【正文】 機(jī)電系電信畢業(yè)設(shè)計(jì) I 基于 UC3842 的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)電源的產(chǎn)生與發(fā)展 電源是實(shí)現(xiàn)電能變換和功率傳遞的主要設(shè)備。在信息時(shí)代，農(nóng)業(yè)、能源、交通運(yùn)輸、通信等領(lǐng)域迅猛發(fā)展，對(duì)電影產(chǎn)業(yè)提出個(gè)更多、更高的要求，如節(jié)能、節(jié)材、減重、環(huán)保、安全、可靠等。這就迫使電源工作者不斷的探索尋求各種鄉(xiāng)關(guān)技術(shù)，做出最好的電源產(chǎn)品，以滿足各行各業(yè)的要求。開(kāi)關(guān)電源是一種新型的電源設(shè)備，較之于傳統(tǒng)的線性電源，其技術(shù)含量高、耗能低、使用方便，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 UC3842 是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制器。假如由于某種原因使輸出電壓升高時(shí)，脈寬調(diào)制器就會(huì)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度，亦即占空比 D，使斬波后的平均值電壓下降，從而達(dá)到穩(wěn)壓目的，反之亦然。 UC3842可以直接驅(qū)動(dòng) MOS 管、 IGBT 等，適合于制作 20～ 80W 小功率開(kāi)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。設(shè)計(jì)思路，并附有詳細(xì)的電路圖。 關(guān)鍵詞 ： 開(kāi)關(guān)電源， uc3842，脈寬調(diào)制，功率， IGBT 機(jī)電系電信畢業(yè)設(shè)計(jì) II 目 錄 前 言 ......................................................................................................... 1 第 1 章 開(kāi)關(guān)電源的簡(jiǎn)介 ........................................................................ 2 開(kāi)關(guān)電源概述 ............................................................................ 2 開(kāi)關(guān)電源的工作原理 ..................................................... 2 開(kāi)關(guān)電源的組成 ............................................................. 3 開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn) ............................................................. 4 開(kāi)關(guān)器件 .................................................................................... 4 開(kāi)關(guān)器件的特征 .............................................................. 4 器件 TL431. ...................................................................... 5 電力二極管 ....................................................................... 6 光耦 PC817 ...................................................................... 6 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 MOSFET ......................................... 7 第 2 章 主要開(kāi)關(guān)變換電路 .................................................................... 9 濾波電路 .................................................................................... 9 反饋電路 .................................................................................... 9 電流反饋電路 .................................................................. 9 電壓反饋電路 ................................................................ 10 電壓保護(hù)電路 ........................................................................... 10 第 3 章 UC3842 ..................................................................................... 12 UC3842 簡(jiǎn)介 ............................................................................ 12 UC3842 的引腳及其功能 ............................................. 12 UC3842 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ...................................................... 13 UC3842 的使用特點(diǎn) ...................................................... 14 UC3842 的典型應(yīng)用電路 ........................................................ 15 反激式開(kāi)關(guān)電源 ............................................................ 15 UC3842 控制的同步整流電路 ..................................... 16 升壓型開(kāi)關(guān)電源 ............................................................ 19 第 4 章 利用 UC3842 設(shè)計(jì)小功率電源 ............................................. 21 機(jī)電系電信畢業(yè)設(shè)計(jì) III 電源設(shè)計(jì)指標(biāo) .......................................................................... 21 元件的選擇 ..................................................................... 21 電路結(jié)構(gòu)的選擇 ............................................................ 23 啟動(dòng)電路 .................................................................................. 23 PWM 脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路 ........................................................ 24 直流輸出與反饋電路 ............................................................. 25 總體電路圖分析 ...................................................................... 26 結(jié) 論 ....................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 29 致 謝 ....................................................................................................... 30 附 錄 1：總體電路圖 ........................................................................... 31 附 錄 2：開(kāi)關(guān)電源常用英文標(biāo)志與縮寫(xiě) .......................................... 32 外文資料譯文 ..........................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 機(jī)電系電信畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前 言 電源 [power supply。 power source] 向電子設(shè)備提供功率的裝置。把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源。發(fā)電機(jī)能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，干電池能把化 學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能 .發(fā)電機(jī) .電池本身并不帶電 ,它的兩極分別有正負(fù)電荷 ,由正負(fù)電荷產(chǎn)生電壓 (電流是電荷在電壓的作用下定向移動(dòng)而形成的 ),電荷導(dǎo)體里本來(lái)就有 ,要產(chǎn)生電流只需要加上電壓即可 ,當(dāng)電池兩極接上導(dǎo)體時(shí)為了產(chǎn)生電流而把正負(fù)電荷釋放出去 ,當(dāng)電荷散盡時(shí) ,也就荷盡流 (壓 )消了 .干電池等叫做電源。通過(guò)變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號(hào)的電子設(shè)備叫做信號(hào)源。晶體三極管能把前面送來(lái)的信號(hào)加以放大，又把放大了的信號(hào)傳送到后面的電路中去。晶體三極管對(duì)后面的電路來(lái)說(shuō)，也可以看做是信號(hào)源。整流電源、 信號(hào)源有時(shí)也叫做電源。 電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，進(jìn)入 80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入 90 年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。 電力電子技術(shù)的發(fā)展 ,特別是大功率器件 IGBT 和 MOSFET 的迅速發(fā)展 ,將開(kāi)關(guān)電源的工作頻率提高到相當(dāng)高的水平 ,使其具有高穩(wěn)定性和高性價(jià)比等特性。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)，信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)電源技術(shù)又 提出了更高的要求 ,從而促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展 。河南科技大學(xué)（論文） 2 第 1 章 開(kāi)關(guān)電源的簡(jiǎn)介 開(kāi)關(guān)電源概述 開(kāi)關(guān)電源的工作原理 開(kāi)關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)周期性通斷開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)元件的占空比調(diào)整輸出電壓，開(kāi)關(guān)電源的工作原理可以用圖11 進(jìn)行說(shuō)明。圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓 Ui 經(jīng)開(kāi)關(guān) S 加至輸出端， S 為受控開(kāi)關(guān)，是一個(gè)受開(kāi)關(guān)脈沖控制的開(kāi)關(guān)調(diào)整管，若使開(kāi)關(guān) S 按要求改變導(dǎo)通或斷開(kāi)時(shí)間，就能把輸入的直流電壓 Ui 變成矩形脈沖電壓。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波后就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓 Uo。 U iSU i0T O N U 0t0t0( b )V( a )U 0 (a) 電路圖； (b) 波形圖 圖 11 開(kāi)關(guān)電源的工作原理 為方便分析開(kāi)關(guān)電源電路，定義脈沖占空比如下 TTD ON? (11) 式中， T 表示開(kāi)關(guān) S 的開(kāi)關(guān)重復(fù)周期； TON 表示開(kāi)關(guān) S 在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間。 開(kāi)關(guān)電源直流輸出電壓 Uo 與輸入電壓 Ui 之間有如下關(guān)系： Uo=UiD (12) 由式 (11)和式 (12)可以看出，若開(kāi)關(guān)周期 T 一定，改變開(kāi)關(guān) S 的導(dǎo)通時(shí)間 n0T ，即可改變脈沖占空比 D，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。 T 不變，只改變 n0T 來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調(diào)制 (PWM)。由于河南科技大學(xué)（論文） 3 PWM 式的開(kāi)關(guān)頻率固定，輸出濾波電路比較容易設(shè)計(jì)，易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，因此 PWM 式開(kāi)關(guān)電源用得較多。若保持 n0T 不變，利用改變開(kāi)關(guān)頻率 f=1/T實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)，從 而實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓 Uo 穩(wěn)壓的方法，稱做脈沖頻率調(diào)制 (PFM)。由于該方式的開(kāi)關(guān)頻率不固定，因此輸出濾波電路的設(shè)計(jì)不易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。既改變 n0T ，又改變 T，實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。在各種開(kāi)關(guān)電源中，以上三種脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式均有應(yīng)用 [ 1]。 開(kāi)關(guān)電源的組成 開(kāi)關(guān)電源的基本組成如圖 12 所示。其中 DC/DC 變換器用以進(jìn)行功率變換，它是開(kāi)關(guān)電源的核心部分；驅(qū)動(dòng)器是開(kāi)關(guān)信號(hào)的放大部分，對(duì)來(lái)自信號(hào)源的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行放大和整形，以 適應(yīng)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)要求；信號(hào)源產(chǎn)生控制信號(hào)，該信號(hào)由它激或自激電路產(chǎn)生，可以是 PWM 信號(hào)、 PFM 信號(hào)或其他信號(hào)；比較放大器對(duì)給定信號(hào)和輸出反饋信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，控制開(kāi)關(guān)信號(hào)的