【文章內(nèi)容簡介】 止開始時副邊流過的電流值。這樣，在 BG 截 止 時間終了時，繞組 N2 中的電流 i2 正好下降到零。在下一個周期 BG 重 新導(dǎo)通時， N1 中的電流 i1 也從零開始，按（ Vi/L1） t 的規(guī)律線性上升這時磁化電流處于臨界狀態(tài)。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 磁化電流不連續(xù)狀態(tài) 圖 toffpIVoL 22時的電壓，電流。磁通波形 Flyback變換器中間采用的是偶合電感，對原邊繞組 N1 的自感 L1 來講，它的電流不可能連續(xù)，因為 BG斷開后其電流必然為零，但這時必在副邊繞組 N2 的自感 L2 中引起電流，故對反激變換器來說，電流連續(xù)是指變壓器兩個繞組的合成安匝在一個開關(guān)周期中不為零，而電流不連續(xù)是指合成安匝在 BG 截止期間有一段時間為零。 當 BG 截止時間 to。比繞組 N2中電流 I2衰減到零所需的時間更長時，即 toff(L2/Vo)I2P 時，次極電流 I2及變壓器磁通 Φ 中在 BG 截止時間 toff 以前便以衰減到零 （忽略剩磁）。在下一個周期 BG 重新導(dǎo)通時，電流 I1及磁通中都從零開始按（ Vi/L） t 的規(guī)律線性上升。輸出電壓為： 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 Vo=Vi ontTLRL12． 由此可見，輸出電壓 Vo 與負載電阻 RL有關(guān)， RL愈大則輸出電壓愈 高，反之負載電阻愈小，則輸出電壓愈低，這是反激變換器的一個特點 輸出電壓隨著輸入電壓的增大而增大，也隨著導(dǎo)通時間的增大而增天，還隨 N1 繞組電感量 L1 的減小而增大 。 在 BG 截止期間，其集一射極 （或漏一源）間承受的電壓為： OiNds VNNVVVV 2111 ???? 由于集一射極 （或漏一源）間承受的電壓與輸出電壓 Vo 有關(guān)，而 Vo還隨負載電阻的增大而增大，因此，負載開路時，容易造成管子損壞。所以在進行 開環(huán)實驗時，不應(yīng)讓負載開路，必須接入一定的負載，或者在電路中接入一個所謂的 “ 死負載 ” 。 磁化電流連續(xù)狀態(tài) 當 BG 截止時間 offt ( OVL/2 ) PI2 時，在截止時間結(jié)束時電流 i2 將大于零。在這種狀態(tài)下，下一個周期開始 BG重新導(dǎo)通時，初級繞組的電流i1 也不會從零開始，而是從Ｉ，ｍｉ。起按Ｖｉ／Ｌｌ的斜率線性上升。由磁通復(fù)位原則可導(dǎo)出： 112112 1 VDDNNVttNNV o ffono ??????? 其 中 D= Tton 為占空比。 由上式可見，工作在磁化電流連續(xù)的狀態(tài)下，單端反激式變換器的輸 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 圖 offt ( OVL/2 ) PI2 時的電壓，電流，磁通波形 出電壓 Vo 只決定于初極與次極繞組的匝比、脈沖導(dǎo)通時間與截止時間之比以及輸入電壓 V1，而和負載電阻 RL 無關(guān)。如果輸入電壓變化或者負載變化，只要控制導(dǎo)通比變化就可以保持輸出電壓的穩(wěn)定。 單端反激式變換器是 由 Buck 和 Boost 兩基本變換器拓撲組合演變成的，具體的說，是由在 Buck－ Boost 直流變換器中間插入隔離變壓器而得來的。它具有電路簡單，所用元件少，輸出與輸入間有電氣隔離，能方便地實現(xiàn)多路輸出，開關(guān)管驅(qū)動簡單，可通過改變高頻變壓器的原、副邊繞組的匝比ｎ使占空比 D 保持在最佳范圍內(nèi)從而使電源滿足穩(wěn)壓范圍的要求等優(yōu)點。 當然，它也有其一定的缺點，比如開關(guān)管截止期間所受反向電壓比較 高 （至少兩倍的輸入電壓），導(dǎo)通期間流過開關(guān)管的峰值電流有可能超過其平均電流的兩倍以上，輸入、輸出電流皆有脈動，紋波較大等。 這些缺畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 點可通過選用具有高耐壓、大電流的高速功率器件，在輸入和輸出端加濾波電路等措施加以解決。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 3 開關(guān)電源 的設(shè)計 在對單端反激變換器研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并了一臺單端反激式開關(guān)電源。進行設(shè)計的基本思路和部分分析計算如下： 設(shè)計 要求 （ 1） 輸入條件 1） 主要輸入供電電源：市電 額定電壓： AC220V／ 50Hz 波動范圍 ： DC187V242V 2） 備用輸入供電電源：蓄電池 額定電壓： 波動范圍： DC21V31V （ 2） 輸出特性 1） 285V/ 直 流輸出，此輸出一方面作為下面三路輸出的輸入 電源，另一方面作為給備用蓄電池浮充電的電源 （充電電流小于1A）． 2）三路直流輸出： ○ 1 5V/5A； ○ 2 24V/2A； ○ 3 28V/ 共三組輸 出。 注：要求既可以在主要供電電源狀態(tài)下工作，也可在備用供電電 源狀態(tài)下工作。 當交流輸入時，系統(tǒng)中三組直流輸出應(yīng)與交流 220V隔離。 （ 3） 電壓穩(wěn)定度 〔 Sv） 在輸入電壓波動范圍內(nèi)（在輸入 2029 范圍內(nèi)） Sv＜ 2％（每一路） （ 4） 負載穩(wěn)定度 （ Si） 在輸入為額定電壓 （ Vin＝ ），輸出電流在 10％ 100％變化時，Si＜ 2％ 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 （ 5） 輸出紋波 峰 峰值＜ 100mV（ 5V一路）有效值＜ 5mV （ 6） 工作方式 ：連續(xù) （ 7） 功能要求 1） 輸出過流保護： 各路輸出均應(yīng)設(shè)置輸出過流保護，當某路輸出電流大于保護電 流設(shè)定值時，相應(yīng)的保護電路動作，保護電路動作時不影響其它路正 常工作。當輸出電流小于保護電流設(shè)定值后，電路自動恢復(fù)正常供電， 輸出短路為過流保護的極限狀態(tài)．各路輸出過流保護電流設(shè)定值 Igmi 要求如下： ① 5V檔 ,Igmi＞ ② 24V檔 ,Igmi＞ ③ 28V檔 ,Igmi＞ 3A .2） 輸出短路保護： 各路輸出均應(yīng)設(shè)置輸出短路保護，當某路輸出處于短路時，相應(yīng)的保護電路動作，保護電路動作時不影響其它電路正常工作，當輸出電流小于保護電流設(shè)定值時，電流自動恢復(fù)正常供電。 3） 輸出過壓保護： 5V 輸出應(yīng)設(shè)置截止式過壓保護，當 5V 輸出電壓達到過壓保護設(shè)定值時， 5V 輸出應(yīng)立即截止， 5V 過壓保護設(shè)定值 士 （可恢復(fù)或不可恢復(fù)都可，只 5V一路設(shè)置）。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 電路設(shè)計 脈寬調(diào)制器的選擇 電流 型脈沖寬度調(diào)制集成電路 UC2842是一種高性能的、單端輸出的、固定頻率的電流型 PWM 控制器，能很好地應(yīng)用在隔離式單端反激開關(guān)電源的設(shè)計以及直流一直流變換器設(shè)計之中，它最大的優(yōu)點是外接元件少， 外電路裝配簡單，成本低廉。它的內(nèi)部電路包括如下主要功能： ①可調(diào)整的充放電振蕩電路，可精確地控制占空比； ②采用電流型操作，并可在 500kHz高頻下工作； ③具有自動補償功能； ④帶鎖定的 PWM，可以進行逐個脈沖的電流限制； ⑤具有內(nèi)部可調(diào)整的參考電源，可以進行欠壓鎖定； ⑥采用圖騰柱輸出電路，提供大電流輸出，輸出電 流可達 1A； ⑦工作電流低，且能進行低電流啟動； ⑧可直接對雙極晶體管和 MOSFETS 管進行驅(qū)動。 圖 UC3842PWM 控制器的工作原理圖 由圖 所示的 UC3842PWM 控制器的工作原理圖可知，它有兩個控畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 制閉環(huán)回路，一個是輸出電壓 Vo 反饋回誤差放大器，用于同基準電壓 Vref比較之后產(chǎn)生誤差電壓信號：另一個是變壓器初級電感中的電流在電阻 Rs 產(chǎn)生的電壓，與誤差放大器的輸出電壓信號進行比較后產(chǎn)生調(diào)制脈沖寬度的脈沖信號。由于誤差信號實際控制著電感峰值電流的大小，故稱之為電流型脈沖寬度調(diào)制器，這種控制芯片有如下特點： （ 1）具有良好的電壓調(diào)整率。這是因為輸入電壓 Vi 的變化立即反映為電感電流的變化，它不經(jīng)過任何誤差放大器就能在比較器中改變輸出脈沖寬度，在實際應(yīng)用中，再增 加一級輸出電壓 Vo 至誤差放大器的控制，能使電壓調(diào)整率更好。 （ 2）可明顯地改善負載調(diào)整率。因為誤差放大器可專門用于控制由于負載變化造成的輸出電壓變化，特別是當輕負載時，負載調(diào)整率降至8％， 2/3 負載至滿載，負載調(diào)整率降至 3％以下。 （ 3）誤差放大器的外電路補償網(wǎng)絡(luò)得到簡化，穩(wěn)定度提高并改善了頻響，具有更大的增益帶寬乘積。 （ 4）電流限制電路得到簡化。由于電阻 Rs 上感應(yīng)出電感尖峰電 流，故能自然形成逐個脈沖限制電路，只要 Rs 上電平達到１Ｖ， ＰＷＭ就立刻關(guān)閉，而且這種峰值電感電流感應(yīng)檢測技術(shù)可以靈敏地限制輸出的 最大電流。 （ 5） UC3842PWM 控制器設(shè)有欠壓鎖定電路，其開啟閥值設(shè)在 16V，關(guān)閉閥值設(shè)在 10V。在輸入電壓 Vi 小于 16V時，整個電路的電流消耗僅1mA，這樣，高壓可直接由輸入電阻 Rin降壓后為芯片供電，而由輸入電容 Cin儲能推動輸出建立電壓。自饋電后整個電路的電流消耗達 15mA。由于啟動閥值電壓和關(guān)閉閥值電壓的差值僅為 6V，故可以有效地防止電路在閥值電壓附近工作時的振蕩。由于啟動電流小于 1mA，所以 Rin 上的功耗很小。 （ 6） UC3842 的振蕩器工作頻率 f 由下式進行設(shè)定： F=(Rt Ct)。 （ 7） UC3842 的輸出級為圖騰柱式輸出電路，輸出晶體管的平均電流為土 200mA，最大峰值電流可達177。 1A，由于電路有峰值電流自我限制的畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 功能，所以不必串入電流限制電阻． （ 8） UC3842 內(nèi)部設(shè)置有 PWM 鎖存器，加入鎖存器可以保證每個振蕩周期內(nèi)僅輸出一個控制脈沖，防止了噪聲干擾和功率管的超功耗。 （ 9） UC3842 的關(guān)閉技術(shù)： UC3842 提供了兩種關(guān)閉技術(shù)，第一種是將③腳電壓升高超過 1V，引起過流保護開關(guān)關(guān)閉電路輸出；第二種是將①腳電壓降到 1V以下，使 PWM 比較器輸出高電平， PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出，直 到下一個時鐘脈沖到來，將 PWM 鎖存器置位，電路才能從新啟動。 (10） UC3842 的輸出能給出足夠的漏電流和灌電流，所以非常適合驅(qū)動 N 溝道 MOS 功率晶體管。 UC3842 使用注意事項： R?100KC?CL?I N D U C T O RQ?M O S F E T NR?RsRLM 圖 UC3842 的③腳外接的濾波網(wǎng)絡(luò) i 當從開關(guān)管與地之間所接采樣電阻 Rs 取樣給 UC3842 的 ○ 3 腳電感 電流取