【文章內容簡介】 若無氣隙，磁心一旦存儲少許能量就容易達到飽和。 但對應所需 r 值，還應確保 L 值大小。故若所加氣除太大，則必然導致匝數增多 — 這將增大繞組的銅耗 。另外，增加匝數將使繞組占用更大的窗口面積。故此時必須就實用進行折中選擇，通常采用如下公式 (一般應用于鐵氧體磁心 .且適用于所有拓撲 ) ? ? cmfPr rVe NI???? (317) 其中 f 的單位為 KHZ 設計變壓器時，因需降低高頗銅耗、減小變壓器體積等各種原因，通常將 r 值設定為 左右。 由此可得 ? ? 332 1 0 cmcmVe ????? (318) 于是開始選取這個體積 (或更大 )的磁心。在 El40 中可以找到，其等效長度和面積在它的規(guī)格說明中己給出 cmAe? (319) 南通農業(yè)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)論文 9 cmle ? (320) cmlAeVe e ????? (321) 稍大于所需尺寸，但剛好滿足要求。 電壓相關方程 TNALIB? (322) 使 B 與 L 相關聯。由于給定頻率的 r 和 L 表達式等效 ,故結合這些公式，磁通密度變化取最大值 (通過 r),即可得到非常有用的關于 r(為 MKS 制單位 )的電壓相關方程式 fAeB DVrN PKON ??? ???????? ?? 221 (323) 所以若無材料的磁導率、磁隙等信息。只要已知磁心面積 Ae 與其磁通密度變化范圍，仍能得到所求的匝數值。對于大多數的鐵氧體磁心 ,不管有無磁隙。磁通密度變化都不能超過 。所以求解 N 為 (此處 N 為 np，一次繞組匝數 ) 31 21 34 ?????? ????????? ?? ?N匝 (324) 5V 輸出的二次繞組匝數為 3 5 ??? nnn ps匝 (325) 匝數值需為整數，但若將其約等于 1 匝將會導致產生較大的漏感，所以一般取匝數值為 sn =2 匝 (326) 根據相同的變比 (VOR 不變 ) ????? nnn sp 匝 (327) 15V 輸出繞組匝數通過計算 得 67 115_ ???? ??A U Xsn匝 (328) 其中假定 5V 輸出二極管有 的壓降 ,15V 輸出二極管有 1V 壓降。 實際磁通密度變化范圍再根據電壓參數方程，解得 B 為 TfAen DVrB pONPK ??? ???????? ?? 221 (329) 但事實上并非必須使用以上方程計算。因為我們知道 BPK 與匝數成反比。所以如果已知 31 匝對應 ，則對應 46 匝的 Bpk 應等于 (保持 L、 r 不變 ) TBPK 20 ??? (330) 磁通密度的擺幅與幅值的關系為 南通農業(yè)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)論文 10 TBr rB PKAC 1222△B ???????? (332) 如果開始將磁通密度變化設定為 ，當二次匝數約成整數后 (只進位不舍去 )，很有可能得到較小的磁通密度變化，如上所述。由此所得值不但可預期估算，而且可接受。但注意到電源電壓上升或下降時，變換器繼續(xù)穗壓的同時，磁通密度變化范圍將變得更大。這就是為何需準確設定 最大的占空比和 (或是 )電流限制，否則變壓器或電感會飽和，開關將會被損壞。具有快速電流控制和快速開關的高性價比反激變換器設計。允許峰值磁通密度變化取為 。但一般實際工作磁通密度變化范圍為 或是更少。 磁隙 最后 ,必須要考慮到材料的磁導率， L 與磁導率相關的方程有 HNleZL 2μ μ 0A e1 ????????? (333) 其中 z 為氣隙系數 le lslez μ?? (334) 22 47620 1Aeμμ1 ????????? ? ???????????????? ? ??NleLz 所以 z = 最后，求解氣隙長度 )2020( glz ??? (335) mmlg ? (336) 由于 EI40 是在兩邊磁柱上播入氣隙，則兩邊 的氣隙墊片就必須為上述計算值的一半，這樣才能得到所需要的總氣隙長度。 控制芯片選擇 開關電 源的控 制核 心是 PWM 控制 芯片 ，這個 芯片 有很 多選擇 。有UC184x/284x/384x三個大系列，分辨對應不同的工作溫度范圍， UC184x是軍用的，UC 284x是工業(yè)級的， UC384x是商品級的。因此，肯定選擇 UC384x系列。 在同一級別里，分別有 UC3842, UC3843, UC3844, UC3845四個型號，如表 31所示。 在單端反激的結構中，由于變壓器繞組的反電動勢存在，作為開關管在關斷時需要承受 的電壓為 : qUinUDS ??1 (337) 南通農業(yè)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)論文 11 其中 q 表示占空比。 表 31 UC384x 系列芯片 型號 工作電壓 最大占空比 UC3842 10～ 16V 95% UC3843 ～ 95% UC3844 10～ 16V 50% UC3845 ～ 50% 從公式（ 337）中可以看出隨著占空比的提高開關管的耐壓要求 會變得很高。在晶體管時代（ BJT）找到耐壓超過 800V 的大功率管子是很困難的事，而網電的220 在考慮 20%的波動再整流濾波后會達到接近 400V，在 50%占空比的時候開關管的耐 壓要求已經達到 800V，因此幾乎所有的資料中對單端反激結構的占空比的設計都是 45%。 UC3844 相對于同系列的 UC384x，最大的優(yōu)點是占空比不超過 50%，防止開機瞬間或負載短路時，變壓器可能出現的飽和現象。這樣外圍只需要很少的元件就可以構建一個簡單的開關電源。 PWM 控制芯片 UC3844 的框圖，如圖 32 所示： 5 . 0 V參 考V c c欠 壓 鎖 定V r e f欠 壓 鎖 定振 蕩 器觸 發(fā) 器鎖 存 脈寬 調 制V c7 ( 1 1 )6 ( 1 0 )5 ( 8 )3 ( 5 )輸 出電 源 地電 流 取 樣地 5 ( 9 )V c c 7 ( 1 2 ) V r e f8 ( 1 4 )R T C T4 ( 7 )電 壓 反 饋 2 ( 3 )1 ( 1 )輸 出 比 較誤 差 放 大 器RR+_括 號 內 的 數 字 是 D 后 綴 S O 1 4 封 裝 的 管 腳 號 圖 32 UC3844 的簡化框圖 UC3844 系列是專門設計用于離線和直流到直流變換器應用的高性能，固定頻率，電流模式控制器，為設計者提供使用最少外部元件的高性能價格比的解決力一案。管腳功能如表 32 所示。 南通農業(yè)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)論文 12 表 32 UC3844 系列管腳功能 管腳 功能 說明 8管腳 14管腳 1 1 補償 該管腳為誤差放大輸出，井可用于環(huán)路補償。 2 3 電壓反饋 該管腳是誤差放大器的反相輸入，通常通過一個電阻分壓器連至開關電源輸出。 3 5 電流取樣 一個 正比于電感器電流的電壓接到這個輸入，脈寬調制器使用此信息中止輸出開關的導通。 4 7 RT/CT 通過將電阻 RT 連至 Vref 并將電容 CT連至地，使得振蕩器頻率 和最大輸出占空比可調。工作頻率可達 MHZ. 5 地 該管腳是控制電路和電源的公共地 (僅對 8 管腳封裝而言 ) 6 10 輸出 該輸出直接驅動功率 MOSFET的柵極，高達 的峰值電流由此管腳拉和灌，輸出開關頻率為振蕩器頻率的一半。 7 12 Vcc 該管腳是控制集成電路的正電源。 8 14 Vref 該管腳為參考輸出，它經電阻 RT 向電容 CT 提供充電電流。 8 電源地 該管腳是一個接回到電源的分離電源地返回端(僅對 14 管腳封裝而言 )，用于減少控制電路中開關瞬態(tài)噪聲的影響。 11 Vc 輸出高態(tài) (VOH)由加到此管腳的電壓設定 (僅對14 管腳封裝而言 )。通過分離的電源連接，可以減小控制電路中開關瞬態(tài)噪聲的影響。 9 地 該管腳是控制電路地返回端 (僅對 14 管腳封裝而言 )，并被接回電源地。 2,4,6,13 空腳 無連接 (僅對 14 管腳封裝而言 )。這些管腳沒有內部連接。 控制芯片驅動電路及定時電阻電容計算 UC3844 驅動電路 UC3844 的啟動電壓為 +16V,電源開啟后，交流電經過整流濾波后得到的直流電，通過電阻的降壓后給 C18 充電，一旦 C18 的電壓達到 16V，芯片啟動產生波形驅動信號，經串聯在 MOSFET 柵極的阻尼電阻（阻尼電阻可防止開關管自激振蕩），驅動開關管的開關。電源進入正常工作，變壓器的副邊繞組的產生的交流電經 D8整流濾后為芯片供電。 首先要解決的就是 PWM 芯片的供電問題，對于 UC3844 這款芯片來說，常用的供電電路是這個樣的：整流后的輸入電壓通過一個大阻值的電阻 R4 向芯片供 電，當電源開始工作以后，由饋電繞組 T2 接替向芯片供電的任務。 為了使芯片正常工作，第一就是要選擇一個合適的大阻值的電阻向芯片供電。先要了解一下一些已知條件：芯片的工作電壓是 10～ 16V，要使芯片開始工作必須南通農業(yè)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)論文 13 使芯片的供電電壓達到 16V 以上；芯片的一般工作電流是 10mA，待機電流是 （ 是最大值，標準值是 ）；芯片的最大工作電壓是 36V，芯片內部有一個 36V 的穩(wěn)壓二極管，齊納電流是 20mA； D 2 0R43 9 K / 2 WV C CO U TV R E FR T / C TV F BI S E NC M P E NG N D76842315P O W E R13C1 8 C 1 9D 8D 1 0I N 5 8 1 9R 1 22 2D R I V E RU C 3 8 4 4R 1 6 5 . 1 KC 2 6 2 2 0 0 P FC 2 5 1 0 n FV r e f 圖 33 UC3844 的驅動電路 先考慮最壞情況下，芯片不能損壞的電阻值：也就是輸入電壓最高、饋電繞組沒有正常進入工作，此時輸入電壓加到芯片上和穩(wěn)壓二極管上，在 30mA 的電流下不能超過 36V。假設電源電壓是 220+10%，則整流濾波后的直流電壓是 342V，則電阻值 R 的取值就是： KR 101 0 2 0 61030 363 4 2 3 ??? ?? ? （ 338） 也就是說電阻的取值最小不能小于 10K； 接下來考慮這個電阻取值的最大值，這個最大值要保證芯片供電引腳上的電壓在輸入電壓最小值時能滿足啟動要求的 16V，也就是說供電電流大于 時芯片仍能得到 16V 的電壓。假設電源電壓是 22010%，則整流濾波后的直流電壓是 198V，則電阻值 R 的取值就是： KR 36 41036 1619 8 33 ???? ?? ?? （ 339） 即電阻的取值應該在 10K～ 364K 之間。 上面是極限值的計算，接下來計算比較一般的情況，假設饋電繞組正常，為了讓電路在饋電支持