【正文】 I 基于 UC3842 的開關電源設計 摘 要 電源是實現電能變換和功率傳遞的主要設備。在信息時代，農業(yè)、能源、交通運輸、通信等領域迅猛發(fā)展，對電影產業(yè)提出個更多、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)關技術，做出最好的電源產品，以滿足各行各業(yè)的要求。開關電源是一種新型的電源設備，較之于傳統(tǒng)的線性電源，其技術含量高、耗能低、使用方便，并取得了較好的經濟效益。 UC3842 是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調制器。假如由于某種原因使輸出電壓升高時，脈寬調制器就會改變驅動信號的脈沖寬度，亦即占空比 D，使斬波后的平均值電壓下降，從而達到穩(wěn)壓目的，反之亦然。 UC3842可以直接驅動 MOS 管、 IGBT 等，適合于制作 20～ 80W 小功率開關電源。由于器件設計巧妙，由主電源電壓直接啟動，構成電路所需元件少，非常符合電路設計中 “ 簡潔至上 ” 的原則。設計思路，并附有詳細的電路圖。 關鍵詞： 開關電源， uc3842，脈寬調制，功率， IGBT II 前 言 ......................................................................................................... 1 第 1 章 開關電源的簡介 ........................................................................ 2 開關電源概述 ............................................................................ 2 開關電源的工作原理 ..................................................... 2 開關電源的組成 ............................................................. 3 開關電源的特點 ............................................................. 4 開關器件 .................................................................................... 4 開關器件的特征 .............................................................. 4 器件 TL431. ...................................................................... 5 電力二極管 ....................................................................... 5 光耦 PC817 ...................................................................... 6 電力場效應晶體管 MOSFET ......................................... 7 第 2 章 主要開關變換電路 .................................................................... 8 濾波電路 .................................................................................... 8 反饋電路 .................................................................................... 8 電流反饋電路 .................................................................. 8 電壓反饋電路 .................................................................. 9 電壓保護電路 ............................................................................. 9 第 3 章 UC3842 ..................................................................................... 10 UC3842 簡介 ............................................................................ 10 UC3842 的引腳及其功能 ..............................................11 UC3842 的內部結構 .......................................................11 UC3842 的使用特點 ...................................................... 13 UC3842 的典型應用電路 ........................................................ 14 反激式開關電源 ............................................................ 14 UC3842 控制的同步整流電路 ..................................... 15 升壓型開關電源 ............................................................ 17 第 4 章 利用 UC3842 設計小功率電源 ............................................. 18 電源設計指標 .......................................................................... 18 III 元件的選擇 ..................................................................... 19 電路結構的選擇 ............................................................ 20 啟動電路 .................................................................................. 21 PWM 脈沖控制驅動電路 ........................................................ 22 直流輸出與反饋電路 ............................................................. 23 總體電路圖分析 ...................................................................... 24 結 論 ....................................................................................................... 24 參考文獻 ...................................................................錯誤 !未定義書簽。 致 謝 .........................................................................錯誤 !未定義書簽。 附 錄 1：總體電路圖 ........................................................................... 25 附 錄 2：開關電源常用英文標志與縮寫 ............錯誤 !未定義書簽。 外文資料譯文 ..........................................................錯誤 !未定義書簽。 1 前 言 電源 [power supply。 power source] 向電子設備提供功率的裝置。把其他形式的能轉換成電能的裝置叫做電源。發(fā)電機能把機械能轉換成電能，干電池能把化學能轉換成電能 .發(fā)電機 .電池本身并不帶電 ,它的兩極分別有正負電荷 ,由正負電荷產生電壓 (電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的 ),電荷導體里本來就有 ,要產生電流只需要加上電壓即可 ,當電池兩極接上導體時為了產生電流而把正負電荷釋放出去 ,當電荷散盡時 ,也就荷盡流 (壓 )消了 .干電池等叫做電源。通過變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設備叫做信號源。晶體三極管能把前面送來的信號加以放大，又把放大了的信號傳送到后面的電路中去。晶體三極管對后面的電路來說，也可以看做是信號源。整流電源、信號源有時也叫做電源。 電力電子技術的發(fā)展 ,特別是大功率器件 IGBT 和 MOSFET 的迅速發(fā)展 ,將開關電源的工作頻率提高到相當高的水平 ,使其具有高穩(wěn)定性和高性價比等特性。開關電源技術的主要用途之一是為信息產業(yè)服務，信息技術的發(fā)展對電源技術又提出了更高的要求 ,從而促進了開關電源技術的發(fā)展 。 2 第 1 章 開關電源的簡介 開關電源概述 開關電源的工作原理 開關電源就是采用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，控制開關元件的占空比調整輸出電壓，開關電源的工作原理可以用圖11 進行說明。圖中輸入的直流不穩(wěn) 定電壓 Ui 經開關 S 加至輸出端， S 為受控開關，是一個受開關脈沖控制的開關調整管，若使開關 S 按要求改變導通或斷開時間，就能把輸入的直流電壓 Ui 變成矩形脈沖電壓。這個脈沖電壓經濾波電路進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 開關電源的工作原理 為方便分析開關電源電路，定義脈沖占空比如下 TTD ON? (11) 式中， T 表示開關 S 的 開關重復周期； TON 表示開關 S 在一個開關周期中的導通時間。 開關電源直流輸出電壓 Uo 與輸入電壓 Ui 之間有如下關系： Uo=UiD (12) 由式 (11)和式 (12)可以看出，若開關周期 T 一定，改變開關 S 的導通時間 n0T ，即可改變脈沖占空比 D，從而達到調節(jié)輸出電壓的目的。 T 不變，只改變 n0T 來實現占空比調節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調制 (PWM)。由于 3 PWM 式的開關頻率固定，輸出濾波電路比較容易設計，易實現最優(yōu)化，因此 PWM 式開關電源用得較多。若保持 n0T 不變，利用改變開關頻率 f=1/T實現脈沖占空比調節(jié)，從而實現輸出直流電壓 Uo 穩(wěn)壓的方法，稱做脈沖頻率調制 (PFM)。由于該方式的開關頻率不固定，因此輸出濾波電路的設計不易實現最優(yōu)化。既改變 n0T ，又改變 T，實現脈沖占空比調節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調頻調寬方式。在各種開關電源中，以上三種脈沖占空比調節(jié)的穩(wěn) 壓方式均有應用 [ 1]。 開關電源的組成 開關電源的基本組成如圖 12 所示。其中 DC/DC 變換器用以進行功率變換，它是開關電源的核心部分；驅動器是開關信號的放大部分，對來自信號源的開關信號進行放大和整形，以適應開關管的驅動要求；信號源產生控制信號，該信號由它激或自激電路產生，可以是 PWM 信號、 PFM 信號或其他信號；比較放大器對給定信號和輸出