基于UC3844的多輸出反激變換器的研究設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： 基于UC3844的多輸出反激變換器的研究設(shè)計(jì) 院： 電氣信息學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)：1002學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 李祥來(lái) 完成日期： 2014年5月26日 誠(chéng) 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論

2、文）題目： 基于UC3844的多輸出反激變換器的研究設(shè)計(jì) 姓名系別 電氣信息學(xué)院 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 1002學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師 李祥來(lái) 職稱 助教 教研室主任 謝衛(wèi)才 一、 本任務(wù)及要求：隨著工農(nóng)業(yè)中電機(jī)應(yīng)用的普及，有著良好的調(diào)速性能的通用變頻器應(yīng)用范圍廣、需求量大，這就為研究通用變頻器的模塊化、系統(tǒng)化提供了很好的前景。變頻器中的輔助電源是首先要解決的問(wèn)題。研究設(shè)計(jì)基于UC3844專用PWM發(fā)生芯片，采用反激變換器結(jié)構(gòu)的高壓直流（DC 350V-700V）輸入多路（5路：24V/200mA；±15V/200mA；5V/1A）隔離輸出電源。設(shè)計(jì)完成的該系統(tǒng)應(yīng)符合各項(xiàng)行業(yè)規(guī)定。設(shè)

3、計(jì)的主要內(nèi)容：1、 設(shè)計(jì)完善的硬件電路2、 元器件有關(guān)參數(shù)計(jì)算及選型3、 完成樣機(jī)制作并進(jìn)行調(diào)試4、 完成設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間：1月12日-1月18日 查閱資料、撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 2月23日-3月05日 查閱資料、撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 3月06日-3月15日 畢業(yè)實(shí)習(xí)、撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。 3月16日-4月22日 主要完成系統(tǒng)軟硬件構(gòu)建的初步設(shè)計(jì)。 4月23日-5月10日 修改系統(tǒng)硬件構(gòu)建設(shè)計(jì)。 5月11日-5月20日 完成系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)與元器件計(jì)算。 5月21日-5月25日 完成工藝設(shè)計(jì)。 5月26日-6月01日 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）。 6月02日-6

4、月06日 修改、裝訂畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、指導(dǎo)教師評(píng)閱。 6月07日-6月09日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯（公開(kāi)答辯、分組答辯）。 基于UC3844的多輸出反激變換器的研究設(shè)計(jì)摘要：隨著工農(nóng)業(yè)中電機(jī)應(yīng)用的普及，有著良好的調(diào)速性能的通用變頻器應(yīng)用范圍廣、需求量大，變頻器中的輔助電源是首先要解決的問(wèn)題,其中運(yùn)用UC3844的反激變換器的開(kāi)關(guān)電源有著許多的優(yōu)點(diǎn)。本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)通用變頻器的多路輸出的反激式開(kāi)關(guān)電源，電源取高壓直流（DC 350V-700V）。要求基于UC3844專用PWM發(fā)生芯片，采用反激變換器結(jié)構(gòu)的高壓直流（DC 350V-700V）輸入多路（5路：24V/200mA；±15V/200mA

5、；5V/1A）隔離輸出。設(shè)計(jì)完成的該系統(tǒng)應(yīng)符合各項(xiàng)行業(yè)規(guī)定。關(guān)鍵字：開(kāi)關(guān)電源；UC3844；反激變換器 Design of mult-output and fly-back converter based on UC3844Abstract: With the popularity of motor used in industry and agriculture, has a good speed regulating performance of general inverter application range, high demand, the auxiliary power inv

6、erter is the first important problem, which use UC3844 flyback switching power supply has many advantages.This topic is to design a general inverter multiplexed output of the flyback type switch power supply, power supply from high voltage direct current (DC 350 v - 700 - v). Requirements based on U

7、C3844 dedicated PWM chip, adopt the structure of the flyback high voltage direct current (DC 350 v - 700 - v) input multiplexer (24 v / 5:200 ma, + 15 v / 200 ma; 5 v / 1 a) isolation of the output. Design of the system should comply with the regulations of the industry.Keywords:switching power ;UC3

8、844;fly-back converter目 錄摘要IABSTRACTII前言1第一章緒論21.1通用變頻器的介紹21.2開(kāi)關(guān)電源21.2.1變頻器的輔助電源31.2.2基于UC3844的反激變換器的開(kāi)關(guān)電源31.3課題來(lái)源41.4課題主要研究?jī)?nèi)容4第二章 主電路模塊設(shè)計(jì)62.1 主電路拓?fù)?2.2直流-直流變換器（直流輸入開(kāi)關(guān)電源）72.2.1反激變換器（反激式開(kāi)關(guān)電源）72.2.2反激變換器的斷續(xù)模式92.2.3反激變換器的連續(xù)模式92.2.4反激變換器的臨界模式92.3PWM控制102.4 整流電路設(shè)計(jì)112.5濾波穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)12第三章 器件介紹163.1 UC3844芯片的簡(jiǎn)介1

9、63.2二極管器件的選擇183.2.1 電力二極管183.2.2 快恢復(fù)二極管203.3開(kāi)關(guān)功率管的介紹和選擇203.4變壓器的介紹和設(shè)計(jì)213.4.1計(jì)算一次繞組參數(shù)223.4.2 計(jì)算磁芯參數(shù)223.4.3 計(jì)算變壓器有效體積233.4.4 確定一次繞組匝數(shù)N1243.4.5 確定自饋繞組N2和二次繞組N3 的匝數(shù)243.4.6 計(jì)算空氣氣隙25第四章 控制電路的設(shè)計(jì)274.1 變壓器的RCD箝位電路設(shè)計(jì)274.2 開(kāi)關(guān)管緩沖電路的設(shè)計(jì)284.3 電壓反饋電路294.4 電流反饋電路304.5 啟動(dòng)電路30總結(jié)33參考文獻(xiàn)34致謝36附錄37前言隨著工農(nóng)業(yè)中電機(jī)應(yīng)用的普及，有著良好的調(diào)速性

10、能的通用變頻器應(yīng)用范圍廣、需求量大，這就為研究通用變頻器的模塊化、系統(tǒng)化提供了很好的前景。變頻器中的輔助電源是首先要解決的問(wèn)題?，F(xiàn)有的電源主要由線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類組成。線性穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好、輸出電壓精度高、輸出紋波電壓小。不足之處是要求采用工頻變壓器和濾波器,其體積和重量都很大,并且調(diào)整管的功耗較大,散熱難,使電源的效率大大降低,一般情況均不會(huì)超過(guò)50%。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展開(kāi)關(guān)電源也進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的階段，具體的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下幾個(gè)方面：1.高頻化，2.數(shù)字化，3.模塊化，4.軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，5.非隔離DC-DC技術(shù)，6.有源功率因數(shù)校正技術(shù)，在建設(shè)資源節(jié)約型

11、和環(huán)境友好型社會(huì)的背景下，開(kāi)關(guān)電源因?yàn)榫哂邪踩h(huán)保.高效節(jié)能和短小輕薄等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為本學(xué)科一個(gè)主要的研究重點(diǎn).電源是現(xiàn)代通訊，航空航天，生物技術(shù)，計(jì)算機(jī)和變頻器等高科技領(lǐng)域內(nèi)的動(dòng)力支撐。電源產(chǎn)業(yè)正成為電子制造業(yè)的焦點(diǎn)。當(dāng)今開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的四大趨勢(shì)為：非隔離DC/DC計(jì)算迅速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源吹響數(shù)字化號(hào)角，初級(jí)PWM控制不斷優(yōu)化，同步整流技術(shù)實(shí)現(xiàn)。是國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的一種電流控制型脈寬調(diào)制器。這里說(shuō)的電流型脈寬調(diào)制器，其原理是按反饋電流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。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，從而調(diào)節(jié)占空比，使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。UC

12、3844的結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載調(diào)整率、電壓調(diào)整率、和瞬態(tài)的響應(yīng)特性都有很大提高，是目前比較理想、應(yīng)用比較廣泛的新型控制器。本課題主電路部分為直流輸入的濾波電路，反激變換器，UC3844芯片的控制系統(tǒng)，整流濾波穩(wěn)壓電路等的設(shè)計(jì)以及觸發(fā)電路設(shè)計(jì)并對(duì)所用的器件進(jìn)行了介紹。第一章 緒論1.1 通用變頻器的介紹能夠適用于所有負(fù)載的變頻器，就是通用型變頻器。電力電子器件的自關(guān)斷化、模塊化，變流電路開(kāi)關(guān)模式的高頻化和控制手段的全數(shù)字化促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化、多功能化、高性能化。尤其是控制手段的全數(shù)字化，利用了微型計(jì)算機(jī)的巨大的信息處理能力，其軟件功能不斷強(qiáng)化，使變頻裝

13、置的靈活性和適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。目前中小容量的一般用途的變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化。采用大功率自關(guān)斷開(kāi)關(guān)器件（GTO、BJT、IGBT）作為主開(kāi)關(guān)器件的正弦脈寬調(diào)制式（SPWM）變頻器，已成為通用變頻器的主流。以開(kāi)關(guān)電源為變頻器的輔助電源的設(shè)計(jì)方案得到廣泛的使用，所以對(duì)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)也成為了變頻器設(shè)計(jì)的重要部分。1.2 開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(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。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的

14、電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。電源是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分,其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。開(kāi)關(guān)電源的基本原理框圖如下：圖1.1 開(kāi)關(guān)電源基本原理框圖目前,常用的直流穩(wěn)壓電源分為線性電源和開(kāi)關(guān)電源,由于開(kāi)關(guān)電源在體積、重量、用銅用鐵及能耗等方面都比線性電源有顯著減少,而且對(duì)整機(jī)多項(xiàng)指標(biāo)有良好影響,因此,廣泛應(yīng)用于郵電通信、軍事裝備、交通設(shè)施、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備、家用電器等領(lǐng)域,正朝高功率密度、高變換效率、高可靠性、無(wú)污染的方向發(fā)展。所以,尋求高性能的開(kāi)關(guān)電源是電力電子技術(shù)重要的研究?jī)?nèi)容。1.2.1 變頻器的輔助電源變頻器是應(yīng)用

15、變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。變頻器朝著小型化和低成本化方向發(fā)展，加速了電源向輕、薄、小和高效等方向發(fā)展。傳統(tǒng)的晶體管穩(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)壓電源技術(shù)比較成熟，已開(kāi)發(fā)出大量集成化

16、的穩(wěn)壓電源模塊，這此類電源的優(yōu)點(diǎn)是：穩(wěn)定性能好、輸出紋波電壓小、使用可靠等，但這類電源有致命的缺點(diǎn)是體積大，因?yàn)樗ㄐ枰恐氐墓ゎl變壓器，體積和重量都很大的濾波器。為了符合變頻調(diào)速器的小型化輕型化的發(fā)展，電源技術(shù)工程師開(kāi)始研發(fā)新的電源，開(kāi)關(guān)電源因其特有的優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注，而且到目前為止已經(jīng)成功應(yīng)用到了變頻器設(shè)備中。1.2.2 基于UC3844的反激變換器的開(kāi)關(guān)電源UC3844是國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的一種電流控制型脈寬調(diào)制器。這里說(shuō)的電流型脈寬調(diào)制器，其原理是按反饋電流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。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，從而調(diào)節(jié)占空比，使輸出的電感峰值電流

17、跟隨誤差電壓變化而變化。UC3844的結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載調(diào)整率、電壓調(diào)整率、和瞬態(tài)的響應(yīng)特性都有很大提高，是目前比較理想、應(yīng)用比較廣泛的新型控制器。在DC/DC變換器中由于反激變換器適用于升降范圍寬，輸入輸出間需要電氣隔離的場(chǎng)所，而且反激變換器具有可靠性高，電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，輸入輸出電氣隔離，升降范圍寬，易于多輸出等優(yōu)點(diǎn)，因此反激變換器是中小功率開(kāi)關(guān)電源理想的電路拓?fù)?。根?jù)變壓器磁通的連續(xù)性將反激變換器分成電流連續(xù)模式（CCM）,電流臨界模式和電流斷續(xù)模式（DCM）三種工作模式。目前反激變換器的箝位電路主要有：有損RCD箝位電路，雙二極管,雙晶體管箝位電路

18、，LCD箝位電路和有源箝位電路。基于UC3844的反激變換器的開(kāi)關(guān)電源現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于通用變頻器的輔助電源設(shè)計(jì)中并取得了很好的效果，極大的縮小了變頻器的總體體積，簡(jiǎn)化了主電路的設(shè)計(jì)從而降低了成本，發(fā)展前景廣闊。1.3 課題來(lái)源變頻器已應(yīng)用于各行各業(yè)多種設(shè)備,并成為當(dāng)今節(jié)電,改造傳統(tǒng)工業(yè),改善工藝流程,提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平,提高產(chǎn)品質(zhì)量,改善環(huán)境主要技術(shù)之一。變頻器技術(shù)是一種綠色技術(shù),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中普遍需要新技術(shù),也是國(guó)際上技術(shù)更新?lián)Q代最快領(lǐng)域之一。在我國(guó)60%的發(fā)電是通過(guò)電動(dòng)機(jī)消耗掉的，因此調(diào)速傳動(dòng)是一個(gè)重要行業(yè)，一直得到國(guó)家重視，目前己有一定規(guī)模。三相交流異步電動(dòng)機(jī)，由于轉(zhuǎn)子側(cè)的電流

19、不從外部引入，而由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，故而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、體積小、重量輕、價(jià)格低廉、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)問(wèn)世，就備受人們的青睞。與其他電動(dòng)機(jī)相比，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的占有率一直處于絕對(duì)領(lǐng)先的地位。另一方面，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)調(diào)速的要求越來(lái)越高，而異步電動(dòng)機(jī)在調(diào)速方面一直處于性能不佳的狀態(tài)。然而，變頻技術(shù)的出現(xiàn)改善了交流電機(jī)的調(diào)速性能。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，諸多新型電機(jī)控制技術(shù)不斷被提出，使變頻調(diào)速能很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的調(diào)速。本課題是針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的通用變頻器內(nèi)部電源的使用需求提出的。隨著工農(nóng)業(yè)中電機(jī)應(yīng)用的普及，有著良好的調(diào)速性能的通用變頻器應(yīng)用范

20、圍廣、需 求量大，這就為研究通用變頻器的模塊化、系統(tǒng)化提供了很好的前景。其中變頻器中的輔助電源是首先要解決的問(wèn)題。1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容 本論文的開(kāi)關(guān)電源研究?jī)?nèi)容是：利用UC3844芯片設(shè)計(jì)一個(gè)通用變頻器的內(nèi)部輔助電源，研究設(shè)計(jì)基于UC3844專用PWM發(fā)生芯片，采用反激變換器結(jié)構(gòu)的高壓直流（DC 350V-700V）輸入多路（5路：24V/200mA；±15V/200mA；5V/1A）隔離輸出電源。設(shè)計(jì)完成的該系統(tǒng)應(yīng)符合各項(xiàng)行業(yè)規(guī)定。設(shè)計(jì)完善的硬件電路元器件，有關(guān)參數(shù)計(jì)算及選型和完成樣機(jī)制作并進(jìn)行調(diào)試。要求：完成樣機(jī)制作并進(jìn)行調(diào)試，要求輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好，輸出電壓穩(wěn)定設(shè)計(jì)的主要內(nèi)

21、容： 1、多路輸出之間無(wú)電磁干擾；2、不論負(fù)載如何變化，各路輸出的電壓都要穩(wěn)定，不能有大的波動(dòng)；3、整個(gè)開(kāi)關(guān)電源不能發(fā)射出過(guò)大的干擾信號(hào)，避免影響變頻器的正常工作；4、要求其體積盡可能小，成本低廉，維修容易。第二章 主電路模塊設(shè)計(jì)2.1 主電路拓?fù)浔菊n題的基于UC3844的多輸出的反激變換器的開(kāi)關(guān)電源的研究設(shè)計(jì)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括基于UC3844的PWM控制系統(tǒng)部分，反激變換器部分和整流濾波穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)部分。圖2.1 主電路圖2.2 直流-直流變換器（直流輸入開(kāi)關(guān)電源）現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源有兩種：一種是直流開(kāi)關(guān)電源；另一種是交流開(kāi)關(guān)電源。本課題中輸入為350V-700V的直流電，而要求輸出為多組的直流

22、輸出，本課題主要介紹直流開(kāi)關(guān)電源。直流-直流變換器主要應(yīng)用在可調(diào)的直流電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中一般不加隔離變壓器，而開(kāi)關(guān)模式的直流電源通常需要加入隔離變壓器，直流開(kāi)關(guān)電源通常需要滿足下面的條件：1 但輸入電壓和負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓必須能在容差范圍內(nèi)保持不變或者輸出電壓可調(diào)。2 輸入與輸出之間有電氣隔離3 某些場(chǎng)合可能需要多路輸出電壓，有些場(chǎng)合要求各輸出間也要電氣隔離。除了交流輸入的開(kāi)關(guān)電源之外，很多開(kāi)關(guān)電源的輸入為直流，來(lái)自電池或者另一個(gè)開(kāi)關(guān)電源的輸出，這樣的開(kāi)關(guān)電源被稱為直流-直流變換器。直流-直流變換器分為隔離型和非隔離型兩類，隔離型多采用反激，正激，半橋等隔離型電路，而

23、非隔離型采用buck,boost,buck-boost等電路。非隔離型的直流變換器輸出電壓往往較低，經(jīng)常采用buck電路結(jié)構(gòu)，但是采用的二極管為MOSFET，利用其低導(dǎo)通電阻的特點(diǎn)來(lái)降低電路中的通態(tài)損耗，器原理類似同步整流電流。輸入交流電經(jīng)二極管整流器整流成不可調(diào)的直流電壓，在輸入處用一個(gè)抑制電磁干擾的濾波器來(lái)避免電磁干擾，帶電氣隔離的直流-直流變換器把固定的直流電經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制變換成高頻脈沖電壓，然后經(jīng)過(guò)隔離變壓器的副邊的整流和濾波電路得到所需的直流電壓，由PWM控制器驅(qū)動(dòng)直流-直流變換器的開(kāi)關(guān)管，再通過(guò)反饋控制的到要求的直流輸出，反饋控制電路的電氣隔離也可以通過(guò)變壓器或者光電耦合器實(shí)現(xiàn)。2.

24、2.1反激變換器（反激式開(kāi)關(guān)電源）在DC/DC變換器中由于反激變換器適用于升降范圍寬，輸入輸出間需要電氣隔離的場(chǎng)所，而且反激變換器具有可靠性高，電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，輸入輸出電氣隔離，升降范圍寬，易于多輸出等優(yōu)點(diǎn)，因此反激變換器是中小功率開(kāi)關(guān)電源理想的電路拓?fù)?。反激變換器是輸出與輸入隔離的最簡(jiǎn)單的變換器。輸出濾波僅需要一個(gè)濾波電容，不需要體積、重量較大的電感，較低的成本。尤其在高壓輸出時(shí)，避免高壓電感和高壓續(xù)流二極管。反激變換器中隔離變壓器起著電感和變壓器的雙重作用,變壓器磁芯處于直流偏磁狀態(tài),為防止磁芯飽和,需要較大氣隙,因此漏感較大,電感值相對(duì)較低。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí),由漏感儲(chǔ)能引起的電流突變引

25、起很高的關(guān)斷電壓尖峰,功率管導(dǎo)通時(shí),電感電流變化率大,電流峰值大,CCM模式整流二極管反向恢復(fù)引起功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)高的電流尖峰。因此,必須用箝位電路來(lái)限制反激變換器功率開(kāi)關(guān)電壓、電流應(yīng)力。目前反激變換器的箝位電路主要有：有損RCD箝位電路，雙二極管,雙晶體管箝位電路，LCD箝位電路和有源箝位電路。圖2.2反激變換器電路拓?fù)鋱D在開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通時(shí)間，輸入電壓Ui加在變壓器T初級(jí)，同名端“*”相對(duì)異名端為負(fù)，次級(jí)二極管D反偏截止。初級(jí)電流線性上升（線性電感），變壓器作為電感運(yùn)行: 2.1即 2.2或 2.3當(dāng)功率管關(guān)斷時(shí)，變壓器所有線圈感應(yīng)電勢(shì)“*”為正，次級(jí)二極管D正偏導(dǎo)通，磁芯磁通不能突變，磁勢(shì)不變

26、，滿足以下關(guān)系，作為變壓器運(yùn)行： 2.4當(dāng)i1下降到零，i2達(dá)到最大，然后將導(dǎo)通期間存儲(chǔ)在磁場(chǎng)能量傳輸?shù)截?fù)載，次級(jí)感應(yīng)電勢(shì) 2.5則次級(jí)電流線性下降 2.6單端反激式功率變換器就是電隔離的BUCK-BOOST功率變換器，其中變壓器起著電感和變壓器雙重功效，根據(jù)變壓器磁通的連續(xù)性將反激變換器分成電流連續(xù)模式（CCM）,電流臨界模式和電流斷續(xù)模式（DCM）三種工作模式。反激式變換器工作原理，當(dāng)加到原邊主功率開(kāi)關(guān)管的激勵(lì)脈沖為高電平使MOSFET、開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，整流后的直流電壓加在原邊繞組兩端，此時(shí)因副邊繞組相位是上負(fù)下正，使整流二極管反向偏置而截止，磁能就儲(chǔ)存在高頻變壓器的原邊電感線圈中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈

27、沖為低電平使MOSFET開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，原邊繞組兩端電壓極性反向，使副邊繞組相位變?yōu)樯险仑?fù)，則整流二極管正向偏置而導(dǎo)通，此后儲(chǔ)存在變壓器中的磁能向負(fù)載傳遞釋放2.2.2反激變換器的斷續(xù)模式在功率開(kāi)關(guān)S再次導(dǎo)通前，次級(jí)電流下降到零的工作模式稱為斷續(xù)模式.電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，輸出電壓穩(wěn)定U0。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（Ton) 時(shí)，次級(jí)二極管截止，有 2.7或 2.8在導(dǎo)通期間，初級(jí)存儲(chǔ)的能量： 2.9穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入功率為： 2.10 2.11截止時(shí)，次級(jí)電流以斜率Uo/L2下降，在TR(<Tof )下降到零，得到輸出功率為 2.122.2.3反激變換器的連續(xù)模式電流連續(xù)模式下副邊二極管正在輸出電流時(shí)，新的一

28、個(gè)開(kāi)關(guān)周期就開(kāi)始了。由于原邊開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)副邊二極管被迫關(guān)斷，這種情況下輸出二極管的開(kāi)關(guān)損耗會(huì)明顯增加。這對(duì)輸出二極管的反向恢復(fù)特性要求也更高了。鑒于這個(gè)原因，只有輸出電壓較低時(shí)（3.3V、5V），開(kāi)關(guān)損耗比重較小，將選用連續(xù)電流模式。而輸出電壓較高時(shí)（48V以上），開(kāi)關(guān)損耗比重較大，則通常采用非連續(xù)電流模式。2.2.4反激變換器的臨界模式電流臨界連續(xù)模式介于電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式之間,它同時(shí)滿足連續(xù)模式的電壓電流特性和電流斷續(xù)模式下的電壓電流特性。本課題主要是研究設(shè)計(jì)電流斷續(xù)模式下的反激變換器，對(duì)變壓器的繞組，匝數(shù)和空氣氣隙等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)以達(dá)到本課題研究?jī)?nèi)容的要求。2.3 PWM控制PWM

29、（Pulse Width Modulation）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)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。 UC3844是電流型PWM控制芯片，PWM器件是根據(jù)輸出反饋,調(diào)節(jié)脈沖方波的占空比,以此來(lái)驅(qū)動(dòng)功率器件、高頻變壓器、整流、濾波等電路,從而得到穩(wěn)定的直流輸出電壓,PWM器件在開(kāi)關(guān)電源中完成脈寬調(diào)制作用,大多數(shù)PWM器件還具有工作電壓的滯回、軟啟動(dòng)、快速關(guān)閉、電流限制等輔助功能,只需外接少數(shù)阻容元件、分立器件和輸出高頻變壓器即可實(shí)現(xiàn)性能比較理想的開(kāi)關(guān)電源.電壓型PWM控制系統(tǒng)框圖如圖所示。電源輸出反饋電壓Uf與基準(zhǔn)電壓Ug比較放大得到誤差

30、電壓Ue,該誤差電壓再與鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較,產(chǎn)生占空比變化的矩形波驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)屬于典型的單閉環(huán)系統(tǒng),缺點(diǎn)是控制過(guò)程中主電路的電流沒(méi)有參入輸出控制。由于電感的作用,電流滯后于電壓的變化,因而系統(tǒng)響應(yīng)速度慢,穩(wěn)定性差。電流型PWM控制系統(tǒng)分析:圖2.3 電流型PWM控制系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)框圖如圖2-3所示,該系統(tǒng)采用電流電壓雙閉環(huán)串級(jí)控制結(jié)構(gòu),內(nèi)環(huán)是電流環(huán),外環(huán)是電壓環(huán),控制原理是:給定的電壓Ug與從輸出反饋回的電壓Ur進(jìn)行比較,得到的電壓誤差經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器輸出作為另一個(gè)給定的電壓信號(hào)Ue,該信號(hào)與經(jīng)電阻采樣反映電流變化的信號(hào)Us進(jìn)行比較,輸出一個(gè)占空比可調(diào)節(jié)的PWM脈沖信號(hào),

31、從而使得信號(hào)Vo保持不變。電壓控制器的輸出信號(hào)作為電流環(huán)的參考信號(hào)，給這一信號(hào)設(shè)置限幅，就可以限制電路的最大電流，達(dá)到短路和過(guò)載保護(hù)的目地，還可以實(shí)現(xiàn)恒流控制，解決了單一的只有電壓模型控制的出現(xiàn)的缺點(diǎn)。電流型PWM控制的優(yōu)點(diǎn)如下: 1 電壓調(diào)整率好。輸入電壓的變化立即引起電感電流的變化,電感電流的變化立即反映到電流控制回路而被抑制,不像電壓控制要經(jīng)過(guò)輸出電壓反饋到誤差放大器,然后再調(diào)節(jié)的復(fù)雜過(guò)程,所以響應(yīng)快。如果輸入電壓的變化是持續(xù)的,電壓反饋環(huán)也起作用,因而可以達(dá)到較高的線形調(diào)整率。 2 負(fù)載調(diào)整率好。由于電壓誤差放大器可專門(mén)用于控制占空比,以適應(yīng)負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化,因而可大大改善

32、負(fù)載調(diào)整率。3 系統(tǒng)穩(wěn)定性好。從控制理論的角度講,電壓控制單閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)條件的二階穩(wěn)定系統(tǒng)。而電流控制雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)條件的一階穩(wěn)定系統(tǒng),系統(tǒng)穩(wěn)定性好。2.4 整流電路設(shè)計(jì)電力電子技術(shù)主要是一門(mén)研究電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)的學(xué)科，其中變流技術(shù)包括很多方面，有直流-直流，直流-交流，交流-交流和交流-直流的變流技術(shù)，這些變流技術(shù)是電力電子的核心。其中整流技術(shù)是一種交流-直流變流技術(shù)，交流-直流變流技術(shù)一般可以采用多種方案實(shí)現(xiàn)。下圖為一個(gè)典型的單相半波可控整流電路： 圖2.4 整流電路圖這是一個(gè)帶電阻負(fù)載的整流電路，其中的變壓器起變換電壓和隔離的作用，IGBT是一個(gè)典型的全控型電力電子

33、器件，是整流電路的核心器件，變壓原邊輸入的是交流電，當(dāng)晶閘管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電路中無(wú)電流通過(guò)，電壓U2全部加在晶閘管兩端，如果在U2正半周晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓期間時(shí)給晶閘管的門(mén)極加上觸發(fā)脈沖晶閘管導(dǎo)通，可以忽略晶閘管的管壓降，此時(shí)U2的電壓全部加在負(fù)載電阻上。當(dāng)U1輸入翻轉(zhuǎn)到達(dá)負(fù)半周時(shí)，經(jīng)過(guò)變壓器的變壓的U2加在晶閘管上的電壓為反向電壓，晶閘管的關(guān)斷，負(fù)載無(wú)電流輸出，等U1的再次翻轉(zhuǎn)到正半周時(shí)晶閘管再次導(dǎo)通負(fù)載有正向電流流過(guò)，這樣重復(fù)，負(fù)載上的電壓電流總是正向的，因此輸出的是直流電，整流電路就是把交流電變換為直流電，這就是整流電路的基本原理。本課題中，經(jīng)過(guò)PWM控制MOSFET管導(dǎo)通和關(guān)

34、斷反激變換器的變壓器副邊相當(dāng)于是交流輸出，課題需要的是穩(wěn)定的直流輸出，所以可以運(yùn)用整流的變流技術(shù)對(duì)其進(jìn)行整流。和上面的單相半波全控整流電路具有很多共同點(diǎn)，在本課題中我們采用快恢復(fù)二極管對(duì)期進(jìn)行整流，電路圖如下：圖 2.5 整流電路 根據(jù)反激式變換器工作原理，當(dāng)加到原邊主功率開(kāi)關(guān)管的激勵(lì)脈沖為高電平使MOSFET、開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，整流后的直流電壓加在原邊繞組兩端，此時(shí)因副邊繞組相位是上負(fù)下正，使整流二極管反向偏置而截止，負(fù)載端就沒(méi)有電流流過(guò)，磁能就儲(chǔ)存在高頻變壓器的原邊電感線圈中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖為低電平使MOSFET開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，原邊繞組兩端電壓極性反向，使副邊繞組相位變?yōu)樯险仑?fù)，則整流二極管正向偏

35、置而導(dǎo)通，此后儲(chǔ)存在變壓器中的磁能向負(fù)載傳遞釋放，此時(shí)負(fù)載有正向的電流流過(guò)，所以通過(guò)整流二極管的整流可以得到直流輸出，但是這樣輸出的電壓電流還是不符合要求的，還需要進(jìn)一步的對(duì)整流后的輸出進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，這樣才能得到能供給負(fù)載正常使用的直流穩(wěn)恒電源。2.5 濾波穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)在輸入電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度、電路參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)仍能保持輸出電壓恒定的電路。這種電路能提供穩(wěn)定的直流電源，廣為各種電子設(shè)備所采用。穩(wěn)壓電路主要由調(diào)整元件、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較放大電路構(gòu)成。特別在整流電路中，電網(wǎng)的交流電經(jīng)過(guò)電力電子器件的整流后得到波動(dòng)的直流電。這種波動(dòng)的直流電是不能直接接上負(fù)載工作，不然會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電氣

36、設(shè)備甚至造成電氣設(shè)備損毀。下面介紹一個(gè)用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路。 圖2.6 簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路圖圖中所示的是用齊納二極管設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路，當(dāng)齊納二極管的反向電壓加到某一定值時(shí)，反向電流急增，二極管產(chǎn)生方向擊穿，此時(shí)的反向電壓為二極管的反向擊穿電壓，即為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓。R1為限流電阻，穩(wěn)壓管的流過(guò)電流不能過(guò)高，否則會(huì)燒毀穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管工作時(shí)，Vo為穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓，當(dāng)電源電壓有大幅度波動(dòng)時(shí)流過(guò)穩(wěn)壓管的電流會(huì)發(fā)生變化，Vo的電壓會(huì)產(chǎn)生微弱的變化，總體的輸出電壓還是很穩(wěn)定的,從而達(dá)到穩(wěn)壓的效果。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路具有體積小、效率高的特點(diǎn)。線性電源的效率為30%55%；而開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可達(dá)60%85%，而且

37、可以省去工頻變壓器和巨大的散熱器，體積和重量都大為減小。這種電路已在各種電子設(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。常用的實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制的方法；有自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器、脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和直流變換式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器等。濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容，電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。當(dāng)流過(guò)電感的電流變化時(shí)，電感線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)將阻止電流的變化。當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流增大時(shí)，電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻止電流的增加，同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能存儲(chǔ)于電感之中；當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻止

38、電流的減小，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量，以補(bǔ)償電流的減小。因此經(jīng)電感濾波后，不但負(fù)載電流及電壓的脈動(dòng)減小，波形變得平滑，而且整流二極管的導(dǎo)通角增大。在電感線圈不變的情況下，負(fù)載電阻愈小，輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>L時(shí)才能獲得較好的濾波效果。L愈大，濾波效果愈好。另外，由于濾波電感電動(dòng)勢(shì)的作用，可以使二極管的導(dǎo)通角接近，減小了二極管的沖擊電流，平滑了流過(guò)二極管的電流，從而延長(zhǎng)了整流二極管的壽命。無(wú)源濾波器：這種電路主要有無(wú)源元件R、L和C組成有源濾波器：集成運(yùn)放和R、C組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路

39、后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運(yùn)放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟娨怨┴?fù)載使用。直流穩(wěn)壓電源先通過(guò)整流電路把交流電變?yōu)槊}動(dòng)的直流電,再經(jīng)各種濾波電路、穩(wěn)壓電路，使輸出直流電壓維持穩(wěn)定.需要得到穩(wěn)定的直流輸出必須要進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波，濾波電路作用是盡可能減小脈動(dòng)的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑。有源濾波電路的負(fù)載不影響濾波特性，因此常用于信號(hào)處理要求高的場(chǎng)合。有源濾波電路一般由RC網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用，同時(shí)還可以進(jìn)行放大。但電路的組成和設(shè)計(jì)也較復(fù)雜

40、。有源濾波電路不適用于高電壓大電流的場(chǎng)合，只適用于信號(hào)處理。圖2.7 濾波穩(wěn)壓限流電路圖根據(jù)濾波器的特點(diǎn)可知，它的電壓放大倍數(shù)的幅頻特性可以準(zhǔn)確地描述該電路屬于低通、高通、帶通還是帶阻濾波器，因而如果能定性分析出通帶和阻帶在哪一個(gè)頻段，就可以確定濾波器的類型。識(shí)別濾波器的方法是：若信號(hào)頻率趨于零時(shí)有確定的電壓放大倍數(shù)，且信號(hào)頻率趨于無(wú)窮大時(shí)電壓放大倍數(shù)趨于零，則為低通濾波器；反之，若信號(hào)頻率趨于無(wú)窮大時(shí)有確定的電壓放大倍數(shù)，且信號(hào)頻率趨于零時(shí)電壓放大倍數(shù)趨于零，則為高通濾波器；若信號(hào)頻率趨于零和無(wú)窮大時(shí)電壓放大倍數(shù)均趨于零，則為帶通濾波器；反之，若信號(hào)頻率趨于零和無(wú)窮大時(shí)電壓放大倍數(shù)具有相同的

41、確定值，且在某一頻率范圍內(nèi)電壓放大倍數(shù)趨于零，則為帶阻濾波器。進(jìn)過(guò)整流之后，得到的是不穩(wěn)定的直流輸出，只有通過(guò)濾波穩(wěn)壓之后輸出的穩(wěn)恒直流電源才能用于正常的生產(chǎn)實(shí)踐，在本課題中整流二極管流出的直流電波紋很大，需要在一布的進(jìn)行濾波穩(wěn)壓，本課題中對(duì)直流輸出的電流也有嚴(yán)格的要求，在輸出波紋在+/-5%的范圍內(nèi)我們通過(guò)并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓電容和限流電阻使得輸出的電壓和電流都符合課題內(nèi)容要求。根據(jù)反激變換器的變壓器的原邊和副邊的匝數(shù)比，PWM控制的控制信號(hào)頻率可以得到整流二極管的整流輸出電壓電流。根據(jù)控制信號(hào)的頻率和輸出的要求波紋來(lái)求的濾波穩(wěn)壓電容的時(shí)間參數(shù)進(jìn)而求得電容的大小。最后在根據(jù)要求的電流大小設(shè)計(jì)適

42、當(dāng)?shù)南蘖麟娮柚怠?第三章 器件介紹3.1 UC3844芯片的簡(jiǎn)介UC3844是美國(guó)UNITRODE公司生產(chǎn)的高性能電流型脈寬調(diào)制器(PWM)控制器。早期的PWM控制器是電壓控制型的,常用的電壓型PWM控制器有TL494、TL495、SG3524、SG3525等。電壓型PWM是指控制器按反饋電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出脈寬,電流型PWM是指控制器按反饋電流來(lái)調(diào)節(jié)輸出脈寬。電流型PWM是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,從而調(diào)節(jié)占空比,使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng),因此,無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)

43、響應(yīng)特性都有提高,是目前比較理想的新型PWM控制器。UC3844是一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片，由該集成電路構(gòu)成的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源與一般的電壓控制型脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源相比具有外圍電路簡(jiǎn)單、電壓調(diào)整率好、頻響特性好、穩(wěn)定幅度大、具有過(guò)流限制、過(guò)壓保護(hù)和欠壓鎖定等優(yōu)點(diǎn)。 圖3.1 UC3844內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3844的工作原理是:反饋電壓和2.5基準(zhǔn)電壓之差,經(jīng)誤差放大器/放大后作為門(mén)限電壓,與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓,一起送到電流感應(yīng)比較器。當(dāng)電流取樣電壓超過(guò)門(mén)限電壓后,比較器輸出高電平觸發(fā)觸發(fā)器,然后經(jīng)或非門(mén)輸出低電平,關(guān)斷功率管,并保持這種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器和或非門(mén)為止。這

44、段時(shí)間的長(zhǎng)短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。信號(hào)的上升沿由振蕩器決定,下降沿由功率開(kāi)關(guān)管電流和輸出電壓共同決定。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器限制的占空比調(diào)節(jié)范圍在050%之內(nèi)。引腳2是電壓反饋端,將取樣電壓加至/誤差放大器的反相輸入端,與同向輸入端的2.5基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,產(chǎn)生誤差電壓。利用內(nèi)部/誤差放大器可以構(gòu)成電壓環(huán)。引腳3是電流反饋端,電流取樣電壓由引腳3輸入到電流比較器。當(dāng)引腳3電壓大于1時(shí),輸出關(guān)閉。利用引腳3和電流比較器可以構(gòu)成電流環(huán)。引腳1是補(bǔ)償端,外接阻容元件以補(bǔ)償誤差放大器的頻率特性。引腳8為5基準(zhǔn)電壓,帶載能力50。引腳6為推挽輸出端。引腳5為公共端。引腳7為集成塊工作電源端,電壓范圍為840。使

45、驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)斷的方法有兩種：一種是將引腳1的電壓降到1V以下另一種是將引腳3的電壓升到1V以上。這兩種是電流比較器輸出高電平，PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出端直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)將PWM鎖存器置位為止，可以控制1，3引腳的電壓變化實(shí)現(xiàn)各種必要的保護(hù)。UC3844芯片是通過(guò)對(duì)反饋的電壓和電流信號(hào)的處理使得引腳6的輸出電壓改變來(lái)控制MOSFET管的關(guān)斷和導(dǎo)通從而調(diào)控反激變換器的輸出。設(shè)計(jì)UC3844的外圍電路中的震蕩頻率再結(jié)合UC3844的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性來(lái)調(diào)節(jié)占空比。UC3844的外圍電路通常為：圖3.2 UC3844的典型外圍電路圖圖中的引腳7為UC3844芯片的電源端，芯片的開(kāi)啟電壓為16V，欠壓鎖定為

46、10V，最高的上限電壓是34V，我們?cè)O(shè)計(jì)為24V供電，用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓同時(shí)并聯(lián)一個(gè)電容濾波，開(kāi)始時(shí)由原邊電路供電，正常工作后由輸出的副邊供電。為了防止引腳6處輸出的電壓不穩(wěn)定時(shí)較高的電壓直接灌入穩(wěn)壓二極管而是其燒毀，所以要在輸出端給供電線路和穩(wěn)壓管之間串聯(lián)一個(gè)二極管。引腳4接震蕩電路，產(chǎn)生鋸齒波，頻率為1.8R2C3，震蕩電阻和電容分別選取100K,200PF.引腳1和2之間腳2及腳1為內(nèi)部電壓比較器的反相輸入端和輸出端，它們之間接一個(gè)15 k的電阻構(gòu)成比例調(diào)節(jié)器，這里采用比例調(diào)節(jié)而不用PI調(diào)節(jié)的目的是為了保證反饋回路的響應(yīng)速度。腳6為輸出端，經(jīng)一個(gè)限流電阻限流后驅(qū)動(dòng)功率MOSFET，為保護(hù)功

47、率MOSFET，在腳6處并聯(lián)一支15V的穩(wěn)壓二極管。3.2 二極管器件的選擇3.2.1電力二極管電力二極管（Power Diode）在20世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用，在電力電子中它是一種不可控器件，當(dāng)時(shí)也被稱為半導(dǎo)體整流器,并開(kāi)始逐步取代汞弧整流器。它的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管是一樣的，都以半導(dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)正向?qū)?、反向截止的功能；電力二極管是不可控器件，其導(dǎo)通和關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。IOIFUTOUFU 圖3-3 電力二極管的伏安特性電力二極管實(shí)際上是由一個(gè)面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的，從外形上看，主要有螺栓型和平板型兩種封裝。

48、其主要類型有普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管。電力二極管的靜態(tài)特性主要指其伏安特性門(mén)檻電壓，正向電流開(kāi)始明顯增加處于通態(tài)狀態(tài)。與正向電流對(duì)應(yīng)的電力二極管兩端的電壓即為正向電壓降，當(dāng)電力二極管承受的是反向電壓時(shí)，只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。電力二極管的動(dòng)態(tài)特性，延遲時(shí)間 3.1電流下降時(shí)間 3.2反向恢復(fù)時(shí)間 3.3恢復(fù)特性的軟度：下降時(shí)間與延遲時(shí)間的比值tf/td，或稱恢復(fù)系數(shù)，用Sr表示。a000)()000)FUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdtbUFPuiiFuFtfrt02V圖3-4 電力二極管的動(dòng)態(tài)過(guò)程波形:a 正向偏置轉(zhuǎn)換為反

49、向偏置b 零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置在電力二極管中有些很重要的參數(shù)，正向平均電流指的是電力二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，在指定的管殼溫度和散熱條件下，其允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來(lái)定義的，使用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原則來(lái)選取電流定額，并應(yīng)留有一定的裕量。應(yīng)該注意的是，當(dāng)用在頻率較高的場(chǎng)合時(shí)，電力二極管的發(fā)熱原因除了正向電流造成的通態(tài)損耗外，其開(kāi)關(guān)損耗也往往不能忽略。當(dāng)采用反向漏電流較大的二極管時(shí)，其斷態(tài)耗損造成的發(fā)熱效應(yīng)也不小。正向壓降是指在指定溫度下，流過(guò)某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)對(duì)應(yīng)的正向壓降。反向重復(fù)峰值電壓是指電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓，通常其雪崩擊穿電壓的2/

50、3。最高工作結(jié)溫,結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度，最高工作結(jié)溫是指PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度，一般在125175度范圍內(nèi)。浪涌電流指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個(gè)或幾個(gè)工頻周期的過(guò)電流。反向恢復(fù)時(shí)間 3.43.2.2 快恢復(fù)二極管快恢復(fù)二極管是電力二極管中的一種典型二極管，快速恢復(fù)整流二極管屬于整流二極管中的高頻整流二極管，之所以稱其為快速恢復(fù)二極管，這是因?yàn)槠胀ㄕ鞫O管一般工作于低頻(如市電頻率為50Hz)，其工作頻率低于3kHz，當(dāng)工作頻率在幾十至幾百kHz時(shí)，正反向電壓變化的時(shí)間慢于恢復(fù)時(shí)間，普通整流二極管就不能正常實(shí)現(xiàn)單向?qū)?，這時(shí)就要用快恢速?gòu)?fù)整流二極管?？焖倩?/p>

51、復(fù)二極管的特點(diǎn)就是它的恢復(fù)時(shí)間很短，這一特點(diǎn)使其適合高頻整流?？焖倩謴?fù)二極管有一個(gè)決定其性能的重要參數(shù)反向恢復(fù)時(shí)間。反向恢復(fù)時(shí)間的定義是，二極管從正向?qū)顟B(tài)急劇轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)，從輸出脈沖下降到零線開(kāi)始，到反向電源恢復(fù)到最大反向電流的10%所需要的時(shí)間，常用符號(hào)trr表示。普通快速恢復(fù)整流二極管的trr為幾百納秒(10-9s)，超快速恢復(fù)二極管的trr一般為幾十納秒。Trr越小的快速恢復(fù)二極管的工作頻率越高。本課題中電力二極管由于需要適應(yīng)高頻的電路，所以基本上都選用快恢復(fù)二極管，主要用于整流方面和濾波方面，反激變換之后的交流電需要通過(guò)整流得到直流電，當(dāng)MOSFET通態(tài)時(shí)，副邊的整流二極管承受反向的電壓而截至處于不工作狀態(tài)，當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，副邊的整流二極管承受正向電壓而導(dǎo)通，輸出正向的電流電壓，從而實(shí)現(xiàn)了整流的作用。在UC3844的啟動(dòng)電路中，由于UC3844的工作頻率高，快恢復(fù)二極管能夠起到其他二極管不能達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。3.3 開(kāi)關(guān)功率管的介紹和選擇 功率開(kāi)關(guān)管是指能承受較大電流，漏電流較小，在一定條件下有較好飽和導(dǎo)通及截止特性的三極管，可不太考慮其放大性能，其控制與基極電流大小或方向有關(guān)電流經(jīng)集電極和發(fā)射極，方向具體要看是NPN還是PNP管。場(chǎng)效應(yīng)管一般做電子開(kāi)關(guān)用，控制與極性有關(guān)。開(kāi)關(guān)功率管可選用MOSFET功率管或雙極型功率管。雙極