【正文】 值： = ； 有效值為 ?。 圖 54 開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 圖 54 為開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其開通信號(hào)幅值 +15V，關(guān)斷信號(hào)幅值 7V，能保證開關(guān)管的可靠導(dǎo)通和關(guān)斷。 UC3845 輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng) 6 腳輸出驅(qū)動(dòng) mos 管。其中， 2R 是采樣電阻，目的是采集 mos 管電流，形成電流閉環(huán)。 早期的 PROTEL 主要作為印制板自動(dòng)布線 工具使用 ，運(yùn)行在 DOS 環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無硬盤 286 機(jī)的 1M 內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL 已發(fā)展到 DXP 2020，是個(gè)龐大的 EDA 軟件 ，完全安裝有 200 多 M，它工作在 WINDOWS95 環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、 模擬電路與數(shù)字電路 混合信號(hào)仿真、多層 印制電路板 設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、 可編程邏輯器件 設(shè)計(jì)、圖表生成、 電子表格 生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客戶 /服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的 文件格式 ，如 ORCAD， PSPICE， EXCEL 等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度 PCB 的 100%布通率。 上圖中， R1 C2 與芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成振蕩電路，為芯片提供振蕩脈沖。 電壓、電 流閉環(huán)電路 Q1R 2 2R 2 3R4C5R 1 9C2 C4C3R2R31122334488776655U11243U2V C C 圖 46 電壓 、電流反閉環(huán) 電路 整個(gè)電路采用電流電壓雙閉環(huán)控制。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 電壓反饋電路 231U3R 2 5R 2 4C6R6R51243U2V o u t 圖 45 電壓反饋電路 輸出電壓 Vout 經(jīng) R2 R25 分壓使得 R24 的電壓為 。 直流電壓的另一路經(jīng) R2 降壓后， 施加到 UC3845 的供電端（ 7 腳） ， 為 UC3845控制器提供啟動(dòng)電源電壓， 此設(shè)計(jì)中 UC3845 采用恒定頻率方式工作。這段時(shí)間的長短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。 UC3845 原理與特性 UC3845是安森美公司生產(chǎn)的高性能、固定頻率、電流模式控制器， 廣泛應(yīng)用于中小功率的 DCDC 開關(guān)電源。 由于電壓誤差放大器可專門用于控制占空比 ,以適應(yīng) 負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化 ,因而可大大改善負(fù)載調(diào)整率。 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。無論電流的變化 ,還是電壓的變化 ,都 會(huì)使 PWM 輸出脈沖占空比發(fā)生變化。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。 選用 MYG05D180K 系列，它的 最大連續(xù)工作電壓為 14V，壓敏電壓為 18V。 壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為 ns 級(jí)，比空氣放電管快，比 TVS 管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。 在中國 臺(tái)灣 ，壓敏電阻器稱為 突波吸收器 ,有時(shí)也稱為 “電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器） ”。英文名稱叫 “Voltage Dependent Resistor”簡寫為 “VDR”, 或者叫做“Varistor。最終選擇型號(hào)為 FR151，其耐壓值 50V，電流 2A 的快恢復(fù)二極管?，F(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用 半導(dǎo)體 材料如硅 或 鍺 。然而實(shí)際上二極管并不會(huì)表現(xiàn)出如此完美的開與關(guān)的方向性，而是較為復(fù)雜的非線性電子特征 ——這是由特定類型的二極管技術(shù)決定的。而 變?nèi)荻O管 （ Varicap Diode）則用來當(dāng)作電子式的可調(diào) 電容器 。 按照電壓耐壓 30V，電流 以上規(guī)格選擇 MOSFET 管。由于這種結(jié)構(gòu)在 VGS=0 時(shí)， ID=0，稱這種 MOSFET 為增強(qiáng)型。當(dāng) VGS 增加到一定值時(shí)，其感應(yīng)的負(fù)電荷把兩個(gè)分離的 N 區(qū)溝通形成 N 溝道，這個(gè)臨界電壓稱為開啟電壓 (或稱 閾值電壓 、門限電壓 )，用符號(hào) VT 表示 (一般規(guī)定在 ID=10uA 時(shí)的 VGS 作為 VT)。此時(shí)可以將柵極與襯底看作 電容器 的兩個(gè)極板，而 氧化物 絕緣層作為電容器的介質(zhì)。改變 VGS 的電壓可控制工作電流 ID。柵極 G 與漏極 D 及源極 S 是絕緣的， D 與 S 之間有兩個(gè) PN 結(jié)。 設(shè)輸出電壓的允許紋波值為 oV? , 則電容值可用式求取 : ? ?oio oooono VVfV VIVtIC ????? 由 要 求 的 指 標(biāo) ， 按 照 輸 出 紋 波 電 壓 為 輸 出 電 壓 的 10% 計(jì) 算 ， 則VV o %1015 ???? ，并且限定開關(guān)頻率 kHZf 20? ，則 ? ? ? ? FVVfV VIC oio oo ? 3 ????? ????? 選取 F?22 ,50V 的電解電容。它們比 EE 型有更大的窗口，可以用更粗的導(dǎo)線和更多的匝數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)在于：高的飽和磁通密度（ 左右）提供了更高的能量存儲(chǔ)能力和更小的電感體積；高飽和磁通密度能夠避免在大的電流尖峰可能出現(xiàn)的瞬間或者啟動(dòng)時(shí)磁芯飽和；更重要的是，能減少氣隙長度和相關(guān)的氣隙損耗；在高溫工作時(shí)具有更高的性能穩(wěn)定性。 設(shè)電感中允許的最大電流為 maxLI , 則電感值可用下式求取： ? ?oiL oiL oni VVfI VVI tVL ??? m a xm a x 由額定輸出電流 AVPI oo ???,按照輸出紋波電流為輸出電流的 10%計(jì)算，則 AI L % a x ??? 并且限定開關(guān)頻率 kHZf 20? ，則 ? ? ? ? mHVVfI VVL oiL oi 1510 3m a x ????? ???? 電感體積可以通過體積系數(shù) 2peakLI? 來表示。 根據(jù)公式 dtdiLV lL ?， 當(dāng)電源進(jìn)人穩(wěn)態(tài) ， 且 1V 導(dǎo)通期間 ， 電感 1L 中的電流以1LVi的速率上升 ， ont 時(shí)刻 1L 中的電流增量為： ? ? ? ? oniL tLVI ??? （ 223） 在 1V 截止期間 , 1L 上的電流以1LVo 的速率線性下降 , 到 oft 時(shí)刻 1L 中的電流減量本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 為： ? ? ? ? offoL tLVI ??? （ 224） 一個(gè)周期中電流的增量應(yīng)等于電流的減量即有（ 225）式 ? ? ? ? LLL III ??????? （ 225） 由（ 223） （ 225）式可得式（ 226） DDVtT tVV iononio ???? 1 (226) 式中 TtD on? 為占空比，從（ 226）式中可見，改變占空比可以改變電源的輸出電壓，當(dāng) ?D 時(shí)， io VV? ； ?D 時(shí)， io VV? ； ?D 時(shí)， io VV? ； 因此 ， 從該電路可以得到變化范圍較大的輸出電壓。 IGBT以幾十到幾百kHZ的頻率工作。 oLff VdtdiL ?? （ 217） 當(dāng) disTt? 時(shí)， Lfi 下降到 0， Lfi 的增減小量 ????Lfi 為： ? ? ? ? syfoond isfoLfLf TDLVTTLVIi ?????? ? m a x （ 218） 式中 ? ?sondisy T TTD ??? （ 3）開關(guān)模態(tài) 3[ disT ， sT ] 在此期間， Q 和 D 均截止， Lfi 為零，負(fù)載由輸出濾波電容供電。那么由公式 （ 22） 和 （ 24） ，可以得到： yyino DDVV ??1 （ 25） 若不計(jì)損耗，則有： yyino DDII ??1 (26) 開關(guān)管 Q 截止時(shí)，加在其上的電壓 QV 為： yoyinoinQ DVDVVVV ????? 1 （ 27） 開關(guān)管 Q 導(dǎo)通時(shí)，加在二極管 D 上的電壓 DV 為： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 yoyinoinD DVDVVVV ????? 1 （ 28） 電感電流的平均值 Lfi 為： yoyinLf DIDII ??? 1 （ 29） 流過開關(guān)管 Q 的平均電流是輸入電流 inI ，有效值為： ???????? ???? ? 2202 311LfLfyLfT QsQ r m s IiDIdtiTI s （ 210） 流過二極管 D 的平均電流是輸出電流 oI ，有效值為： ? ? ???????? ????? ? 220 2 3111LfLfyLfT DsD r m s IiDIdtiTI s (211) 流過電感 fL 的平均電流 LfI 有效值為： 2202 311LfLfLfT LfsL r m s IiIdtiTI s???? ? (212) 開關(guān)管 Q 和二極管 D 的電流最大值為： ? ?ysfoyoL r m sD r m sQ r m s DfLVDIIII ?????? 121 (213) 輸出電壓紋波 oV? 為： osf yo IfCDV ?? (214) 電感電流斷續(xù)時(shí)的工作原理和基本關(guān)系： 工作原理 （ 1）開關(guān)模態(tài) 1[0， onT ] 在 t=0 時(shí)，開關(guān)管 Q 導(dǎo)通，電源電壓 inV 全部加到電感 L 上，電感電流 Lfi 線性增長，二極管 D 截止，負(fù)載由濾波電容 C 供電。在 Q 導(dǎo)通期間， Lfi 的增長量 ????Lfi 為： ? ? syfinonfinLf TDLVTLVi ??? ? （ 22） （ 2）開關(guān)模態(tài) 2[ onT ， sT ] 在 onTt? 時(shí)， Q 關(guān)斷， Lfi 通過二極管 D 續(xù)流，電感 fL 的儲(chǔ)能向負(fù)載和電容 fC轉(zhuǎn)移。主電路的元件由開關(guān)管 、 二極管 、 電感 、 電容等構(gòu)成 ， 輸出電壓的極性與輸入電壓相反。 1992年 Czarkowski D 等提出了能量守恒平 均法，在建模過程中考慮器件的開通電阻和二極管的正向?qū)妷?，功率開關(guān)等效為理想開關(guān)與開通電阻的串聯(lián)，二極管為理想開關(guān)與導(dǎo)通電阻以及正向?qū)妷旱拇?lián)，理想開關(guān)用受控電壓源來替代，根據(jù)能量守恒原理將所有的導(dǎo)通電阻折算為電感的損耗電阻，得到開關(guān)變換器的等效電路模型。電路平均法是從電路結(jié)構(gòu)出發(fā)，利用時(shí)間平均技術(shù)進(jìn)行電路分析，但當(dāng)電路元件增多，要得出平均后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要很大的運(yùn)算量。平均法一直是 DCDC 開關(guān)變換器建模理論中最為重要的建模方法，其中最具有代表性的是狀態(tài)空間平均法和電路平均法，前者是指對(duì) PWM DCDC 開關(guān)變換器的狀態(tài)變量進(jìn)行平均和線性化處理，得到解析結(jié)果的通用分析方法；后者指與電路拓?fù)浼捌骷Ｐ吐?lián)系緊密的等效電路分析法，便于使用通用電路分析程序仿真和進(jìn)一步分析研究。離散解析法是以某一變量在一個(gè)周期中的若干個(gè)特定的離散點(diǎn)上的值為求解對(duì)象來建立其差分方程，求解這個(gè)差分方程或者通過 Z 變換得到變量的解析式。 直接數(shù)值法是指直接利用現(xiàn)有的通用電路分析軟件（如