【正文】 COMPUFBISENSERT/CTOUTPUTGndREFVcc12345678 　　　　　　　　　UC3842管腳圖①COMP：誤差放大器輸出。②UFB：反饋電壓輸入端。，產(chǎn)生誤差電壓來控制調(diào)節(jié)脈沖寬度。③ISENSE：接電感電流傳感器。當采樣電壓大于1VDC時，縮小脈沖寬度，使電源處于斷續(xù)工作狀態(tài)。④RT/CT：定時阻容端。頻率f=(CTRT)。⑤Gnd：地。⑥OUTPUT：輸出端。⑦Vcc：電源。1013VDC，關(guān)閉電壓10VDC。⑧REF：內(nèi)部基準電源輸出，5VDC+/，50mA。（2）主要特性用于小功率開關(guān)電源，管腳少，電路簡單。①單輸出級，可以驅(qū)動MOS、晶體管。②PWM芯片。③工作頻率500kHz。④低啟動和工作電流，啟動電流小于1mA，工作電流15mA。⑤大電流圖騰柱輸出，1A。⑥帶欠壓封鎖保護。5V基準內(nèi)部偏置SR電流取樣比較器PWM鎖存誤差放大器振蕩器VrefTUccGNDCT/RTUFBCOMPISENSEOUTPUTUREFUVLO2RR（3）芯片原理 內(nèi)部包括振蕩器、誤差放大器、電流比較器、PWM鎖存、5VDC基準電源、輸出電路等。①5VDC基準電源：內(nèi)部電源。該電源還可以提供外部5VDC/50mA。②振蕩器：產(chǎn)生方波振蕩。RT接在8（REF）腳之間，CT接5（GND）之間。頻率f=(CTRT)。最大500kHz。③誤差放大器：，誤差電壓COMP用于調(diào)節(jié)脈沖寬度。COMP端引出接外部RC網(wǎng)絡(luò)，以改變增益和頻率特性。④輸出電路：圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)，電路1A，驅(qū)動MOS管及雙極型晶體管。⑤電流取樣比較器：3腳ISENSE用于檢測開關(guān)管電流，可以用電阻或電流互感器采樣，當VISENSE1VDC時，關(guān)閉輸出脈沖，使開關(guān)管關(guān)斷。這實際上是一個過流保護電路。⑥欠壓鎖定電路UVLO：開通閾值16VDC，關(guān)閉閾值10VDC。具有滯回特性。⑦PWM鎖存電路：保證每一個控制脈沖作用不超過一個脈沖周期，即所謂逐脈沖控制。另外，UCC與GND之間的穩(wěn)壓管用于保護，防止器件損壞。 電源的控制電路由一塊開關(guān)型的芯片UC3842和一系列的元器件組成。交流輸入之后經(jīng)過整流、濾波等變換加在了開關(guān)管的兩端，通過芯片的兩個引腳接入到芯片，然后芯片開始工作，控制了Q2開關(guān)管的截止和導(dǎo)通，進一步控制了開關(guān)電源的工作。反饋信號的輸入經(jīng)過腳8引入到芯片，芯片感應(yīng)到輸入，自感出5V的電壓，接入外部振蕩器，產(chǎn)生脈沖信號，芯片開始工作，控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，進而控制了主電路的工作。（1）供電電源的取值 實際應(yīng)用中，邏輯電源VDD接+5V，低端固定電源電壓VCC接+12V；對驅(qū)動電路測試時需將VS端接地。（2） 光電耦合器光電耦合器的工作原理：光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接受器件接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標準數(shù)字電平輸出，這樣就實現(xiàn)了“電－光－電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇椋蚨斎攵伺c輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離?！　≡诠怆婑詈掀鬏斎攵思与娦盘柺拱l(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。光電耦合器之所以在傳輸信號的同時能有效地抑制尖脈沖和各種雜訊干擾，使通道上的信號雜訊比大為提高，主要有以下幾方面的原因： ①光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105～106Ω。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發(fā)光，從而被抑制掉了。②光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產(chǎn)生。③光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏的高壓。④光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其回應(yīng)延遲時間只有10μs左右，適于對回應(yīng)速度要求很高的場合。光電耦合器的引腳分布圖： 在一腳和二腳之間接輸入電勢，在三腳和四腳之間接輸出。因為輸入電勢為12V，所以耦合器的最大電勢不能過大，選取30V合適，因此可以選取光電耦合器的型號為H24A系列的光電耦合器。 驅(qū)動電路從外界接有一個輸入電源，由光電耦合器的原理可以得知，在主電路輸出端引出一個電壓接入光電耦合器，隨著外界電壓的變化，發(fā)光二極管的亮度會隨著變化，光度的變化就是反饋調(diào)節(jié)信號，然后引出接入到芯片，通過芯片內(nèi)部電路進行調(diào)節(jié)輸出，調(diào)節(jié)電壓控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止。反饋電路接入到芯片的引腳2和引腳8，這兩個引腳之間一個是芯片的反饋輸入引腳，一個是芯片的內(nèi)部基準電壓引腳，這兩個引腳主要起到控制開關(guān)管導(dǎo)通和截止的狀況，進而控制電路。穩(wěn)壓芯片選型TL431。在這里簡單的介紹下TL431，TL431是由美國德州儀器（TI）～36V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。其性能優(yōu)良，價格低廉，可廣泛用于單片精密開關(guān)電源或精密線性穩(wěn)壓電源中，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管。此外，TL431還能構(gòu)成電壓比較器、電源電壓監(jiān)視器、延時電路、精密恒流源等。 TL431大多采用DIP8或TO92封裝形式，引腳排列分別如圖1所示。3 個引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。圖中，A為陽極，使用時需接地；K為陰極，需經(jīng)限流電阻接正電源；UREF是輸出電壓UO的設(shè)定端，外接電阻分壓器；NC為空腳。 由TL431的等效電路圖可以看到， 基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當REF 端（同相端）的電壓非常接近Uref（）時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF 端電壓的微小變化，通過三極管VT的電流將從1 到100mA 變化。當然，該圖絕不是TL431 的實際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設(shè)計、分析應(yīng)用TL431 的電路時，這個模塊圖對開啟思路，理解電路都是很有幫助的。 前面提到TL431 的基準電壓，所以當在REF 端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2 所示的電路，當R1 和R2 的阻值確定時，兩者對Vo 的分壓引入反饋，若Vo 增大，反饋量增大，TL431 的分流也就增加，從而又導(dǎo)致Vo 下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在Uref等于基準電壓處穩(wěn)定，此時 Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1 和R2 到36V 范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2 時，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證TL431 工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1 mA 。 在電路圖中，芯片的三號引腳外部連接一個電阻，三號引腳是電流取樣比較器，三腳ISENSE用于檢測開關(guān)管電流，可以用電阻或者電流互感器取樣，當V DC時，關(guān)閉輸出脈沖，使開關(guān)管關(guān)斷，這就是一個過壓保護電路。在圖中R9是電壓取樣電阻， 保護電路現(xiàn)在也集成在控制IC里面了，一般來說開關(guān)電源都有過流保護、過壓保護、過功率保護。當然這些電路也是可以用分立組件構(gòu)成的，但是出于成本和電路體積的考慮，實際中采用的基本上都是采用具有相關(guān)功能的IC來完成的這些保護的功能，像電壓型控制的芯片本身就具備過壓保護（也就是輸出電壓超過額定輸出電壓的上限值）的功能，對于過流保護的實現(xiàn)，在芯片內(nèi)部采用的方式因不同的芯片而不同，其中一種保護方式就是在通過檢測串聯(lián)在輸出端上的一個電阻的電壓來檢測輸出電流，同電壓反饋控制一樣，電流信號放大后輸入電流誤差放大器中，到檢測到輸出電流接近設(shè)定值時，就阻礙電壓誤差放大器的作用，從而把電流加以限制，以免其繼續(xù)的增大。這種過電流保護有個固有的缺點，就是響應(yīng)速度很慢，但輸出突然短路，會來不及保護功率開關(guān)，而且在磁性組件進入飽和狀態(tài)時也無法檢測。這些會導(dǎo)致在幾個微妙內(nèi)電流成指數(shù)上升而損壞功率開關(guān)。一種更好的保護方式是在功率開關(guān)管上串聯(lián)一個電流檢測器（電阻或者電流互感器），其目的是檢測流過開關(guān)管的瞬時電流，當其超過瞬時電流限制值時就關(guān)斷開關(guān)管，其響應(yīng)速度快，可實現(xiàn)對于像磁心飽和在內(nèi)的引起的各種瞬時過電流情況下對于開關(guān)管的保護。像在輸入部分，只有在輸入端的交流電壓的瞬時值超過濾波電容上的電壓時，整流二極管才會因為正向偏置而導(dǎo)通，而輸入電壓的瞬時值低于濾波電容上的電壓時，整流二極管則反向偏置而截止。這樣的結(jié)果就是導(dǎo)致輸入后級電路的實際輸入電壓波形就是脈沖尖波。這顯然導(dǎo)致電能使用效率的降低，而且由于電路中存在的電抗作用，電壓和電流的相位不是一致的，在后級電路中有功功率的比重就會減小很多。所以現(xiàn)在國際上，日本60W以上，其它國家75W以上要求做功率因數(shù)校正。目前功率因數(shù)的校正已經(jīng)集成到了芯片中，下面簡短的介紹下基本的工作原理：將整流后的輸出電壓與芯片中的基準電壓比較，將結(jié)果送入誤差放大器，放大的信號與橋式整流的脈動電壓一起加的乘法器中相乘，而后輸出一個電流信號并與從開關(guān)管引出的開關(guān)電流一起加到電流誤差放大器中，放大后的誤差信號去驅(qū)動脈寬調(diào)制信號，來改變開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)輸出部分的電壓與電流波形的一致，減少電流的諧波，提高功率因數(shù)。影響開關(guān)電源效率的因素很多，歸納起來大致有以下幾個方面：（1）開關(guān)管的驅(qū)動不當，（2）變壓器的設(shè)計不佳（3）浪涌吸收電路設(shè)計不佳（4）整流部分設(shè)計不佳(5)附加電路的參數(shù)選擇不當。在這些因素中間，與效率最密切的還是開關(guān)管和整流部分的設(shè)計問題，因為開關(guān)管的開關(guān)速度很快的，在高頻環(huán)境下開關(guān)管的開關(guān)損耗就不可忽視了，另一個方面，整流二極管的正向壓降、反向恢復(fù)時間，對于起損耗大小是息息相關(guān)的，所以，在設(shè)計中要重點考慮開關(guān)管和整流二極管的選擇，對于變壓器的設(shè)計要注重磁芯和饒制方式。4部分電路仿真分析MATLAB簡介MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）的簡稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完相同的事情簡捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。20世紀70年代，美國新墨西哥大學(xué)計算機科學(xué)系主任CleveMoler為了減輕學(xué)生編程的負擔(dān)，用FORTRAN編寫了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、SteveBangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市場。到20世紀90年代，MATLAB已成為國際控制界的標準計算軟件。一般開關(guān)電源的輸入整流電路部分如圖所示，在開關(guān)電源的輸入端，AC電源經(jīng)全波整流后，一般接一個大電容器，以得到波形較為平直的直流電壓．整流器電容濾波電路是一種非線形元件和儲能元件的組合。在仿真的過程中必須開始先換出電路圖，再進行仿真。 整流電路仿真（1）建立仿真模型 ①建立一個仿真模型的新文件。在MATLAB的菜單欄上點擊File，選擇New，再在淡出菜單中選擇Model，這是出現(xiàn)一個空白的仿真平臺，在這個平臺上可以繪制電路的仿真模型。 ②提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點擊Simulink圖標調(diào)出模型庫瀏覽器，在模型庫中提取所需的模塊放到仿真窗口。 ③將電路元器件模塊按橋式整流電路原理圖連接起來組成仿真電路。 （2） 設(shè)置模型參數(shù)雙擊模塊圖標彈出參數(shù)設(shè)置對話框，然后按框中提示輸入，若有不清楚的可借助help幫助。圖為電壓交流電壓設(shè)置框，輸入電壓為AC220V，頻率為50Hz。（3） 模型仿真 在參數(shù)按系統(tǒng)要求設(shè)置完畢后既可開始仿真。在菜單Simulation下選擇Star，立即開始仿真，若要中途停止仿真可以選擇Stop。 在仿真計算完成后即可以通過示波器來觀察仿真的結(jié)果。在需要觀察的點上放置示波器圖標，即彈出示波器窗口顯示輸出波形。（4）電阻性負載時的仿真波形。 主電路仿真（1） 建