反激式高頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)與制作(定稿)

1、2015年度本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與制作院 系： 工學(xué)院 專 業(yè)： 歷史學(xué)專業(yè) 年 級(jí)： 2010級(jí) 學(xué)生姓名： 張華 學(xué) 號(hào)： 201012345678 導(dǎo)師及職稱： 李樹（教授） 2015年6月2015 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate The design and manufacture of high frequency switch power supplyDepartment: History Department, School of HumanitiesMajor:

2、HistoryGrade: 2010Students Name: Zhang huaStudent No.: 201012345678Tutor: Professor Li Shu Finished by June, 201431畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保

3、留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。   作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 日期： 張華 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì)(答辯小組)成員名單姓名職稱單位備注主席（組長）紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))摘要通信電源是電信網(wǎng)的能源，其供電質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個(gè)電信網(wǎng)的暢通，本設(shè)計(jì)分析了國內(nèi)外高頻開關(guān)電源的發(fā)展和現(xiàn)狀，研究了高頻開關(guān)電源的基本原理以及高頻開關(guān)電源在電力直

4、流操作電源系統(tǒng)中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)出一種實(shí)用于電力系統(tǒng)的高頻開關(guān)電源，以替代傳統(tǒng)的相控電源。本文利用反激式變壓器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以UC3842為核心器件的單端反激式開關(guān)電源，可以為外部電路輸出可五路電壓，并且可以通過調(diào)節(jié)PWM輸出減小輸入電壓的變化所帶來的影響，進(jìn)而保證輸出電壓穩(wěn)定。 論文介紹了幾種常用的開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過對(duì)這幾種方案的對(duì)比分析，選擇合適為本文電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并詳細(xì)的介紹分析了所選擇的反激式變換結(jié)構(gòu)的參數(shù)，同時(shí)通過對(duì)比開關(guān)電源的反饋控制模式優(yōu)缺點(diǎn)作出了選擇。簡(jiǎn)單描述了PWM控制芯片UC3842的結(jié)構(gòu)，UC3842是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制器。其工作原理是：某時(shí)刻由于某種原因

5、使輸出電壓升高，芯片內(nèi)部的脈寬調(diào)制器就會(huì)開始工作，通過改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度(占空比D)，從而降低斬波后的平均值電壓，進(jìn)而使得電壓穩(wěn)定輸出，反之亦然，適合于制作50150W小功率開關(guān)電源。由于器件設(shè)計(jì)巧妙，由主電源電壓直接啟動(dòng)，構(gòu)成電路所需元件少，非常符合電路設(shè)計(jì)中“簡(jiǎn)潔至上”的原則。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源穩(wěn)定性好，紋波少，電壓調(diào)整率高、電磁兼容性好等特點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:高頻開關(guān)電源；UC3842；脈寬調(diào)制；反激式AbstractThe correspondence power switch is the telecommunication network energy,

6、 its power supply quality relates directly to the entire telecommunication network unimpeded ness, The Paper analyze the Present situation and development of h1gh_frequency Switching power supply(HF SPS) domestically and overseas，study and research the basal principle of HF SPS and its application i

7、n electric power system，then design HF SPS applied in e1eetric power system in order to replace the old supply controlled by phase angle.In this paper, using the characteristics of the flyback transformer, a multiport flyback switching power supply is designed based on the UC3842, which provides fiv

8、e output voltage and can adjust the PWM output to ensure stable output voltage as the input voltage changes. UC3842 is a kind of excellent performance of current control mode pulse width modulator. If for some reason make the output voltage rises, the pulse width modulator can change the drive signa

9、l of pulse width, i.e. duty ratio D, make the average voltage after chopping down, so as to achieve voltage regulation, and vice versa. UC3842 MOS tube, IGBT, etc., can be directly driven is suitable for production of 50 150 w low power switching power supply. Due to the device design is clever, dir

10、ectly by the mains voltage start, required less component composition circuit, very accord with the principle of circuit design. Experimental results show that: the design of switching power supply has stable output，low ripple, good voltage regulation, nice electromagnetic compatibility, etc , it ha

11、s a high application value.Keywords HF Switch power；UC3842；Pulse width modulation；Flyback目錄1.緒論11.1 本設(shè)計(jì)研究的意義11.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀21.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容32.主電路的設(shè)計(jì)42.1 高頻開關(guān)電源的基本原理42.2 濾波電路的設(shè)計(jì)52.3 整流電路的設(shè)計(jì)62.4 輔助電源82.5過流過壓保護(hù)電路92.4.1電流保護(hù)電路92.5.2電壓保護(hù)電路92.6 變換電路的設(shè)計(jì)102.6.1 變換器中的開關(guān)元件112.6.2 功率開關(guān)管的選擇112.6.3 變壓器的設(shè)計(jì)123.控制電路設(shè)計(jì)163.1 U

12、C3842簡(jiǎn)介163.1.1 UC3842的引腳及其功能163.1.2 UC3842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)173.2 UC3842的典型應(yīng)用電路183.2.1反激式開關(guān)電源183.2.2 UC3842控制的同步整流電路194.利用UC3842設(shè)計(jì)小功率電源224.1 電源設(shè)計(jì)指標(biāo)224.2啟動(dòng)電路244.3 PWM脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路244.4 直流輸出與反饋電路255.經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的分析276.結(jié)論28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄31紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))1.緒論通信用高頻開關(guān)電源，是將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電繼而提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓，高頻交流在變壓器變壓電路中的效率

13、要比50Hz高很多是轉(zhuǎn)化為高頻交流電的主要原因，正是基于高頻變壓器的輕巧化，目前市場(chǎng)上開關(guān)變壓器可以做的很小，而且工作時(shí)也不會(huì)很熱。開關(guān)電源以其高效率、小體積等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛應(yīng)用。與普遍通過電壓來實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制(PWM)原理的傳統(tǒng)的開關(guān)電源相比，近年來電流型PWM技術(shù)得到了飛速發(fā)展。電流型PWM的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率相比較于電壓型脈寬調(diào)制更加優(yōu)越，而芯片利用其自身內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力提高了控制電路的簡(jiǎn)潔性和穩(wěn)定性。隨著電流型PWM控制器的集成化、產(chǎn)品化，推動(dòng)了小功率開關(guān)電源的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，電流型PWM控制小功率電源利用其高穩(wěn)定性已經(jīng)逐步取代電壓型PWM控制小功率電源的市場(chǎng)份額。1

14、.1 本設(shè)計(jì)研究的意義隨著通信業(yè)的迅速發(fā)展，通信電源得到了充分的發(fā)展，通信系統(tǒng)中處于核心地位的開關(guān)電源，已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中，所謂的一次電源通常是指高頻整流器，二次電源通常指的是直流/直流變換器。由于集成電路的發(fā)展，迫切希望能夠電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化，因而需要采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)而不斷提高開關(guān)頻率，這就對(duì)高頻開關(guān)電源技術(shù)提出了更高的要求。通信高頻開關(guān)電源模塊的應(yīng)用上面，有以下幾個(gè)方面的要求：一體積小，重量輕相比于傳統(tǒng)電源中的大而粗笨的工頻變壓器，高頻變壓器使得電源越來越小型化、輕量化。二工作頻率高提高系統(tǒng)的工作頻率，可以使輸出濾波電路實(shí)現(xiàn)小型化。三效率高，節(jié)省能源高頻開關(guān)電

15、源模塊的效率一般在8895%，傳統(tǒng)電源一般在70%以下。四.動(dòng)態(tài)響應(yīng)好高頻開關(guān)電源模塊的工作頻率高，對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電源。五紋波小高頻開關(guān)電源模塊的輸出紋波一般都比傳統(tǒng)電源小。六噪音低高頻開關(guān)電源模塊的工作頻率在人的聽覺范圍之外，可聞噪音要比傳統(tǒng)電源低很多。七擴(kuò)容方便高頻開關(guān)電源模塊一般采用模塊式結(jié)構(gòu)，維護(hù)、擴(kuò)容比較方便。本文正是基于這樣的背景，設(shè)計(jì)和研究了小型化的反激式高頻開關(guān)電源。1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀80年代，通信系統(tǒng)一次電源主要有大功率ACDC開關(guān)電源(400VAC輸入、輸出48VDC、500W-6kW)，二次電源主要有48V/±5A，±12V

16、DCDC開關(guān)變換器模塊和鈴流模塊。開關(guān)整流器與相控整流器比較，無論是在體積、重量，還是效率方面都表現(xiàn)的更為優(yōu)越。 隨著微處理器體積的輕巧化，而供電電源的尺寸與微處理器卻不能很好的相融合，因此社會(huì)迫切研究和生產(chǎn)小型輕型電源；并且小型化、輕量化的電源對(duì)便攜式通信設(shè)備顯得尤為重要。為實(shí)現(xiàn)體積小效率高的開關(guān)電源，必須提高開關(guān)電源工作頻率。下隨著時(shí)代的發(fā)展未來的微處理機(jī)還要求更低輸出電壓(1V)的開關(guān)電源。因此，在這樣的時(shí)代發(fā)展背景下對(duì)通信開關(guān)電源的更為嚴(yán)格的要求是：能夠達(dá)到高功率密度，外形尺寸盡可能小，效率、性能、可靠性都要比傳統(tǒng)的電源更高，并且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、低成本、EMI小、可制造性(Manufa

17、cturability)、分布電源結(jié)構(gòu)(Distributed Power Architecture)等。20世紀(jì)推動(dòng)開關(guān)電源性能和質(zhì)量不斷提高的主要技術(shù)是：1新型高頻功率半導(dǎo)體器件2軟開關(guān)技術(shù)3控制技術(shù)4有源功率因數(shù)校正技術(shù)5Magamp（磁性放大器）后置調(diào)節(jié)器技術(shù)6飽和電感技術(shù)7分布電源技術(shù)、并聯(lián)均流技術(shù)8電源智能化技術(shù)和系統(tǒng)的集成化技術(shù)進(jìn)入21世紀(jì)，我國工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、電力電子、電子電源、通信、材料等行業(yè)，還應(yīng)協(xié)同開發(fā)下述和通信開關(guān)電源相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)。1探索研制耐高溫的高性能碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體器件2平面磁心及平面變壓器技術(shù)3集成高頻磁元件技術(shù)及陣列式(Matrix)磁元件技術(shù)4

18、磁電混合集成技術(shù)5新型電容器6S4功率因數(shù)校正(PF Corrected)ACDC開關(guān)變換技術(shù)7輸出1V/50A的低電壓大電流DCDC變換器1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容關(guān)于通訊高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的產(chǎn)品主要應(yīng)用于通信工程、無線及航天等領(lǐng)域。設(shè)計(jì)參數(shù)：1輸入電壓：245-350V；2輸出電壓：48V；3輸出電流：2.5A；4開關(guān)頻率50KHz。2.主電路的設(shè)計(jì)2.1 高頻開關(guān)電源的基本原理將交流輸入(單相或三相)電壓變成所需的直流電壓的高頻開關(guān)電源，其基本的隔離式高頻開關(guān)電源的原理框圖如圖2-1所示，高頻開關(guān)電源主要由濾波器整流、高頻變換電路、高頻整流濾波器、控制電路、過流過壓保護(hù)電路輔助電源等幾部分

19、組成。其基本工作流程是：輸入的交流電經(jīng)電網(wǎng)濾波整流得到一直流電壓，所得到的直流電壓通過高頻變換器變換成高頻交流電壓，再經(jīng)高頻變壓器隔離變換，將存儲(chǔ)在高頻變壓器的磁能轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓，最后利用整流濾波電路在輸出端得到最初所設(shè)計(jì)的直流電。圖2-1 開關(guān)電源基本原理框圖圖2-2表示了交流輸入電壓到最后輸出所需直流電壓的各環(huán)節(jié)波形變換流程。下面就圖2-2中每一部分的作用、原理分別簡(jiǎn)述如下:（1）輸入濾波器：仰制市電的諧波分量，以及周圍電子元器件工作瞬間suo產(chǎn)生的尖峰干擾。（2）輸入整流濾波器：將電網(wǎng)輸入的交流電進(jìn)行整流濾波，為變換器提供波紋較小的直流電壓。而且，當(dāng)電網(wǎng)瞬時(shí)停電時(shí)，濾波電容器儲(chǔ)存的能

20、量能使開關(guān)電源輸出維持一定的時(shí)間。（3）高頻開關(guān)變換器(DCAC)：它是開關(guān)電源的關(guān)鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電，經(jīng)過高頻變壓器再變成所需要的隔離輸出交流電壓。 （4）控制電路：檢測(cè)輸出直流電壓，與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行隔離放大，調(diào)制振蕩器輸出的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。一般控制電路還包括啟動(dòng)及禁止電路。（5）保護(hù)電路：在開關(guān)電源發(fā)生過電壓、過電流或短路時(shí)，保護(hù)電路使開關(guān)電源停止工作以保護(hù)負(fù)載和開關(guān)電源本身。有的還有發(fā)出報(bào)警信號(hào)的功能。（6）輔助電源：為控制電路和保護(hù)電路提供滿足一定技術(shù)要求的直流電源，以保證它們工作穩(wěn)定可靠。輔助電源可以是獨(dú)立的，也可以由開關(guān)電源本身產(chǎn)

21、生。圖2-2 電壓波形2.2 濾波電路的設(shè)計(jì)由于各種電子設(shè)備的快速普及，電子系統(tǒng)中的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，電磁干擾(EMI)現(xiàn)象越來越引起電子設(shè)計(jì)人員的關(guān)注，并且成為電子設(shè)計(jì)者不得不去解決的一個(gè)突出障礙。電磁干擾(EMI)通俗的解釋就是電子裝置所產(chǎn)生的電磁波對(duì)周圍電子裝置的干擾能力。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以從產(chǎn)生電磁干擾必須具備三個(gè)條件：產(chǎn)生干擾的源頭、傳播干擾的通道和易受干擾的設(shè)備來設(shè)計(jì)抗干擾設(shè)計(jì)的措施：抑制產(chǎn)生干擾的源頭、切斷干擾傳播途徑和提高敏感元器件的抗干擾性能。并且在開關(guān)電源的電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少各種濾波器、變壓器、開關(guān)技術(shù)、PCB布線的EMC設(shè)計(jì)所帶來的電路影響。圖2-3

22、EMI濾波器的基本原理本設(shè)計(jì)中采用的EMI濾波器基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，它由電感和電容組成。其中，電感L是繞在同一鐵心上的共模電感，其匝數(shù)和繞向均相同：電容C1、C2、C3、C4起濾波的作用，并且，電感L與C3、C4兩個(gè)電容組成共模噪聲濾波器，目的是濾除電源線上的共模噪聲。在設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)中，電感器的繞制工藝不可能保證L兩個(gè)完全相等，因此兩者之差恰好形成了一個(gè)差模電感。差模電感與C1、C2兩個(gè)電容共同構(gòu)成差模噪聲濾波器，目的是濾除差模噪聲。通常取電感量是十毫亨，由其形成的差模電感一般為L的1.52。四個(gè)電容通常均選用陶瓷電容，C1和C2電容量大小一般選0.1F0.47F；C3和C4電容量一般選2

23、200pF0.1F。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的C1C4電容值均選為0.1F，可達(dá)630V的耐壓值。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)，參見表2-1實(shí)際中取L為33mH即可使濾波器可靠工作。表2-1 電感范圍與額定電流大小的關(guān)系額定電流I(A)136101215電感量范圍L(mH)8-232-40.4-0.80.2-0.30.1-0.150.0-0.082.3 整流電路的設(shè)計(jì)工頻整流電路采用單相橋式整流電路，濾波電路采用LC-型濾波電路，整流輸出后脈動(dòng)電壓經(jīng)2次濾波后，脈動(dòng)會(huì)變的很小，濾波效果更好。電路如圖2-4所示。圖2-4 圖2-4整流電路的基本原理由于整流輸出端接電容C1，因而輸出直流電壓得到提高

24、。整流輸出UO1( AV )和S1應(yīng)滿足橋式整流電容濾波電路的關(guān)系式，即其中RL 為電感L、電容C2和負(fù)載RL合成的阻抗。考慮電感對(duì)直流量而言，其上壓降很小，因此負(fù)載RL上的UO(AV )滿足U O(AV ) U O1( AV )因此，取C1=2000F，C2=470uF,RL=40 W ,L=10mH 則整流后2.4 輔助電源一般開關(guān)電源都要有一個(gè)輔助電源，提供控制、保護(hù)、驅(qū)動(dòng)和顯示電路提供能量。開關(guān)電源的啟動(dòng)，首先應(yīng)啟動(dòng)輔助電源。輔助電源的輸出功率是消耗掉的，不參與能量傳輸，直接影響開關(guān)電源的效率25。因此，要求輔助電源啟動(dòng)可靠，效率高，控制容易且成本低。小功率開關(guān)電源的輔助電源功率小，一

25、般采用自舉電路；大功率常采用獨(dú)立的輔助電源。本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立的輔助電源。開關(guān)電源的輔助電源不僅提供PWM控制芯片電源，而且還提供顯示、報(bào)警和外部控制通信等多種用途，同時(shí)為保證輸入與輸入信號(hào)隔離常需要多路輸出，一般輔助電路供電采用獨(dú)立輔助電源。如果開關(guān)電源輸入是交流電網(wǎng)，早先輔助電源采用工頻變壓器降壓、經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代輔助電源通常是一個(gè)自啟動(dòng)小功率開關(guān)電源。本設(shè)計(jì)輔助電源如圖2-5所示。圖2-5 輔助電源市電經(jīng)變壓器變壓，得到雙18V交流電，兩路交流經(jīng)過一個(gè)全橋整流得到±18V，+18V提供給調(diào)整管，作為對(duì)外電源輸出，同時(shí)經(jīng)過三端穩(wěn)壓器，分別得到±15V，+5V作為系統(tǒng)

26、本身工作電源。2.5過流過壓保護(hù)電路2.4.1電流保護(hù)電路過流電路分兩種，一種是限流式保護(hù)，另一種是截流式保護(hù)。他們都采用那個(gè)電流互感器，通過檢測(cè)開關(guān)管上的電流作為采樣電流，原理如圖2-6所示。電流互感器的輸出分為電流瞬時(shí)值反饋和電流平均值反饋兩路，R2上的電壓反映電流瞬時(shí)值。開關(guān)管上的電流變化會(huì)使UR2變化，UR2接入U(xiǎn)C3842的保護(hù)輸入端腳，當(dāng)UR21V時(shí)，UC3842芯片的輸出脈沖將關(guān)斷。通過調(diào)節(jié)R1、R2的分壓比可改變開關(guān)管的限流值，實(shí)現(xiàn)電流瞬時(shí)值的逐周期比較，屬于限流式保護(hù)。輸出脈沖關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流平均值的保護(hù)，屬于截流式保護(hù)。兩種過流保護(hù)互為補(bǔ)充，使電源更為安全可靠。采用電流互感

27、器采樣，使控制電路與主電路隔離，同時(shí)與電阻采樣相比降低了功耗，有利于提高整個(gè)電源的效率。圖2-6 過流保護(hù)電路2.5.2電壓保護(hù)電路圖2-7所示為輸出過電壓保護(hù)電路。穩(wěn)壓管VS的擊穿，電壓稍大于輸出電壓額定值，輸出正常時(shí)，VS不導(dǎo)通，晶閘管V的門極電壓為零，不導(dǎo)通。當(dāng)輸出過壓時(shí)，VS擊穿，V受觸發(fā)導(dǎo)通，使光電耦合器輸出三極管電流增大，通過UC3842控制開關(guān)管關(guān)斷。圖2-7輸出過電壓保護(hù)電路2.6 變換電路的設(shè)計(jì)在高頻開關(guān)電源中，核心部分是高頻開關(guān)變換器，對(duì)變換器的種類至關(guān)重要，因?yàn)樗牡倪x取將會(huì)決定整個(gè)功率器件耐壓程度等很多參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)的其它各部分也具有一定的影響，所以，高頻開關(guān)變換器的設(shè)計(jì)

28、是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件，本設(shè)計(jì)變換電路采用帶隔離變壓器的推挽式直流斬波電路，如圖2-8所示。當(dāng)VT1導(dǎo)通，VT2截止時(shí)，在變壓器的一次繞組中建立磁化電流，此時(shí)二次繞組上的感應(yīng)電流使VD1導(dǎo)通，將能量傳給負(fù)載；當(dāng)VT1截止，VT2導(dǎo)通時(shí)，在變壓器的一次繞組中建立磁化電流，此時(shí)二次繞組上的感應(yīng)電壓使二極管VD2導(dǎo)通，將能量傳給負(fù)載，忽略開關(guān)器件的飽和壓降，在VT1導(dǎo)通，VT2截止時(shí)，加在一次繞組上的電壓為Ui ,由于一次側(cè)兩個(gè)繞組匝數(shù)相等，在一次側(cè)一個(gè)繞組感應(yīng)出的電壓也是Ui ，其極性為上負(fù)下正，所以VT2所承受的電壓為2Ui 。這種電路優(yōu)點(diǎn)是：輸入電壓直接加在高頻變壓器上，因此只用兩個(gè)高壓開關(guān)

29、管就可以獲得較大的輸出功率；兩個(gè)開關(guān)管的射極相連，兩組基極驅(qū)動(dòng)電路無需彼此絕緣，所以驅(qū)動(dòng)電路也比較簡(jiǎn)單。而且這種電路整合了高頻變壓器和整流濾波電路，使三個(gè)模塊于一體，電路簡(jiǎn)單。圖2-8 推挽式直流斬波電路2.6.1 變換器中的開關(guān)元件功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFE是一種具有正向受控作用的半導(dǎo)體器件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是以金屬層?xùn)艠O隔著氧化層，原理是利用電場(chǎng)的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體效應(yīng)晶體管。由于其工作原理上是采用單極性多子導(dǎo)電，顯著地減小了開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，因此很容易達(dá)到1MHz的開關(guān)工作頻率，但是由于為了提高器件阻斷電壓，設(shè)計(jì)時(shí)必須加寬器件的漂移區(qū)，造成器件的內(nèi)阻迅速增大，通態(tài)壓降增高，通態(tài)損耗增大，所以只能應(yīng)用于

30、中小功率產(chǎn)品。絕緣柵雙極晶體管IGBT相當(dāng)于MOSFE的優(yōu)化產(chǎn)品，不僅具有功率MOSFET的高速性能，還擁有雙極的低電阻性能。其應(yīng)用范圍一般都在耐壓為600V以上、電流為10A以上、頻率為1kHz以上的區(qū)域。2.6.2 功率開關(guān)管的選擇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。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(shí)并不是超高越好，而是適可而止。由于本次課程設(shè)計(jì)中，電路圖里邊直流變換器中開關(guān)管承受的最大電壓約為400V左右，所以開關(guān)管只能用IGBT,而不適宜用功率MOSFET。另外，相對(duì)MOSFET，I

31、GBT耐壓更高，電流容量更大，開通速度比MOSFET快但關(guān)斷速度比MOSFET稍小。2.6.3 變壓器的設(shè)計(jì)傳輸功率，將電源的能量瞬時(shí)的傳輸給負(fù)載是高頻變壓器在開關(guān)電源中的主要目的，此外，變壓器還提供其它重要的功能：一通過調(diào)節(jié)初級(jí)與次級(jí)匝數(shù)比，獲得所需要的輸出電壓；二通過增加多個(gè)不同匝數(shù)的次級(jí)，便可以獲得多路輸出電壓；變壓器設(shè)計(jì)的好壞在很大程度上影響變壓器本身的發(fā)熱和效率、開關(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，工作流程是:變壓器有兩組線圈，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。次級(jí)線圈在外邊，初級(jí)線圈在里邊。當(dāng)給初級(jí)線圈輸入交流電時(shí)，變壓器鐵芯產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，此時(shí)次級(jí)線圈便能產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電

32、動(dòng)勢(shì)?；谧儔浩鞯木€圈的匝數(shù)比等于電壓比，變壓器能降壓也能升壓。如果初級(jí)線圈圈數(shù)小于次級(jí)線圈圈數(shù)，變壓器的作用便是升壓，將低電壓升為高電壓，反之亦然。由于變壓器不非理想，實(shí)際中不可避免的存在線圈電阻、漏磁通等一些電磁損耗，經(jīng)理論分析計(jì)算得到副線圈匝數(shù)，在實(shí)際上經(jīng)變壓器輸出電壓是達(dá)不到額定值。因此，在實(shí)際制作變壓器的時(shí)候，副線圈的匝數(shù)要比理論匝數(shù)多，并且在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)，還需要充分考慮從變壓器的容量和鐵芯的情況對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終經(jīng)過測(cè)試調(diào)整后確定。通過實(shí)踐設(shè)計(jì)證明：變壓器容量越大，鐵芯構(gòu)成越好，轉(zhuǎn)換效率就越高，實(shí)際匝數(shù)就越接近理論匝數(shù)。高頻變壓器是相對(duì)低頻變壓器而言，二者在基本原理上是相同的，都是

33、利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換（關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象及原理可另外參閱相關(guān)資料)，但是應(yīng)用不同。低頻變壓器主要用做交流電源，其目的是實(shí)現(xiàn)電壓升或降（即變壓）。高頻變壓器（RF Transformer) 的主要應(yīng)用則是實(shí)現(xiàn)阻抗變換、平衡與不平衡之間的轉(zhuǎn)換。高頻變壓器主要應(yīng)用的是阻抗變換的結(jié)果，相反低頻變壓器應(yīng)用的則是電壓變換的結(jié)果，應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)不同。關(guān)于平衡-不平衡變換的應(yīng)用則要從信號(hào)的相位考慮，若初級(jí)（或次級(jí)）線圈兩端信號(hào)相位相差180度，則稱為平衡信號(hào)，若相位相同則稱為不平衡信號(hào)。高頻變壓器和低頻變壓器的工作原理一樣。就是頻率不同所用的鐵芯材料不同11。低頻變壓器一般用鐵芯，高頻變壓器用鐵氧體磁芯

34、或空芯。l確定變壓器的鐵心此環(huán)節(jié)包括兩方面的確定：變壓器容量的確定和鐵心材料及尺寸的選擇。（1）變壓器容量的確定按照磁通變化會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的原理，可得出電壓的平均值和磁通峰值成正比的關(guān)系，而電流的有效值影響導(dǎo)線電阻發(fā)熱，是選擇導(dǎo)線截面積的因素，所以各繞組的電壓平均值和電流有效值之積是影響變壓器尺寸的重要參數(shù)之一。對(duì)于正弦波電壓的變壓器來說，因電壓習(xí)慣于用有效值來表示，所以各繞組的容量定義喂該繞組電壓和相應(yīng)電流有效值之積，變壓器容量為一次繞組容量和二次繞組容量的平均值。對(duì)于脈寬調(diào)制的變換器來說，電壓為正，負(fù)面積相等的準(zhǔn)方波（或方波），其電壓平均值等于電壓幅值乘以2倍占空比，即2D。（2）鐵心材料及

35、尺寸的選擇通常變換器的開關(guān)頻率在數(shù)萬赫茲及以上，變壓器常采用鐵氧體磁芯或微晶合金鐵心。鐵氧體磁芯的式樣，尺寸品種多，框架，精度，工藝問題成熟；微晶合金鐵心用于100KHz以下，制成大，小環(huán)型磁芯，與鐵氧體競(jìng)爭(zhēng)。微晶合金鐵心易制成大功率，在數(shù)千瓦及以上的大功率已顯示其優(yōu)勢(shì)。一磁通密度的選擇：涉及工作的穩(wěn)定，功率損耗，散熱，銅損，鐵損的優(yōu)化等復(fù)雜問題，要反復(fù)設(shè)計(jì)，制作才能完善。其最基本要求是：磁通密度必須小于飽和磁通密度；當(dāng)頻率達(dá)到100KHz以上時(shí)，高頻變化的磁通變化引起的鐵心功率損耗很大，發(fā)熱嚴(yán)重。為使鐵心溫升不超過60攝氏度，磁通變化應(yīng)相應(yīng)減小，常在1/32/3倍飽和磁通密度之間預(yù)選，溫升是

36、否合格，最終以實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)。要注意合閘沖擊。二鐵心的有效橫截面與窗口面積之積 是選擇鐵心的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。三各繞組匝數(shù)的確定高頻變壓器工作時(shí)的電壓、電流都不是正弦波，因此其工作狀況同工頻變壓器是很不一樣的，設(shè)計(jì)公式也不一樣。由任務(wù)書可知，輸出功率不大，可選MOSFET 作為開關(guān)器件，并選工作頻率f=50Kz，即TS=20uS。由于輸入交流電存在波動(dòng)，所以假設(shè)工頻整流后直流電壓變化范圍為245-350V，并設(shè)開關(guān)器件導(dǎo)通壓降及一次側(cè)線路壓降之和為5V，則Ui 電壓最小值Ui min為240V，最大值Uimax為345V。當(dāng)輸入電壓最小值為240V 時(shí)，占空比達(dá)到最大，為0.5，設(shè)二次側(cè)電壓幅值為U2，則

37、（21）式中：取UDF=2V，由式（51）得U2=100V，從而變比n=240/100=2.4。變壓器最大輸出功率設(shè)采用H7C1鐵氧體材料，Bm=0.3T，一、二次側(cè)繞組電流密度取為 則變壓器窗口面積W與磁芯截面積S之積應(yīng)滿足式中取窗口利用系數(shù)k=0.333。查有關(guān)磁性材料的數(shù)據(jù)手冊(cè)知，PQ40/40 的磁芯的，大于上式給出的計(jì)算值，因此可以選用PQ40/40 作為變壓器的磁芯。一次繞組匝數(shù)二次繞組匝數(shù)考慮到匝數(shù)取整數(shù)時(shí)變壓器制作要方便些，故取N1=24,N2=10。2二次側(cè)濾波電感電容的計(jì)算在二次側(cè)電感電流臨界連續(xù)時(shí)，輸出平均電流I 0等于電感電流紋波峰峰值DiL 的一半。因此有控制電路當(dāng)輸

38、出電壓48V、電流2.5A 時(shí)，RL=19.2。顯然，當(dāng)變壓器原邊電壓取最大值時(shí)占空比最小，對(duì)應(yīng)的電感取最大值。最小的占空比因此，L應(yīng)滿足可取L=470uH。設(shè)US為純直流電壓，輸出電壓紋波主要由器件的開關(guān)過程引起。橋式變換電路輸出電壓紋波峰峰值DUo 可表示為 因要求DUo 0.24，故 取C=470uF。3.控制電路設(shè)計(jì)作為高頻開關(guān)電源重要組成部分控制電路，是電源系統(tǒng)可靠工作的保證。開關(guān)電源的控制方式基本上大致分為三大類:第一種是根據(jù)脈沖寬度來調(diào)制的方式(PWM)，它主要是通過調(diào)整寬度和占空比的方法進(jìn)而達(dá)到輸出電壓的穩(wěn)定的目的。第二種是根據(jù)脈沖頻率來調(diào)制的方式(PFM)，它主要是采用控制改

39、變頻率和占空比來進(jìn)而控制輸出電壓的穩(wěn)定的目的。第三種是既控制脈沖寬度，又改變脈沖頻率的混合調(diào)制方式，即前二者兼而有之的方式，通過綜合技術(shù)來改變周期和占空比來控制輸出電壓的穩(wěn)定?；谠O(shè)計(jì)方便、成本考慮，本系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制方式。3.1 UC3842簡(jiǎn)介繼MC1394、AN5900之后，人們又開發(fā)出功能更完善的它激單端輸出驅(qū)動(dòng)集成電路。其特點(diǎn)是除內(nèi)部PWM系統(tǒng)外，還設(shè)有多路保護(hù)輸入和穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器，同時(shí)還具有小電流啟動(dòng)功能。UC3842的封裝是8腳雙列直插式。其主要由基準(zhǔn)電壓源、振蕩器、降壓器、電流測(cè)定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路

40、等構(gòu)成。3.1.1 UC3842的引腳及其功能圖31 UC3842的引腳如圖31 ：腳為內(nèi)部誤差放大器輸出端，外接阻容元件可改善誤差放大器的增益和頻率特性;腳為誤差放大器的取樣電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，而控制脈沖寬度；腳為PWM比較器的另一輸入端，當(dāng)檢測(cè)電壓超過lV時(shí)停止脈沖輸出使電源處于間歇工作狀態(tài)；腳為定時(shí)電容CT端腳為接地端。腳為推挽輸出端，驅(qū)動(dòng)能力能夠達(dá)到±1A；腳為啟動(dòng)/工作電壓輸入引腳，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW。腳為內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA的負(fù)載能力。3.1.2 UC3842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)UC38

41、42內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)見圖3-2圖3-2 UC3842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(1)、5v的基準(zhǔn)電源:內(nèi)部電源,經(jīng)衰減得到2.5v，以此作為誤差比較器的基準(zhǔn)電壓.并且該電源還可以為外部電路提供5v、50mA的直流電。(2)、振蕩器:產(chǎn)生波振蕩.接線方式為：RT接在4和8腳之間,CT接4和5之間. 頻率通過公式f=1.8/CTRT計(jì)算得到，其最大為500kHz。(3)、誤差放大器：將VFB端輸入的反饋電壓和經(jīng)5v的基準(zhǔn)電源產(chǎn)生的2.5V基準(zhǔn)電壓做比較，得到的誤差電壓COMP被用于調(diào)節(jié)脈沖寬度。COMP端接外部RC網(wǎng)絡(luò),達(dá)到改變?cè)鲆婧皖l率特性的目的。(4)、輸出電路：圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)，輸出電流達(dá)到1A，能夠直接驅(qū)動(dòng)外部

42、電路中的MOS管及雙極型晶體管。(5)、電流取樣比較器：腳ISENSE作用是檢測(cè)開關(guān)管電流，當(dāng)VISENSE檢測(cè)出大于1V時(shí)，關(guān)閉輸出脈沖，進(jìn)而使開關(guān)管關(guān)斷，這其實(shí)是一個(gè)過流保護(hù)電路。(6)、欠壓鎖定電路VVLO：開通閾值16V，關(guān)閉閾值10V，并且具有良好的滯回特性。(7)、PWM鎖存電路：保證每一個(gè)控制脈沖作用在一個(gè)脈沖周期之內(nèi)。(8)、圖騰柱輸出電路(Totem Pole)：這個(gè)名字的由來是此結(jié)構(gòu)畫出的電路圖有點(diǎn)像印第安人的圖騰柱，所以叫圖騰柱式輸出，也叫圖騰式輸出。此電路在其輸出極采用一個(gè)上電阻與一個(gè)NPN型晶體管的集電極相連，這個(gè)晶體管的發(fā)射極接下面管子的集電極同時(shí)作為輸出；下晶體管

43、的發(fā)射極接地。兩晶體管的基極分別接前級(jí)的控制。就是上下兩個(gè)輸出晶體管，從直流角度看是串聯(lián)，兩晶體管聯(lián)接處為輸出端。因此，當(dāng)上晶體管導(dǎo)通而晶體管截止，電路輸出高電平信號(hào)；而當(dāng)下晶體管導(dǎo)通上晶體管截止，電路輸出低電平信號(hào)；當(dāng)上下兩晶體管均截止，則電路輸出高阻態(tài)。在開關(guān)電源中，類似的電路常稱為“半橋電路”。3.2 UC3842的典型應(yīng)用電路3.2.1反激式開關(guān)電源反激電路中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一對(duì)相互耦合的電感。工作過程是：開關(guān)開通后，V處于斷態(tài)，初級(jí)繞組的電流線性增長，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)能量通過次級(jí)繞組和V向輸出端釋放。圖3-3 UC3

44、842組成的反激式電源圖3-3是反激式開關(guān)電源原理圖，其中的控制芯片采用UC3842。電源的輸出電壓等級(jí)有三種：5V、12V、12V。該電路變換器是一個(gè)降壓型開關(guān)電路。由單管驅(qū)動(dòng)隔離變壓器TC主繞組N1電流，C2、R3可以提供變壓器原邊泄放的通路。輸出經(jīng)整流、濾波送負(fù)載。芯片所用的電源Vcc由R2從整流后電壓提供提供。Vcc同時(shí)也作為輔助反饋繞組N3的反饋電壓。反饋比較電路信號(hào)是從輔助繞組N3經(jīng)過V1、V2、C3、C4等整流濾波后得到的Vcc分壓提取的。C6、R7構(gòu)成信號(hào)的有源濾波。開關(guān)管電流被R10取樣后，經(jīng)R9、C7濾波，送芯片ISENSE端，當(dāng)反饋信號(hào)值超過閾值1V時(shí)，確認(rèn)過載，關(guān)斷電源

45、輸出。芯片輸出部分由OUT端驅(qū)動(dòng)單MOSFET管，C8、V3對(duì)開關(guān)管有電壓鉗位作用。3.2.2 UC3842控制的同步整流電路圖34為使用反激式驅(qū)動(dòng)電路UC3842組成的5V10A開關(guān)穩(wěn)壓電源。其基本技術(shù)參數(shù)如下：輸入電壓816V，輸出電壓5V，能夠達(dá)到10A的負(fù)載電流，輸出端的脈沖紋波峰值小于80mV，當(dāng)輸入電壓、負(fù)載電流以及環(huán)境溫度在額定范圍內(nèi)變化時(shí)，其電路的輸出電壓波動(dòng)小于2%。并且在環(huán)境溫度-10+70，變換器頻率120KHz，在允許的輸入電壓范圍內(nèi)，負(fù)載電流最大時(shí)開關(guān)電源的平均效率95。圖34 基于同步整流技術(shù)的電源電路電路的工作原理主要為：當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖在Tn期間使得變換器開關(guān)管開始導(dǎo)

46、通，電感便開始存儲(chǔ)磁能。存儲(chǔ)能量正比于Tn的脈沖寬度。在驅(qū)動(dòng)脈沖Tn截止后，電路經(jīng)過設(shè)定的死區(qū)時(shí)間TD，脈沖間歇期的低電平輸出通過控制電路，使續(xù)流二極管上并聯(lián)的開關(guān)管導(dǎo)通。低內(nèi)阻的MOSFET管DS極并聯(lián)接入續(xù)流二極管，使電路等效內(nèi)阻大幅度降低，儲(chǔ)能電感能量釋放電流增大，向負(fù)載放電。設(shè)定一定長度的死區(qū)時(shí)間主要是為了避免兩只不同功能開關(guān)管形成瞬間共態(tài)導(dǎo)通，造成供電電路短路損壞開關(guān)管。由于MOSFET管無存儲(chǔ)效應(yīng)，可以將死區(qū)時(shí)間TD設(shè)置短一些，更利于在穩(wěn)壓電路的控制下大范圍改變脈寬速度，以實(shí)現(xiàn)更大的穩(wěn)壓范圍。該電路的同步整流器由四個(gè)開關(guān)管構(gòu)成。開關(guān)管VT2選用P溝道FET管IRF4905，其漏源極

47、導(dǎo)通電阻為接近20M，關(guān)斷時(shí)間能夠達(dá)到80ns。開關(guān)管VT3選用N溝道FET管IRF3205，其導(dǎo)通電阻接近8M，其漏一源極并聯(lián)接在續(xù)流二極管V2兩端。V2為反壓10V、最大電流能夠達(dá)到30A的肖特基二極管，當(dāng)負(fù)載電流最大時(shí)，其飽和壓降維持在0.5V左右。VT3導(dǎo)通后，與V2并聯(lián)，將此電壓降低達(dá)到100mV，極大的降低了開關(guān)管的損耗。為了實(shí)現(xiàn)VT2、VT3的輪流導(dǎo)通功能，在電路設(shè)計(jì)中通過雙場(chǎng)效應(yīng)管VT1組成驅(qū)動(dòng)脈沖相位分離電路，而其VT1內(nèi)部由P溝道和N溝道FET對(duì)管組成。工作原理為:當(dāng)IC1腳輸出驅(qū)動(dòng)脈沖為高電平時(shí)，VT1內(nèi)部P溝道FET管截止，N溝道FET管導(dǎo)通，VT2柵極通過R7、VT1

48、腳和腳得到電壓，VT2導(dǎo)通，輸入電壓通過VT2源一漏極加到L2左端，開始將電源能來轉(zhuǎn)換為L2存儲(chǔ)的磁能，同時(shí)向負(fù)載供電。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖達(dá)到截止點(diǎn)時(shí)，Cl2充電電壓達(dá)到最大值。在VT2導(dǎo)通的同時(shí)，VT1導(dǎo)通，其腳和腳將VT3柵源極短路，使VT3截止。在L2存儲(chǔ)能量期間，VT2便會(huì)反向截止。在驅(qū)動(dòng)脈沖的截止期，IC1腳一直輸出低電平信號(hào)，VT1內(nèi)部P溝道FET管導(dǎo)通，將VT2的柵源極短路。此時(shí)VT1的N溝道FET管截止。使VT2也截止，L2開始釋放之前存儲(chǔ)的磁場(chǎng)能量，V2正向?qū)?，VT1腳漏極輸出高電平經(jīng)過R7，使VT3導(dǎo)通，其漏源極低內(nèi)阻并聯(lián)在續(xù)流二極管V2兩端，使L2的釋放電流逐漸增大。此部分電路

49、中，利用MOS FET管的快速開關(guān)特性對(duì)VT2、VT3的導(dǎo)通截止進(jìn)行控制，使VT2、VT3開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。由于L2在磁-電的存儲(chǔ)釋放過程中難免形成開關(guān)脈沖紋波，因此電路中濾波電容C12為6只100F的電容并聯(lián)，以有效地降低電解電容的分布電感，使其高次諧波的濾波性能更好。紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))4.利用UC3842設(shè)計(jì)小功率電源4.1 電源設(shè)計(jì)指標(biāo)小型電源輸入、輸出參數(shù)如下：輸入電壓：AC 110/220V；輸入電壓變動(dòng)范圍：90240V；輸入頻率：50/60Hz；輸出電壓：12V；輸出電流：2.5A。控制電路形式為反激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關(guān)頻率的選擇決定了變換

50、器的特性。開關(guān)頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關(guān)損耗、門極驅(qū)動(dòng)損耗、輸出整流管的損耗會(huì)越來越突出，而且頻率越高，對(duì)磁性材料的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)的要求會(huì)越苛刻。另外高頻下線路的寄生參數(shù)對(duì)線路的影響程度難以預(yù)料，整個(gè)電路的穩(wěn)定性、運(yùn)行特性以及系統(tǒng)的調(diào)試會(huì)比較困難。在本電源中，選定工作頻率為50kHz。變壓器和輸出電感的設(shè)計(jì)依據(jù)UC3842應(yīng)用方式，選定定時(shí)電阻RT1.8k，定時(shí)電容CT10F。確定開關(guān)頻率f85kHz，周期T11.8s。設(shè)計(jì)單端控制開關(guān)電源時(shí)，一般占空比D最大不超過0.5，這里選擇D0.5，則： (4-1)根據(jù)電源規(guī)格、輸出功率、開關(guān)頻

51、率選擇PQ26/25磁芯，磁芯截面積S1.13cm2，磁路有效長度L6.4cm，飽和磁通密度BS0.4T。取變壓器最大工作磁感應(yīng)強(qiáng)度BmaxBS/30.133T，則電感系數(shù)A為： (4-2)變壓器原邊線圈匝數(shù)N1為： (4-3)式中，UI最小直流輸入電壓。交流輸入電壓的最小值約為90V，UI90×2127(V)，得出N149.9匝，取50匝。原邊線圈電感LAN1211.1(mH)。副邊線圈匝數(shù)為： (4-4)式中：UDF整流二極管VDl上的壓降； UL輸出電感L上的壓降。取UDF+UL0.7V，代入式(6-4)，得N210匝。副邊線圈電感為： (4-5)開關(guān)管斷開時(shí)，N1兩端將會(huì)產(chǎn)生

52、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為了保證開關(guān)管正常工作，將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)限制到e=300V。反饋電線圈向UC3842提供U12V的工作電壓，按電容C1上的電壓UC16V計(jì)算，以保證有足夠的供電電壓給UC3842。由N3(UC /e)N1可得N32.67匝，取3匝。變壓器副邊電流為矩形波，其有效值為： (4-6)導(dǎo)線電流密度取4A/mm2，所需繞組導(dǎo)線截面積為1.77/40.44(mm2)。同樣可選擇原邊繞組導(dǎo)線，原邊電流有效值為： (4-7)所需繞組導(dǎo)線截面積為0.354/40.0885mm2，選用截面積為0.09621mm2的導(dǎo)線(0.41mm)。取輸出電感的電流變化量IL0.2IO0.5A，則輸出電感為： (4-

53、8)式中：U2副邊線圈最小電壓。計(jì)算得： (4-9)取UDF0.5V，UO3V，代入式(6-8)可得L140H。根據(jù)輸出電感上的電流ILIO，所需繞組導(dǎo)線截面積應(yīng)為2.5/40.625mm2，選擇截面積為0.6362mm2導(dǎo)線(0.96mm)。4.2啟動(dòng)電路圖41輸入220v交流電，經(jīng)過C1、 L、 C2進(jìn)行低通濾波濾波后的交流電壓經(jīng)D1D4橋式整流以及電解電容C1、C2濾波后變成3l0V的脈動(dòng)直流電壓，此電壓經(jīng)通過電阻R18分壓給uc3842提供啟動(dòng)電壓，當(dāng)電壓達(dá)到16v時(shí)達(dá)到芯片的啟動(dòng)電壓，UC3842開始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖， uc3842的啟動(dòng)電壓大于16 V，啟動(dòng)電流僅1 mA即可進(jìn)入

54、工作狀態(tài)。處于正常工作狀態(tài)時(shí)，工作電壓在1034 V之間，負(fù)載電流為15 mA。超出此限制，開關(guān)電源呈欠電壓或過電壓保護(hù)狀態(tài)，無驅(qū)動(dòng)脈沖輸出。圖4-1高頻濾波整流電路4.3 PWM脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路圖42 PWM脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路圖42由分壓電阻R18提供分得的電壓接入U(xiǎn)C3842的（VCC）管腳，uc3842啟動(dòng)工作，由端（output）輸出推動(dòng)開關(guān)管工作，輸出信號(hào)為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間，場(chǎng)效應(yīng)管正向?qū)?，電流流過變壓器原邊，變壓器開始儲(chǔ)存能量。根據(jù)同名端標(biāo)識(shí)情況，此時(shí)變壓器各路副邊不會(huì)輸出能量。當(dāng)腳輸出的高電平脈沖結(jié)束時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管截止，此時(shí)變壓器原邊為了維持電流不變，產(chǎn)生下正上負(fù)的感生

55、電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)副邊各路二極管導(dǎo)通，便開始向外輸出能量。同時(shí)反饋線圈向UC3842提供工作電壓。UC3842內(nèi)部設(shè)有欠壓鎖定電路，其開啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V，電源電壓接通之后，當(dāng)端電壓升至16V時(shí)UC3842開始工作，啟動(dòng)正常工作后，它的消耗電流約為15mA。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。如圖43所示，如果由于某種原因，輸出端短路造成電路過流，此時(shí)開關(guān)管的漏極電流大幅度增大，從而R6兩端的電壓上升， UC3842的腳3上的電壓也上升，當(dāng)該腳的電壓超過正常值0.3V達(dá)到1V(即電流超過15A)時(shí)，UC3842的PWM比較器輸出高電平信號(hào)，激勵(lì)PWM