【正文】 那么R22和Rw1的阻值應(yīng)為： （57） (，Rw1取500歐姆)R22與Rw1的配合使用能在實(shí)際電路中靈活調(diào)節(jié)使輸出電壓更能接近設(shè)計(jì)要求。(1) TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源。利用TL431可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。特別感謝我的同邵銀、黃楠楠、程峰、張標(biāo)、韓小虎、吳瑞在課題設(shè)計(jì)期間和論文撰寫期間對(duì)我的支持和幫助，衷心的感謝你們。 switching power supply。比如說(shuō)，對(duì)TL431的基本結(jié)構(gòu)尚未了解透徹，以及其在電路中主要的工作位置和方式；PC817的應(yīng)用范圍不清楚，不能很好地利用其隔離電路，使上下級(jí)電路不產(chǎn)生影響。在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等。24V的直流電經(jīng)DR3啟動(dòng)UC3842和開關(guān)電源工作，開關(guān)電源工作后反饋繞組上感應(yīng)電壓經(jīng)DR6整流濾波后再向UC3842電路供電。 電壓反饋電路反饋電路的設(shè)計(jì)是開關(guān)電源最重要的工作之一，為了很好地改善輸出端的交叉調(diào)整性能，本論文通過檢測(cè)輸出電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，反饋電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響控制電路對(duì)輸出電壓精度的調(diào)節(jié)，在開關(guān)電源中，通常使用光耦PC817實(shí)現(xiàn)控制芯片和電壓反饋信號(hào)的電氣隔離。另外，死電阻還起到了釋放副邊濾波電容上電荷的作用。這個(gè)輸出紋波電壓就是疊加在輸出直流電壓上的交流三角波。為了減小漏電流，CC3宜選用陶瓷電容器。較大的交流電流流過了電容的ESR（等效串聯(lián)電阻）和ESL（等效串聯(lián)電感），ESR會(huì)導(dǎo)致電容發(fā)熱，造成電容的使用壽命縮短，增加了輸出電壓紋波。 PWM脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)芯片啟動(dòng)以后，6腳輸出PWM脈沖，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的開通和關(guān)閉，為了使柵極電壓穩(wěn)定，加了穩(wěn)壓管和電阻構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，從而保證了開關(guān)管的正常工作。 光耦PC817PC817是常用的線性光藕，在各種要求比較精密的功能電路中常常被當(dāng)作耦合器件，具有上下級(jí)電路完全隔離的作用，相互不產(chǎn)生影響。其正向電流定額值和反向電壓定額值可以達(dá)到很高，分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上。由圖可看出，接在運(yùn)放的反相輸入端。在主電路和控制電路之間，需要一定的中間電路對(duì)控制電路的信號(hào)進(jìn)行放大，這就是開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路。因此確定工作頻率時(shí)要折衷考慮，實(shí)際選擇工作頻率為40kHz。（5）輸出UC3842有一個(gè)單圖騰柱輸出級(jí)，是專門用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的，它能提供高達(dá)177。電感電流通過插入一個(gè)與輸出開關(guān)Q1的源極串聯(lián)的以地為參考的取樣電阻Rs轉(zhuǎn)換成電壓。 圖43 RT和振蕩頻率的關(guān)系曲線圖44 輸出靜區(qū)時(shí)間和振蕩頻率的關(guān)系曲線（2）誤差放大器UC3842提供一個(gè)有可訪問反向輸入和輸出的全補(bǔ)償誤差放大器。 UC3842的工作原理在UC3842所構(gòu)成的控制電路中，有電壓、電流兩個(gè)控制閉環(huán)回路，電壓控制環(huán)是由反饋電壓回饋到誤差放大器。能直接驅(qū)動(dòng)雙極型功率管或場(chǎng)效應(yīng)管，由于在結(jié)構(gòu)上具有電壓、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有所提高，%，工作頻率高達(dá)500KHZ，啟動(dòng)電流小于1mA，正常工作電流為15mA，并可利用高頻變壓器實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)隔離。再進(jìn)行設(shè)計(jì)是，再黑箱估計(jì)階段，估計(jì)出了電流的峰值、磁芯尺寸和選擇好磁芯材料。第3章 高頻變壓器設(shè)計(jì)磁性元件是開關(guān)電源中必不可少的一部分，根據(jù)其在電路中的作用不同，通常分為變壓器和電感器，變壓器主要起著升降壓和隔離的作用，電感器主要起著儲(chǔ)能和濾波的作用，而本設(shè)計(jì)所使用的反激式變換器，其高頻變壓器兼有變壓和儲(chǔ)能的作用。半橋變換器也屬于雙極性變換器，但是因?yàn)殡娐菲骷牟粚?duì)稱性，也會(huì)產(chǎn)生直流偏磁，造成變壓器磁飽和，所以也需要增加防偏磁措施。之所以稱之為正激變換器，是因?yàn)樵陂_關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，能量由輸入端傳送到輸出端。反激式變換器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、可靠性高、適合多路輸出等優(yōu)點(diǎn)，多應(yīng)用于150W以下的開關(guān)電源場(chǎng)合中。由于開關(guān)電源的工作頻率高，一般在20KHz以上，因此濾波元件的數(shù)值可以大大減小，從而減小功耗；特別是由于功率開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)下，因此損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周圍元件不致因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞。開關(guān)電源的負(fù)載變換瞬態(tài)響應(yīng)主要由輸出端LC濾波器的特性決定，所以可以通過提高開關(guān)頻率、降低輸出濾波器LC的方法來(lái)改善瞬態(tài)響應(yīng)特性。既改變Ton，又改變T，實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波后就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓Uo。電路分為五個(gè)模塊，濾波電路，為UC3842提供啟動(dòng)電壓，UC3842組成的PWM脈沖電路，驅(qū)動(dòng)MOSFET管為變壓器線圈提供脈沖，一個(gè)輸出電路，以及一個(gè)電壓反饋電路，和過流保護(hù)電路。由于開關(guān)電源本身消耗的能量低，電源效率比普通線性穩(wěn)壓電源提高一倍，被廣泛用于電子計(jì)算機(jī)、通訊、家電等各個(gè)行業(yè)。軟開關(guān)技術(shù)可以有效減小開關(guān)的損耗，提高電源的效率；有源功率因數(shù)校正（APFC）可以提高功率因數(shù)，從而提高電源的整體效率。這些噪聲干擾會(huì)影響鄰近電子設(shè)備的正常工作，特別是一些高精度的儀器儀表。20世紀(jì)90年代初期，我國(guó)成功研制出工作頻率100至200kHz的高頻開關(guān)電源。 課題研究歷程與現(xiàn)狀1955年，從而取代了早期的機(jī)械振子式換流設(shè)備。通過變壓器和整流器，把交流電整流成直流電的裝置叫做整流電源。UC3842是由Unitrode公司開發(fā)的新型控制器件，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的一種電流控制型脈寬調(diào)制器。之后，由于開關(guān)電源在重量、體積、用銅用鐵及能耗等方面都比線性電源有顯著減少，而且對(duì)整機(jī)多項(xiàng)指標(biāo)有良好影響，因此它的應(yīng)用得到廣泛推廣。從某種程度上，可以看成時(shí)系統(tǒng)的心臟。 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。 設(shè)計(jì)論文主要是利用一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制器UC3842。電源，即提供電能的設(shè)備，主要分三類：一次電源（將其它能量轉(zhuǎn)換為電能），二次電源和蓄電池。不同的負(fù)載要求不同的電源裝置，萬(wàn)能的電源至少今天還未出現(xiàn)。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是比較理想的新型的控制器。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)，信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)電源技術(shù)又提出了更高的要求，從而促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。直流變換器可以直接由電網(wǎng)供電，從而徹底甩掉了體積大、重量大、效率低的工頻變壓器，誕生了無(wú)工頻變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源，并且憑借其高效率、體積小、重量輕而被迅速推廣普及。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模集成電路（IC）的出現(xiàn)，制約電子設(shè)備體積、重量的主要因素就是電源能否小型化。（3）高可靠性。（6）智能化。在20世紀(jì)70年代研制出的脈寬調(diào)制器集成電路，僅對(duì)開關(guān)電源種的控制電路實(shí)現(xiàn)了集成化。一般開關(guān)電源控制集成電路包括振蕩器、誤差放大器、PWM觸發(fā)器、狀態(tài)控制器等部分功能電路，高品質(zhì)開關(guān)電源還包括高電壓功率開關(guān)管、電流比較器，以及各種保護(hù)功能電路。開關(guān)電源直流輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之間有如下關(guān)系： （22）由式(21)和式(22)可以看出，若開關(guān)周期T一定，改變開關(guān)S的導(dǎo)通時(shí)間Ton，即可改變脈沖占空比D，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。圖23 開關(guān)電源工作波形 開關(guān)電源的組成開關(guān)電源的基本組成如圖24所示。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，從而使其重量大大減輕，只有同容量線性電源的1/5，體積也在很大程度上縮小了；(3) 穩(wěn)壓范圍寬。與正激變換器不同的是，在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，能量先儲(chǔ)存，到開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，再向輸出端提供能量。推挽變換器屬于雙極性變換器，變壓器磁芯工作在磁化曲線的第一、三象限，可以獨(dú)立完成磁化和磁復(fù)位。正激變換器具有開關(guān)管峰值電流小，損耗小，輸出紋波電壓小等優(yōu)點(diǎn)。 全橋變換器如圖210所示，全橋變換器是由兩個(gè)雙管正激變換器組合而成。本設(shè)計(jì)高頻變壓器所需要設(shè)計(jì)的繞組為一次側(cè)初級(jí)繞組，二次側(cè)包括主輸出+5V繞組、以及給控制芯片UC3842供電的繞組。對(duì)UC3842供電的繞組匝數(shù)，考慮到正常工作時(shí)，該繞組要對(duì)UC3842供電所以其匝數(shù)應(yīng)與一次側(cè)相當(dāng)，在這里取25匝。本設(shè)計(jì)采用的是DIP8的封裝形式，其外形和管腳排列如圖41所示。如此周期性調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。輸出電壓因兩個(gè)二極管壓降而失調(diào)（≈）并在連接至電流取樣比較器的反向輸入之前被三分。在這些條件下。（6）參考電壓，在TJ=25℃時(shí)調(diào)整誤差至：177。第5章 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 開關(guān)器件的選擇 開關(guān)器件的特征同處理信息的電子器件相比，開關(guān)電源的電子器件具有以下特征：
(1) 能處理電功率的大小，即承受電壓和電流的能力是開關(guān)器件最重要的參數(shù)，其處理電功率的能力小至毫瓦級(jí)，大至兆瓦級(jí)，大多遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。對(duì)某些器件來(lái)講，驅(qū)動(dòng)電路向其注入的功率也是造成開關(guān)器件發(fā)熱的原因之一。％，典型值25℃（TL431B）； （3）低動(dòng)態(tài)輸出阻抗，； （4） ~ 100mA；（5）等效全范圍溫度系數(shù)50 ppm/℃典型； （6）溫度補(bǔ)償操作全額定工作溫度范圍； （7）低輸出噪聲電壓。采用外延型PiN結(jié)構(gòu)的快恢復(fù)外延二極管(Fast Recovery Epitaxial Diodes，F(xiàn)RED)，其反向恢復(fù)時(shí)間更短(可低于50 ns)，正向壓降也很低( V左右)，但其反向耐壓多在400 V以下。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)，這樣隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光信號(hào)，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同,PC817光電耦合器不但可以起到反饋?zhàn)饔眠€可以起到隔離作用。這也是本次設(shè)計(jì)的基本思路。另外，大容量電容上要并聯(lián)高頻電容，這是由于鋁電解電容和鉭電容無(wú)法吸收加在其兩端的高頻電流分量。較大的交流電流流過了電容的ESR（等效串聯(lián)電阻）和ESL（等效串聯(lián)電感），ESR會(huì)導(dǎo)致電容發(fā)熱，造成電容的使用壽命縮短，增加了輸出電壓紋波。這里我們?nèi)?5mV。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。反饋電路在開關(guān)電源總圖右下角所示：部分截圖如下：圖59 電壓反饋回路本次設(shè)計(jì)采用PC817與TL431結(jié)合實(shí)現(xiàn)了芯片與電壓反饋信號(hào)的隔離，同時(shí)能對(duì)電壓精度進(jìn)行調(diào)節(jié)，由運(yùn)放特性可知，只有當(dāng)REF端的電壓十分接近VI時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管，電流將從1到100mA變化，從而調(diào)節(jié)光耦二極管中電流的變化，再將這種變化轉(zhuǎn)換成電壓反饋到UC3842 的2腳進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出脈沖的占空比，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。該電路的保護(hù)原理如下：因某種原因引起過大電流，開關(guān)功率管的集電極電流將有較大的增加，引起感應(yīng)電流的增大，檢測(cè)電阻上電壓增大，當(dāng)3腳電壓增大至1V時(shí)，UC3842片內(nèi)PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出，6腳無(wú)輸出電壓，開關(guān)功率管截止，從而保護(hù)了電路，UC3842的2腳為取樣輸入，反饋信號(hào)由輸出端經(jīng)TL431和光點(diǎn)耦合器PC817送入，當(dāng)負(fù)載增加（或減小）引起輸出電壓下降（或增大）時(shí)，分壓電阻的作用，使得TL431參考端的電壓發(fā)生變大（或減?。├^而影響到光耦PC817發(fā)光二極管上電流的減?。ɑ蛟黾樱?，通過光電耦合的作用，檢測(cè)電阻R13上的電壓就會(huì)減小（或增加），從而改變輸出波形的占空比，增加開關(guān)功率管的導(dǎo)通時(shí)間，于是傳到次級(jí)繞組上的電能增加，使輸出電壓增加，反之亦然，這樣就使輸出電壓保持恒定不受負(fù)載變化的影響。PC817光電耦合器不但可以起到反饋?zhàn)饔眠€可以起到隔離作用。致謝感謝我的導(dǎo)師孫駟洲這一年來(lái)對(duì)我的關(guān)心與鼓勵(lì)。s internal amplifier, the feedback signal to the transmission time in half, so that the dynamic response of power faster. In addition, the direct control of the feet l UC3842 can simplify the system and the output power of the small frequency pensation and other issues. 4 Experimental results Figure 4 shows the sense resistor voltage UC3842 waveform and the sampled signal waveform. It can be seen from Figure 4, an improved circuit, the sampling waveform closely following the sense resistor voltage waveform, does not appear very large voltage spikes. Therefore, the circuit can effectively avoid the transformer leakage inductance and abnormal interference problems caused by misuse of power, but also can avoid the duty cycle of exc