dòng)作，給Q1的基極提供電壓，導(dǎo)通Q1之后，導(dǎo)通Q2，迫使UC3843的3腳呈現(xiàn)高電位，此時(shí)，UC3843停止輸出，從而有效的保護(hù)了開(kāi)關(guān)電源。</p&

95、gt;<p>　　電路啟動(dòng)時(shí)集成電路由R2供電，電路啟動(dòng)完畢后由變壓器T的一組二次繞組產(chǎn)生的自給偏置電源供電，即R17、D6 C6 IC6部分形成VCC向UC3843供電。</p><p><b>　　3.5 總電路圖</b></p><p>　　各個(gè)電路與控制電路組成的總電路圖，如圖3.12所示</p><p>　　圖3.12

96、各電路與控制電路組成的總電路圖</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本文在查閱大量資料和相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)硬件的制作以及調(diào)試，通過(guò)幾個(gè)月的不懈努力，成功的設(shè)計(jì)出基于UC3843的小功率開(kāi)關(guān)電源，其功能要求基本都可以實(shí)現(xiàn)。如其DC-DC變換器的效率 ≥70%，擁有過(guò)流保護(hù)作用等，并額外添加了過(guò)壓保護(hù)電路。 </p><p&

97、gt;　　開(kāi)關(guān)電源，是一個(gè)看似簡(jiǎn)單，但技術(shù)含量卻很高的電子產(chǎn)品，其涉及了電路拓?fù)?，電磁干擾抑制、整流、功率因數(shù)校正、PWM控制等各種電力電子技術(shù)。了解各個(gè)部分的原理以及電路是設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的必要方式。</p><p>　　本文的思路清晰，以開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程為主線，介紹了開(kāi)關(guān)電源各個(gè)部分的主要結(jié)構(gòu)，以及設(shè)計(jì)方案，其總體電路結(jié)構(gòu)清晰簡(jiǎn)單。本文設(shè)計(jì)的小功率開(kāi)關(guān)電源，由于采用的是反激式以及UC3843電流型PWM集成控制

98、器，因此其具有電路非常簡(jiǎn)單、成本比較低、可靠性較高、性能優(yōu)越等特點(diǎn)，并具有過(guò)壓保護(hù)以及過(guò)流保護(hù)功能。</p><p>　　本文主要以開(kāi)關(guān)電源的電路拓?fù)湟约癠C3843的應(yīng)用為對(duì)象。但本課題仍有其他未深入解決的問(wèn)題，如變壓器的制作工藝、電磁輻射干擾、功率因數(shù)校正、環(huán)境溫度對(duì)電路的影響等。這些問(wèn)題都是有待進(jìn)一步研究和探討的。[參考文獻(xiàn)]</p><p>　　[1] 張小林,冉建橋,李賢云,郭麗

99、萍.我國(guó)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的思考[J],微電子學(xué)，2004.34(4):402~406.</p><p>　　[2] 李葳,殳國(guó)華.基于MULTISIM的反激式開(kāi)關(guān)電源的仿真[J],電氣自動(dòng)化,2010.32(4)：26~45.</p><p>　　[3] 王丙會(huì),呂玉翔,薛輝,楊北革.一種基于UC2844的單端反激式高頻穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源[J],電子技術(shù),2010.7:81~82.</p>

100、;<p>　　[4] 夏澤中,王彬,李軍.基于UC3842的單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與分析[J],電源技術(shù)應(yīng)用，200 8:11(6)：6~10.</p><p>　　[5] 王兆安,黃俊主編.電力電子技術(shù)[M].第四版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2000.</p><p>　　[6] 周志敏,周紀(jì)海.開(kāi)關(guān)電源實(shí)用技術(shù)——設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2003.<

101、/p><p>　　[7] 李峻.開(kāi)關(guān)集成穩(wěn)壓器控制器的原理及應(yīng)用[M].北京:人民交通出版社,1997.</p><p>　　[8] 李金伴,李捷輝,李捷明編著.開(kāi)關(guān)電源技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2006.</p><p>　　[9] 陳堅(jiān).電力電子學(xué)——電力電子變換和控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2002.</p><p>　　

102、[10] 張占松.開(kāi)關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[11] 任國(guó)海.電力電子技術(shù)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2009.</p><p>　　[12] 楊旭,裴云慶,王兆安.開(kāi)關(guān)電源技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.1.</p><p>　　[13] 楊旭,裴云慶,王兆安.開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[M].北京

103、:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.7</p><p>　　[14] 周志敏, 周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華.開(kāi)關(guān)電源實(shí)用電路[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.8</p><p>　　[15] Unitrode Application Note.UC3842／3／4／5 Provide Low～Cost Current-Mode Control[Z].1998．</p><p>