【正文】 率較高的電子在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時(shí) ,會(huì)聚集于總導(dǎo)體表層 ,而非平均分布于整個(gè)導(dǎo)體的截面積中。選擇的 AWG 導(dǎo)線規(guī)格為 21，直徑為 （含漆皮） .磁芯選擇鐵鎳鉬磁芯，該磁芯具有高的飽和磁通密度，在較大的磁化場(chǎng)下不易飽和，具有較高的導(dǎo)磁率、磁性能穩(wěn)定性好（溫升低，耐大電流、噪聲?。?，適用在開關(guān)電源上。根據(jù)同名端標(biāo)識(shí)情況，此時(shí)變壓器各路副邊沒有能量輸出。 由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時(shí)會(huì)導(dǎo)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(hù)功能。 圖 42 PWM 脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路 他的輸出波形圖如圖 43： 共 45 頁 第 31 頁 圖 43PWM 輸出波形，占空比 50% 電路元器件參數(shù)設(shè)置： 根據(jù) MOS 管的工作頻率范圍，選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鏖_關(guān)頻率，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇的工作頻率是： f=40KHz 由此 UC3842 芯片的 工作頻率設(shè)計(jì)為 CtRtf ?? 根據(jù)設(shè)定的工作頻率為 40KHz，選擇適當(dāng)?shù)碾娙莺碗娮? 本系統(tǒng)選擇的是電阻： 1K, 電容： 45nf 供給 Vcc 腳的電壓是 16V， ② 腳 Vfb 的輸入基準(zhǔn)電壓是 5V。 外補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) UC3842 誤差放大器的輸出端腳 l 與反相輸入端腳 2 之間外接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) RC3。根據(jù) UC3842 關(guān)閉特性，可以很容易在電路中設(shè)置過壓保護(hù)和過流保護(hù)。 升壓斬波電 路 的基本原理 升壓斬波電路的結(jié)構(gòu)如圖 44。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制，而傳遞能量的多少通過電感電流的峰值來控制。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感以 Vi／ L 的速度充電，把能量?jī)?chǔ)存在 L 中。 電路輸出部分的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，輸出電路部分采用升壓式斬波電路。為使環(huán)路得到最佳補(bǔ)償，可測(cè)試環(huán)路的穩(wěn)定度，測(cè)量 I0 脈動(dòng)時(shí)輸出電壓 V0 的瞬態(tài)響應(yīng)來加以判斷。在選擇開關(guān)功率管時(shí)，由于開關(guān)功率管應(yīng)能承受 630V 以上的高壓，為安全起見，應(yīng)采用耐壓 1000V 的 VMOS 管。當(dāng)該腳的電壓超過正常值 達(dá)到 1V(即電流超過 1． 5A)時(shí)， UC3842 的 PWM 比較器輸出高電平，使 PWM 鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。同時(shí)反饋線圈向 UC3842 供電。 PWM 脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路 圖 4－ 3 由分壓電阻 R 提供分得的電壓接入 uc3842 的 ⑦ （ Vcc）管腳， uc3842啟動(dòng)工作， 由 ⑥ 端（ output）輸出推動(dòng)開關(guān)管工作，輸出信號(hào)為高低電壓脈沖。開關(guān)頻率越大，線徑 越小，但是所允許經(jīng)過的電流越小，并且開關(guān)損耗增大，效率降低。 元件參數(shù)選擇： （ 1） 變壓器的選擇： 要輸出 U2=18V 的直流電，全橋整流電路的二次側(cè)輸出電 Un2。當(dāng)取樣的電流超過指定的范圍，立即切斷負(fù)載，或者降低輸出電壓，然后過一段時(shí)間再自動(dòng)啟動(dòng)，接上負(fù)載，由繼電器來控制負(fù)載的連通性。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是 DC～ DC 變換器，它包含了開關(guān)電源中的開關(guān)器件、儲(chǔ)能器件、脈沖變壓器、濾波器、輸出整流器等所有功率器件和控制模塊，而控制模塊的設(shè)計(jì)又是DC/DC 的核心，一般 DC/DC 變換的控制模塊使用 PWM 調(diào)制的專用芯片，如TL494， UC3842 等。如果電路故障使 UC3842 輸出驅(qū)動(dòng)脈沖占空比過大時(shí)， VT7 導(dǎo)通時(shí)間將變長(zhǎng)，截止時(shí)間將縮短，其漏源極平均電流增大，致使過流取樣電阻 R R7 壓降增大，此時(shí) UC3842③ 腳電壓升高，通 過內(nèi)部比較器控制觸發(fā)器，使驅(qū)動(dòng)脈沖占空比減小。當(dāng) VT7 截止時(shí)，L5 產(chǎn)生的自感電勢(shì)與輸入整流電壓串聯(lián)連接，通過升壓二極管 V 電容 C7向負(fù)載供電。 UC3842在該開由 UC3842 組成的它激式升壓開關(guān)電源電路見圖 35。 VT7 導(dǎo)通時(shí)間正比于 L5 存儲(chǔ)能量，因此，控制 VT7 通斷占空比，可以控 共 45 頁 第 26 頁 制升壓幅度。儲(chǔ)能電感 L 開關(guān)管 VT7 組成斬波式開關(guān)穩(wěn)壓器， UC3842 構(gòu)成開關(guān)控制電路。使 VT2也截止， L2釋放磁場(chǎng)能量， V2正偏導(dǎo)通， VT 1⑤ 腳漏極輸出高電平經(jīng)過 R7，使 VT 3導(dǎo)通，其漏源極低內(nèi)阻并聯(lián)在續(xù)流二極管 V2 兩端，使 L2 的釋放電流 增大。在 VT2導(dǎo)通的同時(shí)， VT 1導(dǎo)通，其 ⑦ 腳和 ① 腳將 VT 3柵源極短路，使 VT3 截止。 VT1內(nèi)部由 P 溝道和 N 溝道 FET 對(duì)管組成。 開關(guān)管 VT 3為 N 溝道 FET 管 IRF3205，其導(dǎo)通電阻 8M?，其漏 ——源極并聯(lián)接在續(xù)流二極管 V2兩端。 ⑥ 腳為 PWM 驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端，用以驅(qū)動(dòng) PN 溝道對(duì)管 VTl 組成的移相驅(qū)動(dòng)器。 ④ 腳為內(nèi)部振蕩器的外接定時(shí)電路端子， 5V 基準(zhǔn)電壓通過電阻向電容器 C10 充電。 ③ 腳為高電平保護(hù)輸入端，其輸入電平保護(hù)閾值為 1V。 C8 作為頻率特性校正，避免比較器產(chǎn)生自激。死區(qū)時(shí)間的設(shè)定，是為了避免兩只不同功能開關(guān)管形成瞬間共態(tài)導(dǎo)通，造成供電電路短路損壞開關(guān)管。 設(shè)驅(qū)動(dòng)脈沖在 Tn 期間，變換器開關(guān)管導(dǎo)通，向電感存儲(chǔ)磁能。開關(guān)管電流被 R10 取樣后，經(jīng) R C7 濾波，送芯片 ISENSE 端，當(dāng)反饋信號(hào)值超過閾值 1V 時(shí)，確認(rèn)過載，關(guān)斷電源輸出。芯片所用的電源 Vcc 由 R2從整流后電壓提供 。電源的輸出電壓等級(jí)有三種：＋ 5V、＋ 12V、－ 12V。集成電路內(nèi)部基準(zhǔn)電壓通過 ④ 腳引入外同步。如果 ③ 腳電壓大于 1 V 或 ① 腳電壓小于 1 V，PWM 比較器輸出高電平使鎖存器復(fù)位，直到下一個(gè)脈沖到來時(shí)才重新置位。若驅(qū)動(dòng) MOSFET 管，振蕩頻率由外接RC 電路設(shè)定，工作頻率最高可達(dá) 500 kHz。超出此限制，開關(guān)電源呈欠電壓或過電壓保護(hù)狀態(tài)，無驅(qū)動(dòng)脈沖輸出。200mA，峰值可達(dá) 177。具有滯回特性。 Comp 端引出接外部 RC 網(wǎng)絡(luò) ,以改變?cè)鲆婧皖l率特性 . （ 4） 輸出電路：圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)，電路 1A，驅(qū)動(dòng) MOS 管及雙極型晶體管。l A； ⑦ 腳為啟動(dòng) /工作電壓輸入端腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為 15mW。 UC3842 的引腳及其功能 U c 3 8 4 2V c c7V r e f8R t / C t4V f b2C o m p1O u t6G n d5I S E N S E3 圖 3－ 1 UC3842 的引腳 UC3842 的引腳 如圖 3－ 1 所示 ，其中： ① 腳為內(nèi)部誤差放大器輸出端，外接阻容元件可改善誤差放大器的增益和 共 45 頁 第 20 頁 頻率特性 。 UC3842 是美國(guó) Unitrode 公司 [14]生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片。當(dāng)輸出過壓時(shí)， VS 擊穿， V 受觸發(fā)導(dǎo)通，使光電耦合器輸出三極管電流增大，通過 UC3842 控制開關(guān)管關(guān)斷。如果輸出電壓 UO 升高，集成穩(wěn)壓器 TL431 的陰極到陽極的電流增大，使光電耦合器輸出的三極管電流增大，即 UC3842⑴ 腳對(duì)地的分流變大， UC3842 的輸出脈寬相應(yīng)變窄，輸出電壓 UO 減小。兩種過流保護(hù)互為補(bǔ)充，使電源更為安全可靠。電流互感器的輸出分為電流瞬時(shí)值反饋和電流平均值反饋兩路， R2 上的電壓反映電流瞬時(shí)值。電阻 R 給電容提供放電回路，避免因電容上的電荷積累而影響濾波器的工作特性。 ii． 最大輸出電流 是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。它表征當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，直流穩(wěn)壓電源對(duì)由于負(fù)載電流（輸出電流）變化而引起的輸出電壓的波動(dòng)的抑制能力，在規(guī)定的負(fù)載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示直流穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率。 負(fù)載電流 范圍 輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，直流穩(wěn)壓電源應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范所給出的指標(biāo)。 （ 1） 特性指標(biāo) i． 輸出電壓范圍 符合直流穩(wěn)壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。這幾年 , 隨著通信行業(yè)的發(fā)展 , 以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源 , 吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開發(fā)研究。事實(shí)上 ,許多功率電子節(jié)電設(shè)備 , 往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源 : 向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流 ,使總功率因數(shù)下降 , 使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰 , 甚至出現(xiàn)缺角和畸變。但是 , 現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要 , 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟 , 顯示出越來 越多的優(yōu)點(diǎn) : 便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾 ( 提高抗干擾能力 ) 、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào) , 也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。為了提高系統(tǒng)的可靠性 , 有些制造商開發(fā)了 用戶專用 功率模塊 (ASPM), 它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎 所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中 , 這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合 理的熱、電、 機(jī)械方面的設(shè)計(jì) , 達(dá)到優(yōu)化完美的境地。 共 45 頁 第 13 頁 （ 2） 模塊化 模塊化有兩方面的含義 , 其一是指功率器件的模塊化 , 其二是指電源單元的模塊化。所以當(dāng)我們把頻率從工頻 50Hz 提高到 20kHz,提高400 倍的話 , 用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的 5 ~ l 0 % 。盡管各種電路的激勵(lì)方法、輸出直流電壓的調(diào)節(jié)方式。這種集成電路通常為厚膜電路。 共 45 頁 第 12 頁 隔離型開關(guān)穩(wěn)壓電源采用直流供電，經(jīng)過開關(guān)電路，將直流電變成頻率很高的交流電，在經(jīng)過變壓隔離器、變壓（升壓或降壓），然后經(jīng)整流器整流，最后就可以得到新的、極性和數(shù)值各不相同的多組直流輸出電壓。 斬波型開關(guān)穩(wěn)壓電源是指直流供電，輸入直流電壓加到開關(guān)電路上，在開關(guān)電路的輸出端得到單向的脈動(dòng)直流，經(jīng)過濾波得到與輸入電壓不同的直流輸出電壓。實(shí)際上就是串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。它的特點(diǎn)是輸出功率較大。 使用兩個(gè)開關(guān)晶體管，將其連接成半橋的形式。 （ 6） 按晶體管的連接方式劃分 共 45 頁 第 11 頁 僅使用一個(gè)晶體管作為電路中的開關(guān)管。 開關(guān)晶體管與 LC 諧振回路將直流變成標(biāo)準(zhǔn)的正弦方波電路形式是類是與它激式 （ 4） 晶體管的類型劃分 采用晶體管作為開關(guān)管 采用可控硅作為開關(guān)管。有時(shí)通過取樣電路、耦合電路等構(gòu)成反饋閉環(huán)回路，來穩(wěn)定輸出電壓的幅度。這是采用具有眾多優(yōu)點(diǎn)的開關(guān)電源就顯得更加重要了。許多年來，雖然我國(guó)在無工頻將開關(guān)穩(wěn)壓電源方面做了巨大的努力，并取得了可喜的成果，但是，目前我國(guó)的開關(guān)穩(wěn)壓電源技術(shù)與一些先進(jìn)的國(guó)家相比仍然有角的差距。 1974 年研制成功了工作頻率為 10kHz、輸出電壓為 5V 的無工頻降壓變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源。隨著愛管穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾 措施的不斷改進(jìn)，開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)得到進(jìn)一步地克服，可以達(dá)到不妨礙一般的電子儀器、設(shè)備和家用電器正常工作的程度。進(jìn)一步研制適應(yīng)高頻率工作的有關(guān)電路元器件，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制的科技人員要解決的問題。 開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率是與開關(guān)管的變換速度成正比的，并且開關(guān)穩(wěn)壓電源中由于采用了開關(guān)變壓器以后，才能使之有一組輸入得到極性、大小各不相同得多組輸出。 70 年代以后，于這種技術(shù)有關(guān)的高頻、高反壓的功率晶體管，高頻電容，開關(guān)二極管，開關(guān)變壓器鐵心等元器件也不斷地被研制和生產(chǎn)出來，使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源得到了飛速發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、通信、航天、彩色電視機(jī)等領(lǐng)域中，從而使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源成為各種電源中的佼佼者。從此直流變換器就可以直接由市電經(jīng)整流、濾波后輸入，不再需要有工頻變壓器了。從而取代了早期采用的壽命短、可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低的旋轉(zhuǎn)式和機(jī)械振子式換流設(shè)備。在開關(guān)電源中，由于可以方便地設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，因此當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保障其功能可靠； (5) 功耗小。由于開關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，從而使其重量只有同容量線性電源的 1/5，體積也大大縮小了； (3) 穩(wěn)壓范圍寬。 P W M 調(diào)制是指開關(guān)周期恒定， 通過