【正文】 一款基于 UC3842 的單端反激式開關電源的設計 164908060 ( 樓主 ) 2020831 11:00:32 只看該作者 981 | 21 倒序瀏覽 引言 電源 裝置 是電力 電子 技術應用的一個重要領域，其中高頻開關式直流穩(wěn)壓電源由于具有效率高、體積小和重量輕等突出優(yōu)點，獲得了廣泛的應用。 開關電源 的控制 電路 可以分為電壓控制型和電流控制型，前者是一個單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)，系統(tǒng)響應慢，很難達到較高的線形調整率精度，后者，較電壓控制型有不可比擬的優(yōu)點。 UC3842 是由 Unitrode 公司開發(fā)的新型控制器件，是國內應用比較廣泛的一種電流控制型脈寬調制器。所謂電流型脈寬調制器是按反饋電流來調節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈電流的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調節(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。由于結構上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關電源的電壓調整率、負載調整 率和瞬態(tài)響應特性都有提高，是比較理想的新型的控制器閉。 電路設計和原理 1 UC3842 工作原理 UC3842是單電源供電，帶電流正向補償，單路調制輸出的集成 芯片 ，其內部組成框圖如圖 l 所示。其中腳 1 外接阻容 元件 ，用來補償誤差放大器的頻率特性。腳 2是反 饋電壓輸入端，將取樣電壓加到誤差放大器的反相輸入端，再與同相輸入端的基準電壓進行比較，產生誤差電壓。腳 3 是電流檢測輸入端，與電阻配合，構成過流保護電路。腳 4 外接鋸齒波振蕩器外部定時電阻與定時電容，決定振蕩頻率，基準電壓 VREF 為 。輸出電壓將決定變壓器的變壓比。由圖 1可見，它主要包括高頻振蕩、誤差比較、欠壓鎖定、電流取樣比較、脈寬調制鎖存等功能電路。 UC3842 主要用于高頻中小容量開關電源，用它構成的傳統(tǒng)離線式反激變換器電路在驅動隔離輸出的單端開關時，通常將誤差比較器的反向輸入端通過反饋繞組經電阻分壓 得到的信號與內部 基準進行比較，誤差比較器的輸出端與反向輸入端接成 PI 補償網絡，誤差比較器的輸出端與電流采樣電壓進行比較，從而控制 PWM 序列的占空比，達到電路穩(wěn)定的目的。 系統(tǒng)原理 本文以 UC3842 為核心控制部件，設計一款 AC 220V 輸入， DC 24V輸出的單端反激式開關穩(wěn)壓電源。 開關電源 控制電路是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。變換器的幅頻特性由雙極點變成單極點，因此，增益帶寬乘積得到了提高，穩(wěn)定幅度大，具有良好的頻率響應特性。 主要的功能模塊包括：啟動電路、過流過壓欠壓保護電路、反饋電路、整流電路。以下對各個模塊的原理和功能進行分析。電路原理圖如圖 2 所示。 啟動電路 如圖 2 所示交流電由 C1 L C15以及 C1 C13 進行低通濾波，其中 C1 C15組成抗串模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪 聲； C1 C1 L1 組成抗共模干擾電路，用于抑制共態(tài)噪聲干擾。它們的組合應用對電磁干擾由很強的衰減旁路作用。濾波后的交流電壓經D1～ D4 橋式整流以及電解電容 C C2 濾波后變成 3lOV 的脈動直流電壓，此電壓經 R1 降壓后給 C8 充電，當 C8的電壓達到 UC3842 的啟動電壓門檻值時， UC3842 開始工作并提供驅動脈沖，由腳 6 輸出推動開關管工作。隨著 UC3842 的啟動， R1 的工作也就基本結束，余下的任務交給反饋繞組，由反饋繞組產生電壓給 UC3842 供電。由于輸入電壓超過了UC3842的工作，為了避免意外，用 D10穩(wěn)壓管限定 UC3842的輸入電壓，否則將出現(xiàn) UC3842被損壞的情況。 短路過流、過壓、欠壓保護電路 由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時會導致電路出現(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功能。如圖 2 所示，如果由于某種原因，輸出端短路而產生過流，開關管的漏極電流將大幅度上升， R9 兩端的電壓上升， UC3842的腳 3上的電壓也上升。當該腳的電壓超過正常值 1V(即電流超過 )時， UC3842 的 PWM 比較器輸出高電平，使 PWM鎖存 器復位，關閉輸出。這時，UC3842的腳 6無輸出， MOS 管 S1截止，從而保護了電路。如果供電電壓發(fā)生過壓 (在 265V以上 )， UC3842 無法調節(jié)占空比， 變壓器 的初級繞組電壓大大提高， UC3842 的腳 7 供電電壓也急劇上升，其腳 2 的電壓也上升，關閉輸出。如果電網的電壓低于 85V， UC3842的腳1 電壓也下降，當下降 lV(正常值是 )以下時， PWM 比較器輸出高電平，使 PWM 鎖存器復位，關閉輸出。如果人為意外地將輸出端短路，這時輸出電流將成倍增大，使得自動恢復開關 RF 內部的熱量激增，它立即斷開電路，起到過壓保護作用。一旦故障排除，自動恢復開關 RF 在 5s 之內快速恢復阻抗。因此，此電路具有短路過流、過壓、欠壓三重保護。 反饋電路反饋電路采用精密穩(wěn)壓源 TL431 和線性光耦 PC817。利用 TL43l 可調式精密穩(wěn)壓器構成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對輸出進行精確的調整。如圖 2 所示，R R5 是精密穩(wěn)壓源的外接控制電阻，它們決定輸出電壓的高低，和 TL431一并組成外部誤差放大器。 當輸出電壓升高時，取樣電壓 VR7也隨之升高，設定電壓大于基準電壓 (TL431的基準電壓為 )，使 TL431內的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內驅動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置電壓下降，當輸出電壓低于設置電壓時，誤差放大器的輸出電壓下降，片內的驅動三極管的輸出電壓升高，最終使得 UC3842 的腳 1的補償輸入電流隨之變化，促使片內對 PWM 比較器進行調節(jié)，改變占空比，達到穩(wěn)壓的目的。 R R8 的阻值是這樣計算的：先固定 R7 的阻值，再計算 R8 的阻值 ，即 整流濾波電路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。開關電源輸出端中對波 紋幅值的影響主要有以下幾個方面。 (1)輸入電源的噪聲，是指輸入電源中所包含的交流成分。解決的方案是在電源輸入端加電容 C5，以濾除此噪聲干擾。 (2)高頻信號噪聲，開關電源中對直流輸入進行高頻的斬波，然后通過高頻的變壓器進行傳輸，在這個過程中，必然會摻人高頻的噪聲干擾。還有功率管器件在開關的過程中引起的高頻噪聲。對于這類高頻噪聲的解決方案是在輸出端采用 π 型濾波的方式。濾波電感采用 150μH的電感，可濾除高頻噪聲。 (3)采用快速恢復二極管 D D7 整流?；诘蛪?、功耗低、大電流的特點，有利于提高電源的效率，其反向 恢復時間短，有利于減少高頻噪聲。 并聯(lián)整流二極管減小尖峰電壓 在大功率的整流電路中，次級整流橋電路存在較大雜散電感，輸出整流管在換流時，由于電路中存在寄生振蕩，整流管會承受較大的尖峰電壓，尖峰電壓的存在提高了對整流二極管的耐壓要求，也將帶來額外的電路損耗。整流橋的寄生振蕩產生于變壓器的漏感 (或附加的諧振電感 )與變壓器的繞組電容和整流管的結電容之間。當副邊電壓為零時，在全橋整流器中 4只二極管全部導通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。而當副邊電壓變化為高電壓 Vin/K(K 為變壓器變比 )時，整流橋中有兩只二極管要關 斷，兩只二極管繼續(xù)導通。這時候變壓器的漏感 (或附加的諧振電感 )就開始和關斷的整流二極管的電容諧振。即使采用快恢復二極管，二極管依然會承受至少兩倍的尖峰電壓，因此，必須采用有效的緩沖電路，有許多文獻對此作了研究，歸納起來有 5種方式： RC 緩沖電路， RCD 緩沖電路，主動箝位緩沖電路，第三個繞組加二極管箝位緩沖電路，原邊側加二極管箝位緩沖電路。在這里提出另一種減小二極管尖峰電壓有效的方法：即整流二極管并聯(lián)，其具體的電路圖如圖 3 所示。 并且這種方法在大功率全橋移相 DC/DC 電源變換器的項目中得到了應用，實驗波形驗證了該方法，實驗結果如圖 4 所示，其中圖 4(a)是整流橋電壓波形，可以看出，由于變壓器的漏感和二極管的結電容以及變壓器 的繞組電容之間發(fā)生的高頻振蕩，使二極管存在很高的尖峰電壓；圖4(b)是采用并聯(lián)整流二極管之后整流橋電壓波形，明顯尖峰電壓減小很多，驗證了該方法的有效性。 實驗結果及分析 對設計的電路進行了實驗，圖 5示出了實驗波形。圖 5(a)上波形為 UC3842的腳 4三角波振蕩波形，下波形為 UC3842的腳 6 驅動開關管的 PWM波；圖 5(b)上波形為滿載時輸出電壓直流分量 Vdc，下波形為交流紋波 Vripp。 結語 UC3842是一種高性能的固定頻率電流型控制器，單端輸出，可直接驅動晶體管和 MOSFET，具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡單、安裝與調試簡便、性能優(yōu)良、價格低廉等優(yōu)點，在 100W 以下的 開關電源 中有很好的應用前景。 （以下是附加文檔，不需要朋友下載后編輯刪除，謝謝） 2020 年鐵西區(qū)政府工作報告 ——2020 年 12 月 28 日在鐵西區(qū)第 十七屆人民代表大會第四次會議上 區(qū)長 程曉龍 各位代表： 現(xiàn)在，我代表區(qū)人民政府向大會報告工作，請予審議，并請區(qū)政協(xié)各位委員提出意見和建議。 一、 2020 年及 “十二五 ”時期主要工作回顧 2020 年是 “十二五 ”規(guī)劃的收官之年。面對嚴峻復雜的經濟形勢，在市委、市政府和區(qū)委的正確領導下，在區(qū)人大依法監(jiān)督和區(qū)政協(xié)民主監(jiān)督下，區(qū)政府緊緊團結和依靠全區(qū)人民，扎實推進改革創(chuàng)新、穩(wěn)定增長、轉型升級、改善民生、依法行政等重點工作，全區(qū)呈現(xiàn)經濟趨穩(wěn)向好、民生不斷改善、社會和諧穩(wěn)定的良好局面。 ——區(qū)域經濟運行總體平穩(wěn)。預計全年實現(xiàn)地區(qū)生產總值 960億元，下降 3%，絕對值居全市第一；服務業(yè)增加值 321 億元，下降%；一般公共預算收入 億元，下降 %，絕對值居全省第一；固定資產投資 億元，下降 %；社會消費品零售總額 573億元，增長 6%；出口總額 億美元，增長 4%，絕對值列全市首位；城市居民人均可支配收入 36360 元，增長 %。 ——重點區(qū)域建設全面提速。中德裝備園、中法生態(tài)城、鐵西金谷 “一園一城一谷 ”產城融合、東西互動的發(fā)展格局全面形成。中德裝備園 10 平方公里起步區(qū)建設全面啟動，中德園成為國務院批復的首個以中德高端裝備制造產業(yè)合作為主題的戰(zhàn)略平臺、 “中國制造2025”與 “德國工業(yè) ”戰(zhàn)略對接合作的重要載體。中法生態(tài)城規(guī)劃建設、征地拆遷和招商工作全面展開。鐵西金谷成為全市生產性服務業(yè)“三大戰(zhàn)役 ”的主戰(zhàn)場。新民屯、四方臺、長灘三鎮(zhèn)合署辦公，西部新城建設全面啟動。現(xiàn)代建筑產業(yè)實現(xiàn)產值 294 億元，占全市建筑業(yè)總產值三成以上。全年收儲土地 1042 公頃，出讓土地 公頃。全區(qū)整合整理土地 72 宗。區(qū)委、區(qū)政府、區(qū)政協(xié)等機關西遷的拉動效應開始凸顯，新華印刷、紅 梅味精等地塊接連熱拍，華潤、龍湖等地產商成功摘牌，鐵西邁入 “新地產時代 ”。 ——重大項目建設順利推進。全區(qū) 3000 萬元以上新開工項目101 個、竣工項目 92 個。 40 個市重點項目全部開復工，完成投資 億元。寶馬發(fā)動機、沈陽冶金機械、東方銀座鉑爾曼酒店、嘉泰工業(yè)裝備博覽城一期等項目竣工或試生產，華潤萬象匯正式營業(yè)，遼寧奇輝電子、金谷科技園公共服務平臺等項目上線運營，新加坡智能物流、澳大利亞工業(yè)地產、紐卡特行星減速機等項目加快推進，寶馬研發(fā)中心、庫卡機器人工程示范中心、積水潭醫(yī)院、興華地下商業(yè)城等項目開工建設，中德工業(yè) 戰(zhàn)略合作暨中德企業(yè)創(chuàng)新中心、美國江森啟停電池、富士康汽車零部件等項目簽約落地。同時，積極爭取國家省市政策、項目和資金支持，全年爭取支持資金 億元，其中老工業(yè)基地搬遷改造項目獲批國家資金 5897 萬元。 ——對內對外開放成效明顯。成功舉辦 “沈陽 —慕尼黑裝備制造產業(yè)推介會 ”、 “遼寧省 —巴登符騰堡州裝備制造產業(yè)合作推介會 ”，并在法蘭克福設立中德裝備園代表處。舉辦了德國企業(yè)沈陽行、中德并購論壇等招商活動。德國萊瑪特高精度光電子設備、法國電力集團基礎設施建設、日本 IHI 株式會社農機生 產基地等 50 余個項目加快推進。西門子互聯(lián)交通研發(fā)中心、德國勞仕領汽車注塑件等項目簽約落地。北方重工盾構機代表我國同類產品首次打入南美市場。華利能源并購加拿大風電母線、沈陽和平子午線輪胎收購英國 KRT 公司等3 個海外并購項目順利完成。外貿出口勢頭良好，沈鼓集團、三一重工出口分別增長 倍和 倍。 ——改革創(chuàng)新取得新突破。整合行政機構，將發(fā)改局與科技局合并、昆明湖與西三環(huán)合署。落實大部門監(jiān)管體制，成立市場監(jiān)督管理局。組建兩區(qū)行政審批局，啟動企業(yè)投資項目管理體制改革試點工作，審批時限由 120 天減至 天，縮減 %。積極開展簡政放權工作，承接省市下放的 303 項行政職權。建立權責清單制度，減少行政審批事項 1258 項， “三證合一 ”工作經驗在全省推廣， “一照一碼 ”登記模式全面實施。成立城區(qū)、工業(yè)、服務業(yè)、外商投資 4 個企業(yè)服務中心。國企改革穩(wěn)步推進，北方重工與中建材簽署聯(lián)合重組合作協(xié)議，沈鼓集團上市通過證監(jiān)會初審，機床集團與社會資本組建混合所有制企業(yè)，華岳外貿等 8 戶企業(yè)轉制評估審計工作進入尾聲。國資運營成效明顯，國資收益實現(xiàn) 億元。三生制藥在香港上市，金昌藍宇、遞家物流、萬合膠業(yè)等企業(yè)在新三板上市。 企業(yè)自主創(chuàng)新能力不斷提