單端反激式開關(guān)電源(編輯修改稿)
2024-09-15 14:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流和穩(wěn)流，控制電源的開關(guān)機(jī)等；（4）控制高頻開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池浮充、均充方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；（5）控制硅鏈的自動(dòng)或手動(dòng)投切，保證控制母線的穩(wěn)壓精度，進(jìn)而保證微機(jī)和晶體管保護(hù)用電的可靠性，防止造成保護(hù)誤動(dòng)；（6）調(diào)節(jié)充電限流值和總輸出電流穩(wěn)流值； （7）具有本地和遠(yuǎn)程控制方式，采用密碼允許或禁止方式操作，以增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。 開關(guān)穩(wěn)壓電源被譽(yù)為 “新型高效節(jié)能電源”，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向。由于內(nèi)部器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，因此本身消耗的能量極低，電源效率可以達(dá)到80%以上，比串連調(diào)整 線性穩(wěn)壓電源的效率提高近一倍。隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源正朝著小型化、高頻化、集成化的方向發(fā)展，高效率的開關(guān)穩(wěn)壓電源已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。利用電流型脈寬調(diào)制器UC3842芯片設(shè)計(jì)的電流制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn) 壓電源，克服了電壓控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源頻響慢、電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率低的缺點(diǎn)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、體積小、易實(shí)現(xiàn)。該穩(wěn)壓電源是目前實(shí)用和理想的穩(wěn)壓電源，具有很大的發(fā)展前景。 根據(jù)要求，本次設(shè)計(jì)控制電路形式為反激式，單端反激式電路比正激式開關(guān)電源少用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感以及一個(gè)續(xù)流二極管，因此其體積小，且成本低。此電源設(shè)計(jì)要采用的是反激式的開關(guān)管連接方式，并且開關(guān)電源的觸發(fā)方式是它激式。設(shè)計(jì)采用了UC3842作為PWM控制電路。 電源開關(guān)頻率的選擇決定了變換器如開關(guān)損耗、 門極驅(qū)動(dòng)損耗、 輸出整流管的損耗會(huì)越來(lái)越突出，對(duì)磁性材料的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)的要求也會(huì)越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數(shù)對(duì)線路的影響程度難以預(yù)料，整個(gè)電路的穩(wěn)定性、 運(yùn)行特性以及系統(tǒng)的調(diào)試會(huì)比較困難。在本電的特性。開關(guān)頻率越高，變壓器、 電感器的體積越小，電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也越好。但隨著頻率的提高，諸源中，選定工作頻率為100 。第三章 反激式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 高頻開關(guān)電源系統(tǒng)參數(shù)及主電路原理圖系統(tǒng)參數(shù)如下：電路形式：?jiǎn)味朔醇な剑唤涣麟娫矗?；開關(guān)電源輸出電壓、電流：+5V，1A；12V，；+30V，1A。開關(guān)管開關(guān)頻率：。，其中的控制芯片采用UC3842。電源的輸出電壓等級(jí)有三種：＋5 V、 12 V、+30V 。該電路的變換器是一個(gè)降壓型開關(guān)電路。由單管驅(qū)動(dòng)隔離變壓器TC主繞組N1電流，C R3可以提供變壓器原邊泄放通路。輸出經(jīng)整流、濾波送負(fù)載。芯片所用的電源VCC由R2從整流后電壓提供。VCC同時(shí)也作為輔助反饋繞組N3的反饋電壓。 UC3842 構(gòu)成的反激式開關(guān)電源電路圖220V 電由CL1濾除電磁干擾，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 限流，再經(jīng)VC 整流、C2 濾波，電阻R電位器RP1 降壓后加到UC3842 的供電端（⑦腳），為UC3842 提供啟動(dòng)電壓，電路啟動(dòng)后變壓器的付繞組③④的整流濾波電壓一方面為UC3842 提供正常工作電壓，另一方面經(jīng)RR4分壓加到誤差放大器的反相輸入端②腳，為UC3842 提供負(fù)反饋電壓，其規(guī)律是此腳電壓越高驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比越小，以此穩(wěn)定輸出電壓。④腳和⑧腳外接的RC8決定了振蕩頻率，其振蕩頻率的最大值可達(dá)500KHz。RC6用于改善增益和頻率特性。⑥腳輸出的方波信號(hào)經(jīng)RR8分壓后驅(qū)動(dòng)MOSFEF 功率管，變壓器原邊繞組①②的能量傳遞到付邊各繞組，經(jīng)整流濾波后輸出各數(shù)值不同的直流電壓供負(fù)載使用。電阻R10用于電流檢測(cè)，經(jīng)RC9濾濾后送入U(xiǎn)C3842 的③腳形成電流反饋環(huán). 所以由UC3842 構(gòu)成的電源是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定度非常高，當(dāng)UC3842 的③腳電壓高于1V 時(shí)振蕩器停振，保護(hù)功率管不至于過(guò)流而損壞。 單端反激式高頻變壓器的設(shè)計(jì) 高頻變壓器設(shè)計(jì)考慮的問題1） 磁芯損耗磁芯損耗取決于磁感應(yīng)增量、頻率和溫度。若不考慮溫度影響, 軟磁鐵氧體鐵芯總損耗通常由三部分構(gòu)成: 磁滯損耗Ph、渦流損耗Pe 和剩余損耗Pr。每種損耗產(chǎn)生的頻率范圍是不同的, 鐵芯總損耗為 : (31) 式(31)其中KP為鐵芯損耗系數(shù), 不考慮溫度時(shí)為常數(shù), V 為鐵心體積, f為工作頻率, B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度,m 、n 分別是工作頻率和磁感應(yīng)的指數(shù), 它們與鐵芯的材料有關(guān), 具體數(shù)值可以通過(guò)查表得到。2） 繞組損耗由于諧波的存在, 繞組損耗也是變壓器損耗的重要組成部分, 對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)諧波畸變率越大, 損耗也將會(huì)越大。在諧波影響下, 變壓器的繞組損耗將隨著諧波電流的增大而增大。由于非全相整流負(fù)荷的原因, 變壓器中會(huì)存在直流分量, 它會(huì)使變壓器產(chǎn)生偏磁。因此, 如果考慮直流分量的影響, 繞組損耗的計(jì)算公式為: (32) 式(32)中: 為繞組損耗, h 為諧波次數(shù), 為第h次諧波下原邊繞組的電阻, 為第h次諧波下副邊繞組的電阻, 為流過(guò)原邊繞組的諧波電流的有效值, 為流過(guò)副邊繞組的諧波電流的有效值。3） 溫升 高頻變壓器的溫升對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和輸出功率會(huì)有影響, 而溫升與能量損耗一般成正比關(guān)系,即: (33) 其中——比例常數(shù)，即熱阻 —— 溫升 —— 損耗功率由上式(33)可知, 為了降低溫升, 必須減少能量的損耗。而能量的損耗又直接與鐵芯損耗和繞組損耗有關(guān), 因此在設(shè)計(jì)中必須考慮降低它們的損耗量。4） 磁芯要求 高頻變壓器與50H z的工頻變壓器相比, 頻率提高了幾百倍, 繞組匝數(shù)大大減少, 銅耗及調(diào)整率減小, 但鐵芯中的損耗將隨頻率的提高大大增加。一般開關(guān)電源中使用的鐵芯有如下要求:( 1)盡可能高的磁感應(yīng)強(qiáng)度(但注意在最大輸出功率時(shí), 不能達(dá)到飽和, 以免產(chǎn)生失真) ； ( 2)盡可能高的導(dǎo)磁率。 ( 3)要求磁損較小。 ( 4)要求線包加工及裝配容易。( 5)磁特性隨溫度變化要小, 即要求較穩(wěn)定的溫度系數(shù)。 單端反激式變壓器設(shè)計(jì) 單端反激式變壓器又稱電感儲(chǔ)能式變壓器，當(dāng)高壓開關(guān)管Q1 被脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation, PWM）脈沖信號(hào)激勵(lì)而導(dǎo)通時(shí)，直流輸入電壓施加到高頻變壓器T 的原邊繞組上，在變壓器次級(jí)繞組上感應(yīng)出的電壓使整流管D1 反向偏置而阻斷，此時(shí)電源能量以磁能形式存儲(chǔ)在初級(jí)電感中；當(dāng)開關(guān)管Q1 截止時(shí)，原邊繞組兩端電壓極性反向，副邊繞組上的電壓極性顛倒，使D1 導(dǎo)通，儲(chǔ)存在變壓器中的能量釋放給負(fù)載。 單端反激式變壓器工作原理圖 ①變壓器磁芯的選擇開關(guān)電源輸出功率： (34)磁芯材料選用錳鋅鐵氧體，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為：5000Gs，相對(duì)磁導(dǎo)率：，取最大磁通密度：。當(dāng)磁芯中磁感應(yīng)強(qiáng)度小于時(shí)，磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率可?。海判敬艑?dǎo)率為：
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