【正文】 內(nèi)的電壓輸出，有一種特殊情況，當(dāng) R1=R2 時(shí)， Vo=5V。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 17 +REFVI(ref)ANODECATHODE 圖 TL431 的功能模 塊示意圖 在開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò) TL431 反饋，使得電流輸出并將誤差放大， TL431 的沉流端驅(qū)動(dòng)一個(gè)光耦的發(fā)光部分，這時(shí)反饋電壓由處在電源高壓主邊的光耦感光部分得到。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中，我們可以用它代替齊納二極管，例如，可調(diào)壓電源、數(shù)字電壓表、運(yùn)放電路、開(kāi)關(guān)電源等等。 在開(kāi)關(guān)電源中，當(dāng)電流流過(guò)光二極管時(shí)，二極管發(fā)光感應(yīng)三極管， 對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整 ，從而控制 UC3844 的工作。同時(shí)它還擁有以下特點(diǎn) : （ 1）電流傳輸比 CTR:IF=5mA,VCE=5V 時(shí)最小值為 50%； 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 16 （ 2）輸入和輸出之間的隔絕電壓高 Viso(rms): KV。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 15 第 2 章 開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì) 主電路拓?fù)? 下圖是所設(shè)計(jì)電源的簡(jiǎn)單圖，其主電路采用單端反激式變換電路， 220 V 交流輸入電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波變?yōu)橹绷骱?，供給單端反激式變換電路，并通過(guò)電阻 RC2 為 UC3844 提供初始工作電壓。其中變頻器中的輔助電源是首先要解決的問(wèn)題。而交流電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題，隨著變頻技術(shù)的出現(xiàn)解決。而且在世界范圍內(nèi)，它也是一種不斷注入新鮮血液的科學(xué)技術(shù) 。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器限制 PWM 的占空比調(diào)節(jié)范圍在 0～ 50%之內(nèi)。 UC3844的工作原理是 :反饋電壓和 基準(zhǔn)電壓之差 ,經(jīng)誤差放大器 E/A 放大后作為門限電壓 ,與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓 ,一起送到電流感應(yīng)比較器。引腳 1為誤差放大器補(bǔ)償端 ,引腳 2接電壓反饋信號(hào) ,引腳 3接電流檢測(cè)信號(hào) ,引腳 4外接時(shí)間電阻 RT 及 CT用來(lái)設(shè)置振蕩器的頻率 ,引腳 5為接地端 ,引腳 6為推挽輸出端 ,可提供大電流圖騰柱輸出 ,引腳 7接芯片工作電壓 ,引腳 8提供 5V 的基準(zhǔn)電壓。之后主電路又通過(guò) RIN 電阻給 UC3844芯片供電，芯片工作。 啟動(dòng)方法：?jiǎn)?dòng)時(shí)直接由直流輸入端提供起動(dòng)電壓，如圖 111。因?yàn)槠溆欣跍p小電源體積，實(shí)現(xiàn)小型化和節(jié)約成本的原因，在小功率電源系統(tǒng)中廣泛使用。另外，全波整流需要四只二極管。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 12 U C 3 8 4 4C 1R 1 D 2D 1C 2R 2C 3D 335218476C 4R 3R 4O 2M O S F E TC 5R 5R 6 圖 UC3844的反激式開(kāi)關(guān)電源 第二種方法：需要用穩(wěn)壓器 7815,的一種不用低頻變壓器降壓的簡(jiǎn)易輔助電源。 第一種方法： 需要用穩(wěn)壓器的傳統(tǒng)的線 性電源作為輔助電源。根據(jù)輔助電源與功率主回路的關(guān)系，開(kāi)關(guān)電源中的輔助電源可以分為兩大類：獨(dú)立型和非獨(dú)立型。一個(gè)重要的原因就是隔離問(wèn)題。上述現(xiàn)象均會(huì)造成開(kāi)關(guān)電源無(wú)法正常工作，為此幾乎所有的開(kāi)關(guān)電源都設(shè)置了防止流涌電流 的軟啟動(dòng)電路，以保證電源正常而可靠運(yùn)行。 開(kāi)關(guān)電源的控制電路有電流控制和電壓控制兩種，電流控制是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電感電流不是一個(gè)獨(dú)立變量，從而使開(kāi)關(guān)變換器成為一個(gè)一階無(wú)條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，因而很容易得到大的開(kāi)環(huán)增益以及小信號(hào)、大信號(hào)特性。因此，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的體積比其他類型的開(kāi)關(guān)電源的體積要小很多。這樣才能最大化發(fā)揮芯片的作用。因此，要想法設(shè)法限制反激變換器功率開(kāi)關(guān)電流尖峰和電壓尖峰。 下圖是反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的簡(jiǎn)單工作原理圖： 圖 反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源原理圖 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 10 圖中變壓器的初級(jí)繞組與次級(jí)繞組同名端相反， inU 為輸入直流電壓，開(kāi)關(guān) S 為功率開(kāi)關(guān)管， C 為輸出濾波電容， R 為負(fù)載， L1i 為初級(jí)繞組電流， L2i為次級(jí)繞組 電流；oU 和 oi為輸出電壓和電流，參考方向如圖 所示。當(dāng) S 截止時(shí)，初級(jí)感應(yīng)電壓極性反向，使次級(jí)繞組感應(yīng)電壓極性反轉(zhuǎn)，二極管 D 導(dǎo)通，儲(chǔ)存在變壓器中的能量傳遞給輸出電容 C，同時(shí)給負(fù)載供電，磁能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來(lái)。下面重點(diǎn)分析隔離式單端反激轉(zhuǎn)換電路，電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示。在這種情況下需要使用稱為隔離變換器的變壓器進(jìn)行隔離。 PWM 相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)，所以某些時(shí)候我們必須以 PWM 進(jìn)行通信。直流供電加到負(fù)載上 的時(shí)候就是通的時(shí)候，供電被斷開(kāi)的時(shí)候就是斷的時(shí)候。通過(guò) 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 8 參數(shù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管基極或柵極的偏置，以此改變晶體管導(dǎo)通的時(shí)間，這種方式能使電源輸出電壓在外部工作條件變化時(shí)，一直保持恒定。 第三，緩和電網(wǎng)中的尖峰脈沖； 第四，抑制電網(wǎng)的換相缺口； 輸出整流濾波器的作用是將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時(shí)防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾。這些高次諧波，會(huì)通過(guò)與變頻器輸入端連接的電源線，進(jìn)入到電網(wǎng)中，進(jìn)而會(huì)影響到使用這一電網(wǎng)的敏感設(shè)備的正常工作。 設(shè)計(jì)師可以發(fā)揮各種類型電路的特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)出能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源沒(méi)有體積較大工頻變壓器，并且省去了很多散熱片，因?yàn)槠湓诠β示w管上的耗散功率大幅降低。 (3)穩(wěn)壓范圍寬。這就使得功率晶體管的損耗較小，電源的效率可以達(dá)到 80%以 上。 開(kāi)關(guān)電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。最后這些交流波形經(jīng)過(guò)整流濾波后就得到直流輸出電壓。 與線性電源相比， PWM 開(kāi)關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò) “ 斬波 ” ，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)開(kāi)關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問(wèn)題，故仍需在這一領(lǐng)域開(kāi) 展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。 開(kāi)關(guān)電源高頻化和小型化，使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn)，每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的 PWM 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 5 開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn) ZVS、 ZCS 的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開(kāi)關(guān)電源的工作效率。而電流控制雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)條件的一階穩(wěn)定系統(tǒng) ,因此系統(tǒng)穩(wěn)定性好。輸入電壓的變化會(huì)帶動(dòng)電感電流的變化 ,電 感電流的變化立即被電流控制回路感應(yīng)而被抑制 ,不需要類似電壓控制調(diào)節(jié)的復(fù)雜過(guò)程，所以響應(yīng)快。該信號(hào)與經(jīng)電阻采樣反映電流變化的信號(hào) Us 進(jìn)行比較 ,輸出一個(gè)占空比可調(diào)節(jié)的 PWM 脈沖信號(hào) ,從而使得輸出的電壓信號(hào) V0 保持恒定。 下圖是三相電壓型 PWM 整流器。 脈寬調(diào)制 PWM 即要求逆變電路輸入直流電壓的有效值是不能控制的，也就是整流電路應(yīng)為二極管控橋路，而逆變電路通過(guò)控制全控元件的開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)時(shí)間的長(zhǎng)短，用來(lái)改變其輸出電壓變頻和輸出脈沖占空比，因此 實(shí)現(xiàn)頻率和電壓值配合改變目的。二極管整流的主要缺點(diǎn)是：產(chǎn)生諧波和不可控制性。 （ 4）速度檢測(cè)電路 :以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器 (tg、 plg 等 )的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。 （ 1）整流器 最近大量使用的是二極管的 變流器，它把工頻電源變換為直流電源。 并且，用戶只要設(shè)定數(shù)據(jù)組編碼，而不必逐項(xiàng)設(shè)置，變頻器會(huì)將運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)調(diào)整到最佳狀態(tài)?？梢蕴峁┒喾N不同而且兼容的通信接口，支持多種要求的通信協(xié)議，而且可由個(gè)人計(jì)算機(jī)向變頻器內(nèi)輸入命令和設(shè)定功能等等用途。例如集成化和系統(tǒng)化。 隨著電力電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制原理的不斷發(fā)展，變頻器作為一種智能調(diào)速電源，其功能和結(jié)構(gòu)也在不斷地發(fā)展更新。設(shè)計(jì)完成的該系統(tǒng)應(yīng)符合各項(xiàng)行業(yè)規(guī)定。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 的理想器件。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。 目錄 摘要 ............................................................................................................................................. I Abstract .................................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 ............................................................................................................................ 1 變頻器的發(fā)展 .............................................................................................................. 1 變頻器工作原理 .......................................................................................................... 2 變頻器輸出電壓調(diào)制和 PWM 技術(shù) ................................................................. 3 變頻器的開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介 .............................................................................................. 4 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展 ................................................................................................. 4 開(kāi)關(guān)電源的工作原理 ......................................................................................... 5 開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn) ................................................................................................. 6 開(kāi)關(guān)電源的構(gòu)成 ................................................................................................. 6 開(kāi)關(guān)電源中的輔助電源 ....................................................................................11 UC3844 芯片介紹 ...................................................................................................... 13 課題來(lái)源及要求 ........................................................................................................ 13 課題來(lái)源 ........................................................................................................... 13 課題要求 ........................................................................................................... 14 第 2 章 開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 15 主電路拓?fù)? ......................