【正文】 圖 俯 視 圖 UC3842（ 電 流 型 脈 寬 調(diào) 制 器 ） 是 一 種 高 性 能 的 固 定 頻 率 電 流 型 單 端輸 出 脈 寬 調(diào) 制 器 （ PWM） 控 制 ,具 有 管 教 數(shù) 量 少 ， 外 圍 電 路 簡 單 、 安 裝與 調(diào) 試 簡 便 、 性 能 優(yōu) 良 、 價 格 低 廉 等 優(yōu) 點 ， 能 通 過 高 頻 變 壓 器 與 電 網(wǎng) 隔離 ,適 于 構(gòu) 成 無 工 頻 變 壓 器 的 2050W 小 功 率 開 關(guān) 電 源 .穩(wěn) 壓 性 能 好 ,其電 壓 調(diào) 整 率 可 達 %/V,除 具 有 輸 入 端 過 壓 保 護 與 輸 出 端 過 流 保 護 電路 之 外 ,還 設(shè) 有 欠 壓 鎖 定 電 路 （ 當電源電壓超過 16V 或低于 10V 時,集成電路停止工作.） ,使 工 作 穩(wěn) 定 可 靠 .是 專 為 脫 線 式 直 流 變 換 電 路 設(shè) 計 的 ,其內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 如 圖 1 所 示 ,它 集 成 了 振 蕩 器 、 有 溫 度 補 償 的 高 增 益 誤 差 放 大器 、 電 流 檢 測 比 較 器 、 圖 騰 柱 式 輸 出 電 路 、 輸 入 和 基 準 欠 電 壓 鎖 定 電 路及 PWM 鎖 存 器 電 路 。AC／DC 變換器輸入為 50／60Hz 的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準(如uL、CCEE 等)及 EMC 指令（電池兼容性——其包括產(chǎn)品的電磁干擾性（EMI） ，另一方面是產(chǎn)品的電磁干擾免疫性（EMS））的限制(如IEC、FCC、CSA)，交流輸入側(cè)必須加 EMC 濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制 AC／DC 電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動作，使得解決 EMC 電磁兼容問題難度加大，也就對內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大，限制了 Ac／DC 變換器模塊化的進程，因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。（2） 反激電路 [8]圖 單端反激式開關(guān)電源所謂的反激，是指當開關(guān)管 VT1 導通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負，整流二極管 VD1 處于截止狀態(tài)，在初級繞組中儲存能量。隔離式高頻開關(guān)電源電路的共同特點就是具有高頻變壓器，直流穩(wěn)壓是從變壓器次級繞組約脈沖電壓整流濾波而來。(2)Boost 電 路 ——升 壓 斬 波 器 ， 其 輸 出 平 均 電 壓 Uo 大 于 輸 入 電 壓Ui， 極 性 相 同 。 電 流 內(nèi) 環(huán) 還 使 開 關(guān) 電 源 變 換 器 易 于 實 現(xiàn) 并 聯(lián) 運行 ， 有 利 于 實 現(xiàn) 變 換 器 的 模 塊 設(shè) 計 。 上 檢 測 得 到的 電 流 反 饋 信 號 U。山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）10其主要缺點是輸入或輸出的變化只能在輸出改變時才能檢測到并反饋回來進行糾正，因此響應(yīng)速度比較慢。隨著控制理論的發(fā)展，一些現(xiàn)代的控制方法，如模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制等非線性控制方法也被嘗試應(yīng)用于開關(guān)電源的控制電路中。因此，在開關(guān)電源的設(shè)計中，控制方法的選擇和設(shè)計對于開關(guān)電源的性能來說是十分重要的。從 其 主 要 特 點 上 看 ： 線性電源功率器件工作在線性狀態(tài)，也就是說他一用起來功率器件就是一直在工作，所以也就導致他的工作效率低，一般在 50%~60%，而且他必須先將輸入高壓變低壓，一般都是用變壓器，也有別的像 KX 電源，在京整流輸出直流電壓，從而導致其體積很大，笨重，發(fā)熱量也很大，但 其 電 源 技 術(shù) 很 成 熟 ， 制 作 成 本 較 低 ， 可 以 達到 很 高 的 穩(wěn) 定 度 ， 波 紋 也 很 小 ， 而 且 沒 有 開 關(guān) 電 源 具 有 的 干 擾 與噪 音 ， 而 開 關(guān) 電 源 與 之 相 反 。 開 關(guān) 電 源 被 譽 為 高 效 節(jié) 能 電 源 ， 它 代 表 著 穩(wěn) 壓 電 源 的 發(fā) 展 方 向 ，現(xiàn) 已 成 為 穩(wěn) 壓 電 源 的 主 流 產(chǎn) 品 。 對 于 高 可 靠 性 指 標 ，美 國 的 開 關(guān) 電 源 生 產(chǎn) 商 通 過 降 低 運 行 電 流 ， 降 低 結(jié) 溫 等 措 施 以 減 少 器 件的 應(yīng) 力 ， 使 得 產(chǎn) 品 的 可 靠 性 大 大 提 高 。第三個階段從 20 世紀 90 年代中期開始，集成電力系統(tǒng)和集成電力電子模塊（IPEM）技術(shù)開始發(fā)展，它是當今國際電力電子界亟待解決的新問題之一。線性電源工作于工頻，因此用工作頻率為 20KHz 的 PWM 開關(guān)電源替代，可大幅度節(jié)約能源，在電源技術(shù)發(fā)展史上譽為 20KHz 革命。為順應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)備對多種電壓和電流的需求，在滿足體積小、重量輕、效率高、抗干擾能力強的同時，還應(yīng)有更好的可靠性和經(jīng)濟型。電源的發(fā)展經(jīng)歷了從線性電源、相控電源到開關(guān)電源的發(fā)展歷程。 隨著 VLST(Very lagrge scale integration)新品尺寸的不斷減小，電源的尺寸與微處理器相比要大得多。開關(guān)電源相關(guān)技術(shù)的研究正處于迅速發(fā)展階段。⑵ 、 高 效 率 和 高 可 靠 性開 關(guān) 電 源 使 用 的 元 件 大 大 少 于 連 續(xù) 工 作 電 源 ， 因 此 提 高 了 可 靠 性 。 采 用 了 控 制 集 成 電 路 的 開 關(guān) 電 源 更具 有 效 率 高 、 輸 出 穩(wěn) 定 、 可 靠 性 高 ， 并 可 實 現(xiàn) 遠 程 控 制 等 功 能 ， 是世 界 電 源 的 發(fā) 展 趨 勢 。山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）7開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。采用不同的檢查信號和不同的控制電路會有不同的控制效果。雖然這些控制方法到目前沒有得到廣泛應(yīng)用，但是由于其獨特的控制性能，應(yīng)用前景可觀。由于電壓型控制對負載電流沒有限制，因而需要額外的電路來限制輸出電流。 和 誤 差 放 大 器 的 輸 出 us分 別 加 至 P州 比 較 器 同 向 端和 反 向 端 ， 構(gòu) 成 了 電 流 內(nèi) 環(huán) 。 電 流 控 制 PwM技 術(shù) 有 很 多 優(yōu) 點 ， 如山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）12電 壓 調(diào) 整 率 好 ： 回 路 穩(wěn) 定 性 好 ， 負 載 響 應(yīng) 快 ： 功 耗 小 ： 有 較 好 的 并 聯(lián) 能力 等 等 。(3)Buck—Boost 電 路 ——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電感傳輸。現(xiàn)簡介隔 離 型 電 路（ 都 是 用 變 壓 器 實 現(xiàn) 電 氣 隔 離 ） 中 的 正 激 電 路 、 反 激 電 路 。當開關(guān)管 VT1 截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及 VD1 整流和電容Ｃ濾波后向負載輸出。AC／DC 變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。該 芯 片 主 要 有 以 下 性 能 :(1)可 調(diào) 整 振 蕩 器 的 放 電 電 流 以 產(chǎn) 生 精 確 的 占 空 比 。圖 UC3842 的 內(nèi) 部 框 圖電流型脈寬調(diào)制器UC3842的主要優(yōu)點：單端輸出，可直接驅(qū)動雙極型功率管或場效應(yīng)管；管腳數(shù)量少，外圍電路簡單；%；工作頻率更可高達 500 kHz；啟動電流小于1 mA，正常工作電流為12 mA；欠壓鎖定，帶滯后；鎖存脈寬調(diào)制，可逐周限流；并可利用高頻變壓器實現(xiàn)與電網(wǎng)隔離。當工作電壓Ucc 大于34 V 時,穩(wěn)壓管穩(wěn)壓,使內(nèi)部電路在小于34 V 下可靠工作。在CT放電期間，振蕩器產(chǎn)生一個內(nèi)部消隱脈沖保持“或非”沒的中間輸入為高電平，這導致輸出為底狀態(tài)，從而產(chǎn)生了一個數(shù)量可控的輸出靜區(qū)時間。UC3842作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān)導通由振蕩器起始，當峰值電感電流達到誤差放大器輸出（管腳1）建立的門限電平時中止。電流檢測和限定: 圖 電流檢測電路 工作原理山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）24圖 UC3842 原理圖（1） 、電路上電時，外接的啟動電路通過引腳 7 提供 UC3842 芯片所需的啟動電壓。如由于某種原因使 V O 升高時 , PWM 就改變控制電壓的占空比 , 使斬波后的電壓均值下降, 導致 VO 下降, 最后使 VO 趨于穩(wěn)定。壓敏電阻器的電阻材料是半導體，所以它是半導體電阻器的一個品種。浪 涌 抑 制 型 ： 是 指 用 于 抑 制 雷 電 過 電 壓 和 操 作 過 電 壓 等 瞬 態(tài) 過 電壓 的 壓 敏 電 阻 器 ， 這 種 瞬 態(tài) 過 電 壓 的 出 現(xiàn) 是 隨 機 的 ， 非 周 期 的 ， 電流 電 壓 的 峰 值 可 能 很 大 。Ⅱ 、 所 謂 通 流 容 量 ,即 最 大 脈 沖 電 流 的 峰 值 。若從形成特點看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。L的電感量與EMI 濾波器的額定電流有關(guān)，參見下表： 電感量范圍與額定電流的關(guān)系額定電流I(A) 1 3 6 10 12 15電感量范圍L(mH) 8～23 2～4 ～ ～ ～ ～山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）35需要指出，當額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。圖（c） 中的L、C1和C2用來濾除共模干擾，C 3和C 4濾除串模干擾。插入衰減），它是評價電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標.①、插入損耗（A dB）是頻率的函數(shù)，用dB表示。顯然，漏電流與C成正比。在負載電阻上正負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓②、負載上的直流電壓和直流電流輸出電壓是脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）41圖 負載電壓波形輸出的平均電壓為： 22π02L ????流過負載的平均電流為： LRI??流過二極管的平均電流為： ?二極管所承受的最大反向電壓： 2RmaxV（2） 濾波電路山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）42圖 濾波電路①、基本概念及原理濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。顯然，當ＲL 很 小，即 IL 很大時，電容波的效果不好，見濾波曲線中的 2。時，正弦曲線下降的速率很慢。 （或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足 ?RLC≥6~10。這個噪聲會傳導到輸人輸出端，形成傳導干擾。相比較而言，差模干擾路徑比較簡單也易于處理。③、上圖中 C3，R3 組成輸出二極管的緩沖電路，減小 di/dt，另外輸出二極管應(yīng)采用肖特基或者超快速恢復二極管。?、?、確定變壓器的線徑及線數(shù)。圖 加入屏蔽層得變壓器、功率變換電路 【19】（1） 、MOS 管的工作原理：目前應(yīng)用最廣泛的絕緣柵場效應(yīng)管是MOSFET（MOS 管） ，是利用半導體表面的電聲效應(yīng)進行工作的。由于它的柵極處于不導電狀態(tài)，所以輸入電阻可以大大提高，最高可達 105歐姆，MOS 管是利用柵源電壓的大小，來改變半導體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小?！、?、根據(jù)電路的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求，計算初次級繞組的電感量和匝數(shù)，反激式電源還應(yīng)計算變壓器氣隙的大小，氣隙的大小決定了變壓器的帶負山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）50載能力，同時也會影響變壓器漏感的大小。變壓器不僅要設(shè)計合理，在制作上也很有講究。（2）、開關(guān)管和輸出二極管的緩沖電路圖 緩沖電路　由于開關(guān)管和輸出二極管的高速開關(guān)引起的干擾，可以通過增加緩沖電路來減小。由于二次整流回路中 V 在開關(guān)轉(zhuǎn)換時頻率很高，即由導通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r間很短，在短時間內(nèi)要讓存儲電荷消失就產(chǎn)生反向電流的浪涌。 圖 輸出電壓隨負載的變化山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）452OLd2O1.)53(=, 0VTCR???～? 由此可見，其輸出電壓值隨著負載電流的變化而不斷變化，因此為使其達到真正意義上的恒壓值，應(yīng)進一步進行穩(wěn)壓處理。時二極管仍然導通。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。 經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。③、額定電流： 額定電流還與環(huán)境溫度T A有關(guān)：例如，國外有的生產(chǎn)廠家給出了下述經(jīng)驗公式：I=I1(85TA)/45 (4)山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）39式中，I 1是40176。山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）38式中V 1是噪聲源直接加到負載上的電壓，V 2是在噪聲源與負載之間插入電磁干擾濾波器后負載上的噪聲電壓，且V 2﹤﹤V 1。圖（d）則是把共模干擾濾波電容C3和C4接在輸出端.為了保證所設(shè)計的開關(guān)電源有較好的穩(wěn)定性，在本設(shè)計中EMI濾波器采用的電路圖如(d)圖所示。C1和C2采用薄膜電容器，容量范圍大致是 ～ ，主要用來濾除串模干擾。因此，山東科技大學 2022 級畢業(yè)設(shè)計（論文）34電磁干擾濾波器應(yīng)符合電磁兼容性(EMC)的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面要濾除從交流電源線上引入的外部電磁干擾， 另一方面還能避免本身設(shè)備向外部發(fā)出噪聲干擾， 以免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。 10%時 的 最 大 脈 沖 電 流 值 .為 了 延長 器 件 的 使 用 壽 命 ,ZnO 壓 敏 電 阻 所 吸 收 的 浪