【文章內(nèi)容簡介】 Vs=Lp ontIp （ ） 因?yàn)? ton =DmaxTs （ ） 所以 Vs=Lp TsDIpmax （ ） 設(shè)計(jì)中取 Iave=Ip,化簡得 Ip= max2VsDPo= *3104*60*2= b. 求原邊繞阻的電感值 設(shè)計(jì)中取的 Dmax=，由式（ ）得 Lp=VsDmaxTs/Ip=310*20* *310= c. 選擇磁芯尺寸 計(jì)算磁芯面積 AP。 AP 為 Aw（磁芯窗口面積）和 Ae（磁芯有效截面積）的乘積。如果原邊繞阻的線徑為 dw，帶繞阻的磁芯所占的 AP 值表示為 APp，可以按照下式進(jìn)行計(jì)算 APp =482 10) cmwLpIpd??（ （ ） 式中 sBB 21?? ，表明工作的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值取飽和值 Bs 的一半。例如 TDK EE磁芯， 100 攝氏度時(shí) Bs=3900Gs=，如圖 所示： 23900??B=1950Gs 圖 PC40 磁感應(yīng)變化曲線 如果引用歐美國家常用的單位密爾，可以寫為 mil。用它時(shí)對(duì)選擇導(dǎo)線簡單些，所以密爾是導(dǎo)線的直徑或薄板厚度的單位， 1mil= 英寸。 直徑為 1mil 的金屬絲面積為圓密爾，可以為 。換算時(shí)，可以考慮其關(guān)系為 1 圓密爾 =*102326 10* mm?? ?英寸，下表列出美式線規(guī)重薄膜絕緣的導(dǎo)線規(guī)格，包括直徑的大小，標(biāo)稱面積的圓密爾和每千英尺的電阻值。設(shè)我們?cè)谶x擇導(dǎo)線時(shí)，確定電流密度值為 ，則通 過 電流時(shí)需要的圓密爾為*。參閱表選取 AWG18,其最大的直徑為 英寸。 所以將 dw= 代入式（ ）得 APp =823 10*1950 **10** ? =4 占窗口大部分面積的是副邊繞阻，一般取 APp 只為 AP 的 1/4~1/3,取 APp =1/4P AP=Aw*Ae=3*= 4cm 從產(chǎn)品目錄中可以查得 275EI 磁芯和線圈骨架乘積為 AP=Ae*Aw=*= 4cm ,選取此型號(hào)磁芯與線圈骨架合適。 d. 計(jì)算氣隙長度 lg 由于反激工作模式是單向激磁，為防止磁飽和應(yīng)加氣隙。氣隙有較大的磁阻，而且能量是存在氣隙所構(gòu)成的體積 VG 中，故有 1/2LpI82 10*)21( ????? Gp VHB （ ） 式中 H磁場(chǎng)強(qiáng)度 VG氣隙的體積， VG=Ae*lgcm3 。 由式 得 lg =cmBAeLpIp 822 ??? =??? 82 23 101 95 0* *10*** 因此，應(yīng)在磁芯中心柱打磨出氣隙 或在磁心兩外側(cè)各打出 ，在這個(gè)基礎(chǔ)上在進(jìn)行調(diào)整。也可以選取已有氣隙相近的磁心，并進(jìn)行 調(diào)整。 e. 原邊繞阻匝數(shù)計(jì)算 IpBNp ? lg??=** *1950 ?匝 (取 50匝 ) f. 副邊繞阻匝數(shù)計(jì)算 繞阻采用堆疊法，這也是變壓器廠家常常采用的方法。其特點(diǎn)是 10V 繞阻給36V繞阻提供部分匝數(shù)，而 60V 繞阻則包含了 10V 和 36V 繞阻的匝數(shù)和新增的匝數(shù)。堆疊法技術(shù)先進(jìn)，不僅可以節(jié)約導(dǎo)線，減少線圈面積，還可以增加繞阻之間的互感量，加強(qiáng)耦合強(qiáng)度。 以 10V 為例，設(shè)整流壓降為 ，繞阻壓降為 。 則副邊的電壓值為 10++= 原邊繞阻每組的匝數(shù)為 310/60=則副邊匝數(shù)為 NS=（取 2匝） 因副邊取取整數(shù) 2 匝，反擊電壓小于正向電壓，新的每匝的反激電壓是。占空比必須以同樣的比率變化來維持伏 /秒相等。 Ton= * * ?????Ts 對(duì)于 36V 直流輸出，考慮繞阻和二極管壓降 1V后為 37V VF=37/= 匝 （取 7 匝） 對(duì)于 60V 直流輸出，考慮繞阻和二極管壓降 1V后為 61V NS1=61/= 匝 （ 取 11 匝） g. 副邊繞阻的線徑 按電流密度值為 ，通過 4A電流需要 *4A=（圓密爾） 考慮集膚效應(yīng)及繞制方便選 5 股并繞，每股為 1600/5=320 圓密爾，參考表選取AWG25導(dǎo)線。其圓密爾即為 ，導(dǎo)線實(shí)際通過的電流值為 320*5/400=4A 高性能電流控制器 UC3842 是高性能的固定頻率電流模式控制器專為離線和直線至電流變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)。這些集成電路具有 微調(diào)的振蕩器，能進(jìn)行精確的占空比控制，溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?，高增益的誤差放大器。電流去一起昂比較器和電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 的理想器件。 a. 芯片介紹 UC3842 是由 Unitrode 公司開發(fā)的新型控制器件，是國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的一種電流控制型脈寬調(diào)制器。所謂電流型脈寬調(diào)制器是按反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈電流的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。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閉 。 b. 管腳功能說明 圖 芯片封裝 管腳 1 誤差放大器輸出，并可用于環(huán)路補(bǔ)償。 管腳 2 誤差放大器的反相輸入。 管腳 3 一個(gè)正比于電感器的電壓接此輸入，脈寬調(diào)制器使用此信息種植輸出開關(guān)的導(dǎo)通。 管腳 4 通過將 Rt 接 Vref 以及電容 Ct 接地，使振蕩器頻率和最大占空比可調(diào)。 管腳 5 控制電路和電源接地 管腳 6 該輸出直接驅(qū)動(dòng) MOSFET 的柵極。 管腳 7 接控制集成電路的正電源。 管腳 8 為參考輸出，它通過電阻 Rt和電容 Ct提供充電電流。 圖 UC3842 時(shí)序圖 d. 工作描述 UC3842 專門設(shè)計(jì)用于離線和直流 直流變換器應(yīng)用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計(jì)者提供使用最少的外部元件的高性價(jià)比的解決方案。代表性框圖如下： 圖 芯片內(nèi)部圖 e. 振蕩器 振蕩器頻率由定時(shí)元件 Rt 和 Ct 選擇值決定。電容 Ct 由 的參考電壓通 過 Rt 充電，充至約 ，再由一個(gè)內(nèi)部電流宿放 至 。在 Ct放電期間，振 蕩器產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部消隱脈沖保持“或非”門中間輸入為高電平，這導(dǎo)致輸出位低 狀態(tài)，從而產(chǎn)生了一個(gè)數(shù)量可以控制的輸出靜區(qū)時(shí)間。 f. 誤差放大器 提供一個(gè)有可以訪問反相輸入和輸出的全補(bǔ)償誤差放大器。此放大器具有 90dB 的典型直流電壓增益和具有 57176。相位余量的 增益為 1帶寬。同相 輸入在內(nèi)部偏置于 而不經(jīng)管腳引出。典型情況下變換器輸出電壓通過一個(gè) 電阻分壓器分壓，并由反向輸入監(jiān)視。最大輸入偏置電流為 ，它將引起輸 出電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和 等效輸入分壓器電阻的乘積。 g. 電流取樣比較器和脈寬調(diào)制鎖存器 UC3842 作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān)導(dǎo)通由振蕩器起始，當(dāng)峰值電 感電流到達(dá)誤差放大器輸出 /補(bǔ)償建立門限電平時(shí)終止。這樣在逐周基礎(chǔ)上誤差 信號(hào)控制峰值電感電流。所用的電流取樣比較器 脈寬調(diào)制鎖存器配置確保在任 何的給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個(gè)出現(xiàn)的輸出端。電感電流通過插入一個(gè)與輸 出開關(guān) Q1 的原極串聯(lián)的以地位參考的取樣電阻 Rs 轉(zhuǎn)換為電壓。此電壓由電流 取樣輸入監(jiān)視并與來自誤差放大器的輸出電平相比較。在正常的工作條件下，峰 值電 感電流有管腳 1上的電壓控制，其中： s3 )P in(pk R VVI ?? 當(dāng)電源輸出過載或者如果輸出電壓取樣丟失時(shí)，異常工作工作條件將出現(xiàn)。 在這些條件下，電流取樣比較器門限將被內(nèi)部拉至 。因此最大的峰值開關(guān) 電流為： )m ax RVIPK ?（ h. 欠壓鎖定 采用了兩個(gè)欠壓鎖定比較器來保證在輸出級(jí)被驅(qū)動(dòng)之前，集成電路已完全有 用。正電源和參考 輸出各由分離的比較器監(jiān)視。每個(gè)都具有內(nèi)部的滯后，以防止 在通過的它們各自的門限時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出動(dòng)作。 UC3842 的 Vcc 比較器上下門限 范圍 16V/10V。 i. 輸出 這些器件有一個(gè)單圖騰柱輸出級(jí)，是專門用來直接驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 的，在 負(fù)載下，它能夠提供高達(dá) ? 的峰值驅(qū)動(dòng)電流和典型值為 50ns 的上升，下降時(shí)間。還附加一個(gè)內(nèi)部電路，是得任何時(shí)候只有欠電壓鎖定有效，輸出就進(jìn)入灌入式，這個(gè)特性使外部下拉電阻不再需要。 圖 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路 j. 參考電壓 帶隙參考電壓在 25 攝氏度時(shí)調(diào)整誤差至 ? %它首要的目的是為了保 證為振蕩器定時(shí)電容提供充電電流。參考部分具有短路保護(hù)功能并能想附加控制 電路供電提供 200mA 的電流。 主充電電路設(shè)計(jì) a 電路設(shè)計(jì)理念： 如圖 所示， IN0正比于電池的電壓， IN1通道將 采集 分壓電阻兩端的電壓差值，該電壓可以通過一個(gè) 分壓器得到。為了最大限度地降低分壓器對(duì)電池的影響，分壓器的電阻值應(yīng)該足夠大，但阻值過高又會(huì)使噪聲抑制能力下降，因此分壓器的電阻值應(yīng)在 100kΩ 1M 之間選取。 分壓比例為 9:1。采樣電壓為原電壓的十分之一。 IN1 正比于充電電流，根據(jù) R32阻值可將電流轉(zhuǎn)換成電壓參數(shù)提供給CPU進(jìn)行 A/D 采樣。 P10 端控制放電電路 。 MOSFET為開關(guān)控制器形成正輸入正輸出的 buck電路 ,因?yàn)?MOSFET的啟動(dòng)電壓為 4~8V，單片機(jī)不能驅(qū)動(dòng)，于是搭建一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路 。 如圖 ， 功率MOSFET屬于電壓型控制器件，只要 柵極和源極之間施加的電壓超過其閾值電壓就會(huì)導(dǎo)通。由于 MOSFET存在結(jié)電容，關(guān)斷時(shí)其漏源兩端電壓的突然上升將會(huì)通過結(jié)電容在柵源兩端產(chǎn)生干擾電壓常用的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷回路阻抗小，關(guān)斷速度較快 。 但它不能提供負(fù)壓，故其抗干擾性較差。為了提高電路的抗干擾性，可在此種驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上增加 Q Q2以及 R23組成的 負(fù)壓 從而 避免受到干擾產(chǎn)生誤導(dǎo)通 。 圖 BUCK 電路原理圖 b