【正文】 為了小型化，高效率可靠的開關(guān)電源，全世界的工程師做出了不懈的努力。器件相同。（5）從電路刪除元器件選中該元器件，按下Edit→Delete即可,或者點(diǎn)擊右鍵可以出現(xiàn)菜單，選擇Delete即可。 電路圖選項(xiàng)的設(shè)置選擇Options菜單中的Sheet Properties（工作臺(tái)界面設(shè)置）（Options→Sheet Properties）用于設(shè)置與電路圖顯示方式有關(guān)的一些選項(xiàng)。元器件被移動(dòng)后，與其相連接的導(dǎo)線就會(huì)自動(dòng)重新排列。這就需要先選中該元器件。人們不僅關(guān)心電子產(chǎn)品的信號完整性(SI),更關(guān)注電子產(chǎn)品的電源完整性(PI)。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。 該電路通過調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關(guān)信號的占空比。％，典型值25℃（TL431B），低動(dòng)態(tài)輸出阻抗， to 100mA ，等效全范圍溫度系數(shù)50 ppm/℃典型，溫度補(bǔ)償操作全額定工作溫度范圍，低輸出噪聲電壓。 UC3845常用的電壓反饋電路的選用如圖43所示，輸出電壓Vo經(jīng)光耦在經(jīng)R16及R19分壓后作為采樣信號，輸入U(xiǎn)C3845腳2（誤差放大器的反向輸入端）。UC3845采用兩個(gè)欠壓鎖定比較器，以保證在輸出級被驅(qū)動(dòng)之前集成電路已經(jīng)工作。電感電流通過與輸出開關(guān)Q1源極串聯(lián)的參考取樣電阻Ｒ 轉(zhuǎn)換成電壓。(2)振蕩器。5地該管腳是控制電路和電源的公共地（僅對8管腳封裝如此）6輸出該輸出直接驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的柵極， 的峰值電流經(jīng)此管腳拉和灌,輸出開關(guān)頻率為振蕩器頻率的一半.7VCC該管腳是控制集成電路的正電源。 UC3845 有16V（通）和10 伏（斷）低壓鎖定門限，十分適合于離線變換器。變壓器的設(shè)計(jì)主要講了反激變壓器的主要方程變壓器磁芯的選擇，變壓器匝數(shù)的計(jì)算以及磁芯損耗的計(jì)算，這個(gè)對于整個(gè)設(shè)計(jì)很重要。根據(jù)第二節(jié)的推導(dǎo)，我們得知次級繞組電流和初級繞組電流之間服從匝比關(guān)系，即次級繞組電流的平均值和變化量等于初級繞組電流平均值和變化量的n 倍，n 為初次級匝比，而連續(xù)模式下次級電流的占空比等于1 減去初級電流占空比，即有如下關(guān)系成立：取電流密度為5 A/mm2，進(jìn)一步求得所需的銅線截面積為： （339） 對于電流較大時(shí)，如果選用單股線徑較粗的銅線，由于高頻電流下的趨膚效應(yīng)，會(huì)造成電流集中在導(dǎo)線邊緣，造成銅線的實(shí)際有效截面積減小，內(nèi)阻增大，銅線損耗增大。 在第二節(jié)中討論過，開關(guān)管閉合時(shí)，輸出二極管反偏截止，此時(shí)二極管上承受的最大反偏電壓為輸出電壓加上最大初級反射電壓，如下式： （336） 其中n 為初次級繞組線圈匝比。另一種方法是墊氣隙，即在磁芯的中柱和邊柱中間墊上非導(dǎo)磁薄膜材料，例如云母片、塑料片等，此時(shí)由于實(shí)際的氣隙長度等于中柱的氣隙長度加上邊柱的氣隙長度，所以薄膜的厚度約等于計(jì)算得到氣隙長度的二分之一。對于給出的計(jì)算公式，多數(shù)工程人員沒有理解其來源，如果一味搬用，在選取各參數(shù)的單位時(shí)，容易出現(xiàn)困惑。如果次級不止一組，還要求出次級其它繞組的匝數(shù)。初級繞組在峰值電流處達(dá)到最大的磁通密度，因此可以求出初級線圈所需的最少匝數(shù)，計(jì)算關(guān)系式如下： （321）Bmax 為磁芯工作時(shí)的最大磁通密度，為了防止磁芯飽和，Bmax 必須小于飽和磁通密度Bsat。根據(jù)第一節(jié)的關(guān)系式，初級電感量滿足如下關(guān)系： （314） 其中fsw 為開關(guān)頻率。變壓器的設(shè)計(jì)對于開關(guān)電源的設(shè)計(jì)十分重要，是整個(gè)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一部分。晶體管截止時(shí)所承受的尖峰電壓按下面的公式進(jìn)行計(jì)算： (38)式(38)中，是輸入電路整流濾波后的直流電壓，﹠是最大工作占空比。輸入濾波電容使整流后的半正弦信號變?yōu)橄鄬ζ教沟闹绷麟?，電容量的大小決定了直流的平坦度，輸入濾波電容上的電壓即變換器的輸入電壓，為了較為準(zhǔn)確地得到變換器輸入直流電壓的范圍，我們需要計(jì)算電容上電壓的波動(dòng)值。導(dǎo)通損耗等于二極管的正向壓降與正向平均電流的乘積，對于交流正弦輸入和全橋整流的應(yīng)用，平均二極管電流等于有效值電流乘以正弦因子，計(jì)算公式如（31）： （31） = 所以理論上計(jì)算得到所需的二極管最大整流電流只需大于75mA。這樣，就不會(huì)影響整個(gè)開關(guān)電源的效率。當(dāng)輸入濾波電容充滿電后．由于雙向可控硅和電阻是并聯(lián)的，可以把電阻短路，對其進(jìn)行分流。在解決開關(guān)電源內(nèi)部的兼容性時(shí)，可以綜合利用上述三個(gè)方法，以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制, 既可改變逆變電路輸出電壓的大小, 也可改變輸出頻率。 濾波器由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。 本章小結(jié) 開關(guān)電源有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常用的是上面所提到的幾種，每一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都要自己的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，所以只有仔細(xì)分析各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，才能決定自己的設(shè)計(jì)選擇哪種才是最優(yōu)設(shè)計(jì)。圖 25 反激電路 反激電路 反激電路的工作原理如圖25的工作過程是，接通V1后，通過啟動(dòng)電路RRCVD3在VT基極中流過小電流，一次繞組T1原邊啟動(dòng)，在反饋繞組上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓；此電壓使VT基極電流增大，導(dǎo)致其集電極電流隨之增大，形成正反饋過程，使VT很快飽和。 反激式變換器，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，能量存儲(chǔ)于變壓器原邊的電感中，注意變壓器的同名端，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，漏極電壓要高于輸入電壓，變壓器副邊電壓高于地，使二極管導(dǎo)通，向輸出電容和負(fù)載提供電源。 （9）輸出電流的大?。喝绻敵鲭娏骱艽?，選用電壓模式要比電流模式控制好。 （2）占空比：輸入電壓和輸出電壓是否相差5倍以上，如果是，就可能要用變壓器。由上述討論可知，這種升降壓斬波電路輸出直流電壓V2的極性和輸入直流電壓升降壓斬波電路V1的極性是相反的，故也稱為反相式直流交換器。Buck變換器開關(guān)的門極驅(qū)動(dòng)很麻煩，但是buck電路簡單，所以成本比較低，而且buck變換器能把一個(gè)正的輸入變換成一個(gè)負(fù)的輸出。經(jīng)過關(guān)斷時(shí)間后，控制脈沖又使Q1導(dǎo)通，上述過程重復(fù)發(fā)生。 boost電路特點(diǎn)： boost電路的電路相比較其他電路來的簡單，所以成本比較低，另外boost電路的輸出電壓高于輸入電壓，能夠起到升壓作用。 在Q1導(dǎo)通的期間，能量儲(chǔ)存于電感L1中，在截止的 期間，電感釋放的能量補(bǔ)充在導(dǎo)通期間給電容損失的能量。為了補(bǔ)償電源輸出的電壓降，直接從負(fù)載上檢測輸出電壓的方法。條件是線電壓和環(huán)境溫度保持不變。 啟動(dòng)浪涌電流限制電路：它屬于保護(hù)電路。開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很多，但是最基本的電路就是boost，buck以及buckboost電路，本章大概的講述了幾種基本的電路和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從中選擇了適合本次設(shè)計(jì)的反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為仿真開關(guān)電源，首先要進(jìn)行仿真建模。通常，它涉及到開關(guān)過程產(chǎn)生的di/dt和dv/dt，引起強(qiáng)大的傳導(dǎo)型電磁干擾和諧波干擾。要求電容量大、等效電阻（ESR）小、體積小等。 （2）對高頻磁性材料有如下要求：損耗小，散熱性能好，磁性能優(yōu)越。本次設(shè)計(jì)是為儲(chǔ)能逆變項(xiàng)目做的一款為芯片供電的小功率電源，輸出只有幾伏，所以選擇反激式開關(guān)電源。按規(guī)格又可分為常規(guī)正激，包括單管正激，雙管正 激。為了減小噪聲，并進(jìn)一步減小電源體積，在20世紀(jì)70年代，新型電力電子器件的發(fā)展給開關(guān)電源的發(fā)展提供了物質(zhì)條件。線性穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)簡單。 早期的開關(guān)電源的頻率僅為幾千赫，隨著電力電子器件及磁性材料性能的不斷改進(jìn)，開關(guān)頻率才得以提高。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時(shí)副邊截止，變壓器儲(chǔ)能。大功率輸出，一般采用橋式電路，低壓也可采用推挽電路。尤其是磁元件的渦流、漏電感、繞組交流電阻Rac和分布電容等，在低頻和高頻下的表現(xiàn)有很大不同?；蚬璨牧霞稍阼F氧體上，是一種磁電混合集成技術(shù)。 對輸入端功率因數(shù)要求不特別高的情況，用PFC和變換器組合電路構(gòu)成小功率ACDC開關(guān)電源，只用一個(gè)主開關(guān)管，稱為單管單級PF校正ACDC變換器，簡稱為S4。顯然，在電磁兼容領(lǐng)域，存在著許多交叉科學(xué)的前沿課題有待人們研究。用基于仿真的專家系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)電源的CAD，可使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能最優(yōu)，減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，并能做可制造性分析，是21世紀(jì)仿真和CAD技術(shù)的發(fā)展方向之一。它表示電解電容呈現(xiàn)的電阻值的總合。 線性調(diào)整率：輸出電壓隨輸入線性電壓在指定范圍內(nèi)變化的百分率。 輸出瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間：從輸出負(fù)載電流產(chǎn)生變化開始，經(jīng)過整個(gè)電路的調(diào)節(jié)作用，到輸出電壓恢復(fù)額定值所需要的時(shí)間。當(dāng)出現(xiàn)過壓現(xiàn)象時(shí)，保護(hù)電路啟動(dòng)，將電源輸出端電壓快速短路。當(dāng)V1止時(shí)，假定L1右端的電感反沖電壓等于輸出電壓V0，則L1上的電壓為，L1中的電流以，而在穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)通期間L1中電流的增量應(yīng)等于關(guān)斷期間電流的減量，故有 (22) (23) 由上式可知，當(dāng)改變占空比D時(shí)，就能獲得所需的上升的電壓值。此時(shí)續(xù)流二極管D1因反向偏置而截止。 buck電路的特點(diǎn) Buck電路只能實(shí)現(xiàn)降壓，所以在任何時(shí)候，輸出電壓只能比輸入電壓低。經(jīng)過ton時(shí)間以后，開關(guān)管Q受控而截止時(shí)，儲(chǔ)能電感L自感電勢的極性變?yōu)樯县?fù)下正，二極管D正向偏置而導(dǎo)通，儲(chǔ)能電感L所存儲(chǔ)的磁能通過D向負(fù)載 RL釋放，并同時(shí)向?yàn)V波電容C充電。當(dāng)在關(guān)斷時(shí)，Q開始導(dǎo)通，L中電流下降到極小值： (217) (3) 輸入直流電壓U1和輸出直流電壓U2的關(guān)系將(217)式代入(215)式可得： (218) (219) (220) 當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間小于關(guān)斷時(shí)間時(shí)，d， V2V1，電路屬于降壓式；當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間等于關(guān)斷時(shí)間時(shí)，d＝， V2＝V1。 （6）成本高低：對離線式電源來說，也可以用IGBT，否則就考慮MOSTET。如果你需要只有一組輸出且不用隔離的電源，那么boost變換器只需要處理只有一個(gè)繞組的電感即可。因?yàn)閎uck變換器是不用變壓器的，是非隔離式的，而且都是針對小功率，只能單方面的升壓或降壓，且不能多路輸出，調(diào)試上不出現(xiàn)問題，如果要再多做一路5V的輸出，那就不考慮buck變換器和boast變換器。由圖反激波形圖可得： (221) 二極管上的最大反壓為： (222)其中周期和輸入電壓及輸出電壓的關(guān)系式為: (223) 從式(223)可知，當(dāng)Vi、Vo一定時(shí)，與Po成反比；當(dāng)P、Vo一定時(shí)，與Vi成反比，屬于脈沖寬度與頻率混合調(diào)制，也是自激型反激式電路的主要特性。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。因此，常常需要將近電網(wǎng)電壓先經(jīng)過電源變壓器，然后將變換以后的副邊電壓再去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。(2)設(shè)計(jì)反饋控制電路、保護(hù)電路、軟啟動(dòng)控制電路、浪涌吸收電路。 通常廣泛采用的措施有兩種，一種方法是利用電阻雙向可控硅并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；另一種方法是采用負(fù)溫度系數(shù)(NTc)的熱敏電阻。這樣，由于阻值較大，它就限制了浪涌電流。由于保險(xiǎn)絲和熱敏電阻都屬于阻性元件所以選取時(shí)根據(jù)有效值電流計(jì)算。 共模電感和輸入濾波電容的選取 共模電感和安規(guī)X 電容一起組成了共模濾波器。在確定輸入濾波電容容量后，就可以得到變換器的輸入直流電壓范圍。第二個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是必須滿足晶體管在導(dǎo)通時(shí)的集電極電流的需求 （39） 式(39)中，IL是變壓器初級繞組的峰值電流而n是變壓器初級與次級間的匝數(shù)比。另一方面，開關(guān)閉合導(dǎo)通期間，次級輸出二極管承受的反向電壓為初級反射電壓加上輸出電壓，變壓器匝比越大，初級反射電壓越高，二極管承受的反向電壓也就越高。在工程應(yīng)用中，輸出功率和開關(guān)頻率確定的情況下，相應(yīng)的磁芯體積也就大致確定了。初級繞組匝數(shù)和匝比確定后，就可以算出次級繞組匝數(shù)，取匝比11和12 時(shí)分別有： (325) (326) 如果選取匝比11，得到的次級繞組匝數(shù)不為整，此時(shí)可以適當(dāng)增加初級繞組匝數(shù)，例如將初級增加到99T 時(shí)，次級可以取9T。為了防止磁芯飽和，必須限制磁芯中的磁通密度擺幅，最常用的方法就是在磁芯中增加氣隙。在反激式變換器的計(jì)算中，L 即初級電感量。在第一節(jié)基本反激式變換器的原理中已經(jīng)得出，輸出二極管的平均電流