【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)電源的電磁兼容性。 220V 交流經(jīng)過(guò)整流濾波后得到 300V 左右的直流電壓。當(dāng)電源接通時(shí)，高壓直流給 UC3843 供電， UC3843 工作后，驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管，在高頻變壓器的原邊就形成了高壓的直流脈動(dòng)，開(kāi)關(guān)電源正常工作。同時(shí)，也在變壓器的兩組副邊上形成脈沖，一組經(jīng)過(guò)整流濾波后供給 UC3843，另一組整流濾波后形成 12V 直流電壓。 反饋電路以 TL431 和光電耦合器為核心，輸出電壓經(jīng)過(guò)電阻 R3 R40 和W1 分壓后送入 TL431 的 1 腳，當(dāng)電壓高于 時(shí)， TL431 導(dǎo)通，光電耦合器工作，導(dǎo)致 UC3843 的 2 腳高電平， PWM 關(guān)段，輸出電壓降低。反之，輸出電壓升高。 高頻變壓器的設(shè)計(jì)是電源設(shè)計(jì)中的核心工作。高頻變壓器的參數(shù)和制作工藝直接影響開(kāi)關(guān)電 源的性能。根據(jù)電源功率和開(kāi)關(guān)電源工作頻率，選擇 EC42型鐵氧體磁芯，功率容量充分滿足設(shè)計(jì)需要。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 4 系統(tǒng)組成 整流濾波電路 圖 41 為整流濾波電路。該電路主要由 NTC 熱敏電阻器、 EMI 濾波器 和橋式整流電路組成。 圖 41 整流濾波電路 將交流電變換為直流電的過(guò)程叫做整流。 整流電路雖然可以幫交流電轉(zhuǎn)換為直流電， 但是所輸出的都是脈動(dòng)直流電壓，其中含有較大的交流成分，保留脈動(dòng)電壓的直流成分，盡可能的濾除它的交流成分，這就叫濾波。 進(jìn)行整流 濾波 的設(shè)備叫做整流器。整流器一般有三部分組成。 (1)整流變壓器把輸入的交流電壓變?yōu)檎麟娐匪蟮慕涣麟妷褐怠? (2)整流電路由整流器件組成，他把交流電變換成方向不變但大小隨時(shí)間變化的 脈動(dòng)直流電。 (3)濾波電路把脈動(dòng)的直流電變換為平滑的直流電供給負(fù)載。 電力系統(tǒng)供電電壓 的波動(dòng)，或者負(fù)載阻抗發(fā)生變 化，都會(huì)引起整流器輸出電壓隨之變化。 濾波器 EMI 濾波器是一種由電感和電容組成的低通濾波器，它能讓低頻的有用信號(hào)順利通過(guò)，而對(duì)高頻干擾有抑制作用 ，提高電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性 。 干擾從形成特點(diǎn)來(lái)看，可分為串模干擾和共模干擾兩種。 EMI 濾波器對(duì) 串模、共模干擾都能起到抑制作用。 串模干擾是兩條電源線之間的噪聲。共模干擾則是兩條電源線對(duì)大地的噪聲。因此， EMI 濾波器應(yīng)符合電磁兼容性的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面是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 。 為減小體積、降低成本。開(kāi)關(guān)電源一般采用 EMI 濾波器， 圖 42 為 EMI 濾波器的原理圖，從圖中可以看出 C C天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 C 用來(lái)濾除串模干擾， C C4 用來(lái)濾除共模干擾 。 圖 42 EMI 濾波器 1 單相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)及工作原理 單相橋式整流電路 如圖 43 所示，圖中 T1 為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓變成整流電路要求的交流電壓 u， RL是要求直流供電的負(fù)載電阻，四只整流二極管 D1～ D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。圖 42 是其電路簡(jiǎn)化畫(huà)法。 單相橋式整流電路的工作原理可分析如下。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，二極管用理想模型來(lái)處理，即正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。 其波形如圖 44 所示。原理分析 : 如圖 44 所示 ，在變壓器二次側(cè)電壓 u 的正半周，其極性為上正下負(fù)，即 a點(diǎn)電勢(shì)高于 b 點(diǎn)，此時(shí)二極管 D D3正向?qū)ǎ?D D4反偏截止，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管 D1 流向 RL，再由二極管 D3 流回變壓器。于是在負(fù)載電阻 RL上得到一個(gè)極性為上正下負(fù)的半波電壓 u0。在導(dǎo)通時(shí)二極管的正向壓降很小，可以忽略不計(jì)，因此，可認(rèn)為 u0的這半個(gè)波和 u 的正半波是相同的，如圖 45 中的 0~? 段所示。其電流通路可用圖 1 中實(shí)線箭頭表示。 在的 u 的負(fù)半周，其極性為上負(fù)下正，即 a 點(diǎn)電勢(shì)低于 b 點(diǎn)，此時(shí)二極管D D4 正向?qū)ǎ?D D3 反偏截止，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管 D2 流向 RL，再由二極管 D4 流回變壓器。同理，在負(fù)載上得到一個(gè)半波電壓，極性依舊是上正下負(fù)，與前面得到的相同，如圖 45 中的 0~2? 段所示。其電流通路如圖 45 中虛線箭頭所示。 綜上所述，橋式整流電路巧妙地利用了二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⑺膫€(gè)二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負(fù)載電阻的上端相連，負(fù)極性端與負(fù)載電阻的下端相連，使負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓（脈動(dòng)電壓即極性一定但大小變化的單向電壓）。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 43 單相橋式整流電路簡(jiǎn)化畫(huà)法 圖 44 整流變壓器二次側(cè)電壓 u 的波形 圖 4 5 整流電路相應(yīng)的輸出電壓與電流的波形 根據(jù)上述分析，可得橋式整流電路的工作波形如圖 45 所示 。由圖可見(jiàn)，通過(guò)負(fù)載 RL的電流 iO以及電壓 uO的波形都是單方向的全波脈動(dòng)波形。 2 單相橋式整流的主要參數(shù)和計(jì)算 根據(jù)以上分析，單相橋式整流得到單向脈沖電壓，對(duì)于這種電壓，常用一個(gè)周期的平均值（非有效值）來(lái)說(shuō)明它的大小。單相橋式全波整流電壓的平均值 ： （ 41） O 01 2 22 s i n ( ) 0 . 9U U td t U U? ????? ? ??天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 式中 U 為變壓器二次側(cè)電壓 u 的有效值。 式 (41) 表明單相橋式全波整流電壓與交流電壓有效值之間的關(guān)系。由此得出整流電流（即負(fù)載電流）的平均值 ： （ 42） 在以 2? 為周期的每一個(gè)周期內(nèi)，每?jī)蓚€(gè)二極管串聯(lián)導(dǎo)電時(shí)間只有半個(gè)周期，因此，每個(gè)二極管中流過(guò)的平均電流只有負(fù)載電流的一半，即 （ 43） 該電路中還有一個(gè)不可忽視的參數(shù)，就是二極管反偏截止時(shí)所承受的最高反向電壓。從圖 1 可得，當(dāng)二極管 D1和 D3導(dǎo)通時(shí)，如忽略二極管的正向壓降（將其視為導(dǎo)線），處于截止?fàn)顟B(tài)的 D2和 D4陰極電勢(shì)就等于 a 點(diǎn)的電勢(shì)，陽(yáng)極電勢(shì)就等于 b 點(diǎn)的電勢(shì)。所以，處于截止?fàn)顟B(tài)的二極管所承受的最大反向電壓就是變壓器二次側(cè)電壓的最大值 2U ，即 （ 44） 流過(guò)負(fù)載的脈動(dòng)電壓中含有直流分量和交流分量，可將脈動(dòng)電壓作傅立葉分析，分析結(jié)果為 （ 45） 反饋電路 目前大多數(shù)開(kāi)關(guān)電源都采用離線式結(jié)構(gòu)，一般從輔助供電繞組回路中通過(guò)電阻分壓取樣，該反饋方式的電路簡(jiǎn)單，但由于反饋直接從輸出電壓取樣，沒(méi)有隔離，抗干擾能力也差，所以輸出電壓中仍有 2%的紋波。本電路中為解決這個(gè)問(wèn)題采用了可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 TL431 和光電耦合器PC817 構(gòu)成反饋電路。 O RR??DO1 LUII R??RM 2UU?O 2 4 42 ( co s 2 co s 4 )3 1 5u U t t??? ? ?? ? ? ?天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 如圖附錄一所示 ， 反饋電路以 TL431 和光電耦合器為核心，輸出電壓經(jīng)過(guò)電阻分壓后送入 TL431 的 1 腳，當(dāng)電壓高于 時(shí)， TL431 導(dǎo)通，光電耦合器工作，導(dǎo)致 UC3843 的 2 腳高電平， PWM 減小 ，輸出電壓降低。反之，輸出電壓升高。 TL431 和光電耦合器在第 5 部分主要元件介紹里做了詳細(xì)介紹。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 5 硬件電路設(shè)計(jì) 光電耦合器 光電耦合器（ Optical Coupler,OC）也叫光電隔離器（ Optical Isolation,OI） ,簡(jiǎn)稱光耦。它是一種以紅外光進(jìn)行信號(hào)傳遞的器件，由兩部分組成：一是發(fā)光體，實(shí)際上是一只發(fā)光二極管，受輸入電流控制，發(fā)出不同強(qiáng)度的紅外光；另一部分是受光器，受光器接收光照以后，產(chǎn)生光電流并從輸出端輸出。它的光 ——電反應(yīng)也是隨著光的強(qiáng)弱改變而變化的。這就實(shí)現(xiàn)了 “電 ——光 ——電 ”功能轉(zhuǎn)換，也就是隔離信號(hào)傳遞。光電耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向信號(hào)傳輸，輸入端和輸出端完全實(shí)現(xiàn)了隔離。不受其他任何電氣干擾和電磁干擾，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。因?yàn)樗且环N發(fā)光體，而且 用低電平的電源供電，所以它的使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高，而且體積小 ， 可 廣泛用于級(jí)間耦合、信號(hào)傳輸、電氣隔離、電路開(kāi)關(guān)以及電平轉(zhuǎn)換等。在開(kāi)關(guān)電源電路中 利用光電耦合器構(gòu)成反饋回路，通過(guò)光電耦合器來(lái)調(diào)整、控制輸出電壓 ， 達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的 ，并可以 通過(guò)光電耦合器進(jìn)行脈沖轉(zhuǎn)換。 在光電內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?2pF 以內(nèi)）所以共模輸入電壓通過(guò)極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。輸出特性的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流 IF 下，光敏管所加偏置電壓 VCE 與輸出電流 IC 之間的關(guān)系，當(dāng) IF