【文章內(nèi)容簡介】 大占空比，輸入輸出參數(shù)，預估效率（用于估算輸入平均電流），設計中參數(shù)初選如下：磁芯采用NICERA FEER28L(詳細選擇步驟參見)，f＝90kHz，Dmax＝，最小輸入電壓Vin＝110V，輸出折合到5V電流10A，效率η＝75％。計算變壓器，一般選擇最低的交流輸入電壓，最大的輸出功率做為工作點，這個是最苛刻的一個點。設計步驟：根據(jù)法拉第定律，計算最低輸入電壓，最大負載條件的原邊乍數(shù)： （4－6）△Bac=kBs(k=～).在此取k＝，Vs＝110V，ton＝5μS，△Bac＝，Ae＝87mm2。代入得到Np＝，取28。根據(jù)輸出輸入電壓計算副邊乍數(shù)： （4－7） 在此，Np=28，Vo=，D＝，Vp＝110V，代入得：Ns＝。考慮實際線路中，＋12V線圈接于5V整流管后，為方便調(diào)試，實際變壓器取了3乍。副邊伏秒值減小，增加了電能傳輸時間，利于變壓器工作。確定開關(guān)開通工作時，直流成分Idc和交流成分Iac的大小，Idc和Iac的確定。通過調(diào)節(jié)氣隙大小來實現(xiàn)。選定原則：變壓器磁通在滿足△Bac+△Bdc Bs，取Iac較小值，保證較小損耗的正常工作。 輸入整流器的選擇整流器的作用是將電網(wǎng)的輸入的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，為使整流后直流電平滑，通常輸入整流器輸出端直接并聯(lián)濾波電容器，單向整流器濾波電路與波形的關(guān)系簡單，當輸入電壓為220*(1177。20%)V，效率為80%時， P0— P0。當輸入電壓為85—265*(1177。20%)V，效率為80%時，—。上述兩值的取值依據(jù)是： （4－8）對于反激式變換器，在電流斷續(xù)工作的狀態(tài)下，—2倍，因此在選擇輸出整流器時，應該以輸出電流平均值的3—5倍作為輸出整流器的額定電流。整流器的額定電壓應該為最高輸入電壓的效值的3倍以上，其原因是電網(wǎng)中存在瞬態(tài)過電壓，通常輸入電壓220*（1177。20%）V或是85——265V應該選擇600V以上電壓的整流器和二極管， 輸出濾波電容器的選擇對于中小輸入功率開關(guān)電源的工作頻率除少數(shù)因價格原因的限制而仍采用20—40kHz，大多數(shù)均在50kHz以上，DC/DC電源模塊大多在300kHz以上，大功率開關(guān)電源的開關(guān)頻率受主開關(guān)的開關(guān)速度限制而一般在20—40kHz,盡管開關(guān)頻率有所不同，但是開關(guān)電源的輸出整流器濾波電容器的作用基本相同，主要是利用濾波電容器吸收開關(guān)頻率及高次諧波頻率的電流分量，從而濾除其紋波電壓的分量。普通電解電容器作為工頻整流濾波是可以完全勝任的，但是隨著開關(guān)電源的開關(guān)頻率的不斷提高，普通電解電容器的ESR和寄生電感將不能很好的適應高頻整流濾波的要求?？梢姺醇ら_關(guān)電源的輸出濾波電容器承受的紋波電流最大，因此，在設計時應該充分考慮到這一問題，通常的解決辦法是增加輸出濾波電容器的電容并聯(lián)個數(shù)，如果受體積的限制，則應該盡量選擇較低的ESR的濾波電容器。所以，從盡可能 灑淚輸出濾波電容器的紋波電流角度出發(fā)選擇合適的濾波電容器。5 開關(guān)電源控制電路設計 芯片簡介UC3842 芯片是開關(guān)電源用電流控制方式的脈寬調(diào)制集成電路。與電壓控制方式相比在負載響應和線性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。該電路主要特點有：內(nèi)含欠電壓鎖定電路； 低起動電流（）； 穩(wěn)定的內(nèi)部基準電壓源 ；大電流推挽輸出（驅(qū)動電流達1A）工作頻率可到500kHz ；自動負反饋補償電路；較強的負載響應特性。 UC3842內(nèi)部工作原理簡介 示出了UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖，UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8個引腳，各腳功能如下：①腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；②腳是反饋電壓輸入端，基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；③腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；④腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，⑤腳為公共地端；提供芯片工作參考地端； UC3842內(nèi)部原理框圖 ⑥腳為推挽輸出端，上升、下降時間僅為50ns驅(qū)動能力為177。1A，通過一個電阻與外部功率管相連；⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW，一路與電源輸出端相連，一路與輔助電源相連；⑧腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力，該電壓源具有極好的溫度穩(wěn)定性。芯片供電分為兩個階段：啟動階段、正常工作階段。啟動時，輸入電壓必須達到16V，電壓小于16V時，芯片工作電流小于1mA 工作描述UC3842A具有高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設計者提供使用最少外部組件的高性能價格比的解決方案。UC3842A，是專門設汁用于出線和直流—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組件的高性能價格比的解決方案。： UC3842內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖振蕩器：振蕩器頻率由定時組件RT和CT選擇值決定。電容CT由5．0V的參考電壓通過電阻RT充電，充至約2．8V,再由一個內(nèi)部的電流宿放電至1．2V。在CT放電期間，振蕩器產(chǎn)生一個內(nèi)部消隱脈沖保持“或非”門的中間輸入為高電子，這導致輸出為低狀態(tài)，從而產(chǎn)生丁一個數(shù)量可控的輸出靜區(qū)時間。，與振蕩器頻率關(guān)系曲線，．它們都是在給定的CT值時得到的。注意盡管許多的Rt和Ct值都可以產(chǎn)生相同的振蕩器頻率，但只有一種組合可以得到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時間。振蕩器門限是溫度補償?shù)?，放電電流在T=2 5℃叫被微調(diào)并確保在177。1 0％之內(nèi)，這些內(nèi)部電路的優(yōu)點使振蕩器頻率及晨大輸出占空比的變化最小。正很多噪聲敏感應用中，可能希望將變換器頻率鎖定至外部系統(tǒng)時鐘上。這可通過將時鐘信號加到圖2 0所示的電路來完成。為了可靠的鎖定，振蕩器自振應頻率設為比叫鐘頻率低10％左右。通過修整時鐘波形，可以實現(xiàn)準確輸出占空比箝位。 輸出靜區(qū)時間與頻率關(guān)系曲線誤差放大器：提供一個有可訪問反相輸入和輸出的全補償誤差放大器。 。典刑情況下變換揣輸出電壓通過一個電阻分壓器分壓，并由反向輸入監(jiān)視。，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源電阻的乘積。誤差放大器輸出(管腳1)用于外部回路補償 。輸出電壓因兩個二極管壓降而失調(diào)(≈1．4V)并在連接至電流取樣比較器的反相輸入之前被三分，這將在管腳l處于其最低狀態(tài)時(V0l)，保證在輸出(管腳6)不出現(xiàn)驅(qū)動脈沖。這發(fā)生在電源正在工作并且負載被取消時，或者在軟啟動過程的開始 。最小誤差放大器反饋電阻受限于放大器的拉電流()和到達比較器的1．0V箝位電子所需的輸出電壓(V0H)： （5－1）電流取樣比較器和脈寬調(diào)制鎖存器：UC3842A作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān)導通山振蕩器起始，當峰值電感電流到達誤差放大甜輸出／補償(管腳1)建立的門限電平時中止。這樣在逐周基礎上差信號控制峰值電感電流。所用的電流取樣比較器—脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個單脈沖出現(xiàn)在輸出端。電感電流通過插入一個與輸出開關(guān)Q1的源極串聯(lián)的以地為參考的取樣電阻Rest轉(zhuǎn)換成電壓。此電壓由電流取洋輸入(管腳3)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，峰值電感電流由管腳1上的電壓控制，其中： （5－2）當電源輸出過載或者輸出電壓取樣丟失時，異常的工作條件將出現(xiàn)。在這些條件下，電流取樣比較器門限將被內(nèi)部箝位至1．0V。因此最大峰值開關(guān)電流為： （5－3）當設計一個大功串開關(guān)穩(wěn)壓揣時為了保持RS的功耗在——個合理的水平上希望降低內(nèi)部嵌位電壓，調(diào)節(jié)此電壓的簡單方法如圖22所示。使用丁兩個外部二極管來補償內(nèi)部二極管，以便在溫度范田內(nèi)有固定箝位電壓。如果Ipk(max)箝位電壓降低過多將導致由于噪聲拾取而產(chǎn)生的不誤操作。通常正電流波形的前沿可以觀察到一個窄尖脈沖，當輸出負載較輕時，它可能會引起電源不穩(wěn)定。這個尖脈沖的產(chǎn)生是由于電源變壓器匝間電容和輸出整流管恢復時間造成的。在電流取樣輸入端增加一個RC濾波器，使它的時間常數(shù)接近尖脈沖的持續(xù)時間，通常將消除不穩(wěn)定性。欠壓鎖定：采用兩個欠壓鎖定比較器來保證在輸出級被驅(qū)動之前，集成電路已完全可用。正電源端(Vcc)和參考輸出(Vref)各由分離的比較器監(jiān)視。每個都具有內(nèi)部的滯后，以防止在通過它們各自的門限時產(chǎn)生錯誤輸出動作。Vcc比較器上下門限分別為：UCX842A 16V／10V。／。大滯后和小啟動電流使得UCX842A特別適合干需要有效的自舉啟動技術(shù)的離線變換器應用中。最小工作電壓：UCX842A為11V，輸出這些器件有一個單圖騰柱輸出級，是專門設計用來自接驅(qū)動功率MOSFET的，它能提供高達177。、下降時間。驅(qū)動電路設計：驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是實現(xiàn)主電路中的電力電子器件按照預定設想運行的重要環(huán)節(jié)。驅(qū)動電路的基本任務是將控制電路發(fā)出的信號轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或者關(guān)斷的信號。同時驅(qū)動電路通常還具有電氣隔離及電力電子器件的保護等功能。電氣隔離是實現(xiàn)主電路及控制電路之間電量的隔離，在含有多個開關(guān)器件的電路中，電氣隔離通常是保證電路正常工作的必要環(huán)節(jié)，同時電氣隔離可以減少主電路噪聲對控制電路的影響，并提高控制電路的安全性。 通常，PWM型開關(guān)電源把輸出電壓的采樣作為PWM控制器的反饋電壓，該反饋電壓經(jīng)PWM控制器內(nèi)部的誤差放大器后，調(diào)整開關(guān)信號的占空比以實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。但不同的電壓反饋電路，其輸出電壓的穩(wěn)定精度是不同的。本文首先對電流型脈寬控制器UC3842（）常用的三種穩(wěn)定輸出電壓電路作了介紹，分析其各自的優(yōu)缺點。 UC3842常用的電壓反饋電路輸出電壓直接分壓作為誤差放大器的輸入，輸出電壓Vo經(jīng)R2及R4分壓后作為采樣信號，輸入UC3842腳2（誤差放大器的反向輸入端）。，誤差放大器正向和反向輸出端之間的電壓差經(jīng)放大器放大后，調(diào)節(jié)輸出電壓，使得UC3842的輸出信號的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設定的電壓值。R3與C1并聯(lián)構(gòu)成電流型反饋。圖5 .4 輔助電源輸出電壓分壓作為誤差放大器的輸入當輸出電壓升高時，單端反激式變壓器T的輔助繞組上產(chǎn)生的感應電壓也升高，該電壓經(jīng)過D2，D3，C15，C14，C13和R15組成的整流、濾波和穩(wěn)壓網(wǎng)絡后得到一直流電壓，給UC3842供電。同時該電壓經(jīng)R2及R4分壓后作為采樣電壓，送入UC3842的腳2，在與基準電壓比較后，經(jīng)誤差放大器放大，使腳6輸出脈沖的占空比變小，輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。同樣，當輸出電壓降低時，使腳6輸出脈沖的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設定的值。 這種電路的優(yōu)點是采樣電路簡單，副邊繞組、原邊繞組和輔助繞組之間沒有任何的電氣通路，容易布線。缺點是并非從副邊繞組直接得到采樣電壓，穩(wěn)壓效果不好，實驗中發(fā)現(xiàn)，當電源的負載變化較大時，基本上不能實現(xiàn)穩(wěn)壓。該電路適用于針對某種固定負載的情況。，該開關(guān)電源的電壓采樣電路有兩路：一是輔助繞組的電壓經(jīng)D1，D2，C1，C2，C3，R9組成的整流、濾波和穩(wěn)壓后得到16V的直流電壓給UC3842 采樣電路的綜合供電，另外，該電壓經(jīng)R2及R4分壓后得到一采樣電壓，該路采樣電壓主要反映了直流母線電壓的變化；另一路是光電耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管Z和R4，R5，R6，R7，R8組成的電壓采樣電路，該路電壓反映了輸出電壓的變化；當輸出電壓升高時，經(jīng)電阻R7及R8分壓后輸入Z的參考電壓也升高，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值升高，流過光耦中發(fā)光二極管的電流減小，流過光耦中的光電三極管的電流也相應的減小，誤差放大器的輸入反饋電壓降低，導致UC3842腳6輸出驅(qū)動信號的占空比變小，于是輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。該電路因為采用了光電耦合器，實現(xiàn)了輸出和輸入的隔離，弱電和強電的隔離，減少了電磁干擾，抗干擾能力較強，而且是對輸出電壓采樣，有很好的穩(wěn)壓性能。缺點是外接元器件增多，增加了布線的困難，增加了電源的成本。該電壓采樣及反饋電路由R2，R5，R6，R7，R8，C1，光電耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管Z組成。當輸出電壓升高時，輸出電壓經(jīng)R7及R8分壓得到的采樣電壓（即Z的參考電壓）也升高，Z的穩(wěn)壓值也升高，流過光耦中發(fā)光二極管中的電流減小，導致流過光電三極管中的電流減小，相當于C1并聯(lián)的可變電阻的阻值變大（該等效電阻的阻值受流過發(fā)光二極管電流的控制），誤差放大器的增益變大，導致UC3842腳6輸出驅(qū)動信號的占空比變小，輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。當輸出電壓降低時，誤差放大器的增益變小，輸出的開關(guān)信號占空比變大，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設定的值。因為，UC384