【正文】 工作時(shí)序圖5．4 系統(tǒng)原理 本文以UC3842為核心控制部件，設(shè)計(jì)一款PWM型高頻開關(guān)電源恒壓／恒流控制器。開關(guān)電源控制電路是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。變換器的幅頻特性由雙極點(diǎn)變成單極點(diǎn)，因此，增益帶寬乘積得到了提高，穩(wěn)定幅度大，具有良好的頻率響應(yīng)特性。 主要的功能模塊包括：?jiǎn)?dòng)電路、過流過壓欠壓保護(hù)電路、反饋電路、整流電路。以下對(duì)各個(gè)模塊的原理和功能進(jìn)行分析。 啟動(dòng)電路、LC15以及C1C13進(jìn)行低通濾波，其中C1C15組成抗串模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪聲；C1C1L1組成抗共模干擾電路，用于抑制共態(tài)噪聲干擾。它們的組合應(yīng)用對(duì)電磁干擾由很強(qiáng)的衰減旁路作用。濾波后的交流電壓經(jīng)D1～D4橋式整流以及電解電容CC2濾波后變成3lOV的脈動(dòng)直流電壓，此電壓經(jīng)R1降壓后給C8充電，當(dāng)C8的電壓達(dá)到UC3842的啟動(dòng)電壓門檻值時(shí)，UC3842開始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖，由腳6輸出推動(dòng)開關(guān)管工作。隨著UC3842的啟動(dòng)，R1的工作也就基本結(jié)束，余下的任務(wù)交給反饋繞組，由反饋繞組產(chǎn)生電壓給UC3842供電。由于輸入電壓超過了UC3842的工作，為了避免意外，用D10穩(wěn)壓管限定UC3842的輸入電壓，否則將出現(xiàn)UC3842被損壞的情況。 短路過流、過壓、欠壓保護(hù)電路 由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電路出現(xiàn)短路、過壓、欠壓等不利于電路工作的現(xiàn)象發(fā)生，因此，電路必須具有一定的保護(hù)功能。，如果由于某種原因，輸出端短路而產(chǎn)生過流，開關(guān)管的漏極電流將大幅度上升，R9兩端的電壓上升，UC3842的腳3上的電壓也上升。當(dāng)該腳的電壓超過正常值0．3V達(dá)到1V(即電流超過1．5A)時(shí)，UC3842的PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。這時(shí)，UC3842的腳6無輸出，MOS管S1截止，從而保護(hù)了電路。如果供電電壓發(fā)生過壓(在265V以上)，UC3842無法調(diào)節(jié)占空比，變壓器的初級(jí)繞組電壓大大提高，UC3842的腳7供電電壓也急劇上升，其腳2的電壓也上升，關(guān)閉輸出。如果電網(wǎng)的電壓低于85V，UC3842的腳1電壓也下降，當(dāng)下降lV(正常值是3．4V)以下時(shí)，PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。如果人為意外地將輸出端短路，這時(shí)輸出電流將成倍增大，使得自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)RF內(nèi)部的熱量激增，它立即斷開電路，起到過壓保護(hù)作用。一旦故障排除，自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)RF在5s之內(nèi)快速恢復(fù)阻抗。因此，此電路具有短路過流、過壓、欠壓三重保護(hù)。 反饋電路 反饋電路采用精密穩(wěn)壓源TL431,放大器AD8022和線性光耦PC817。利用TL43l可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器和電流放大器AD8022，再通過線性光耦對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。，RR5是精密穩(wěn)壓源的外接控制電阻，它們決定輸出電壓的高低，和TL431一并組成外部誤差放大器。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，取樣電壓VR7也隨之升高，設(shè)定電壓大于基準(zhǔn)電壓(TL431的基準(zhǔn)電壓為2．5V)，使TL431內(nèi)的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內(nèi)驅(qū)動(dòng)三極管的輸出電壓降低，也使輸出電壓Vo下降，最后Vo趨于穩(wěn)定；反之，輸出電壓下降引起設(shè)置電壓下降，當(dāng)輸出電壓低于設(shè)置電壓時(shí)，誤差放大器的輸出電壓下降，片內(nèi)的驅(qū)動(dòng)三極管的輸出電壓升高，最終使得UC3842的腳1的補(bǔ)償輸入電流隨之變化，促使片內(nèi)對(duì)PWM比較器進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變占空比，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。RR8的阻值是這樣計(jì)算的：先固定R7的阻值，再計(jì)算R8的阻值，即51 5253AD8022電路通過調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關(guān)信號(hào)的占空比。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅外接元器件較少，而且在電壓采樣電路中采用了三端可調(diào)穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負(fù)載發(fā)生較大的變化時(shí)，輸出電壓基本上沒有變化。 整流濾波電路輸出整流濾波電路直接影響到電壓波紋的大小，影響輸出電壓的性能。開關(guān)電源輸出端中對(duì)波紋幅值的影響主要有以下幾個(gè)方面。 (1)輸入電源的噪聲，是指輸入電源中所包含的交流成分。解決的方案是在電源輸入端加電容C5，以濾除此噪聲干擾。 (2)高頻信號(hào)噪聲，開關(guān)電源中對(duì)直流輸入進(jìn)行高頻的斬波，然后通過高頻的變壓器進(jìn)行傳輸，在這個(gè)過程中，必然會(huì)摻人高頻的噪聲干擾。還有功率管器件在開關(guān)的過程中引起的高頻噪聲。對(duì)于這類高頻噪聲的解決方案是在輸出端采用π型濾波的方式。濾波電感采用150μH的電感，可濾除高頻噪聲。 (3)采用快速恢復(fù)二極管DD7整流?；诘蛪?、功耗低、大電流的特點(diǎn)，有利于提高電源的效率，其反向恢復(fù)時(shí)間短，有利于減少高頻噪聲。 并聯(lián)整流二極管減小尖峰電壓 在大功率的整流電路中，次級(jí)整流橋電路存在較大雜散電感，輸出整流管在換流時(shí)，由于電路中存在寄生振蕩，整流管會(huì)承受較大的尖峰電壓，尖峰電壓的存在提高了對(duì)整流二極管的耐壓要求，也將帶來額外的電路損耗。整流橋的寄生振蕩產(chǎn)生于變壓器的漏感(或附加的諧振電感)與變壓器的繞組電容和整流管的結(jié)電容之間。 當(dāng)副邊電壓為零時(shí)，在全橋整流器中4只二極管全部導(dǎo)通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。而當(dāng)副邊電壓變化為高電壓Vin/K(K為變壓器變比)時(shí)，整流橋中有兩只二極管要關(guān)斷，兩只二極管繼續(xù)導(dǎo)通。這時(shí)候變壓器的漏感(或附加的諧振電感)就開始和關(guān)斷的整流二極管的電容諧振。即使采用快恢復(fù)二極管，二極管依然會(huì)承受至少兩倍的尖峰電壓，因此，必須采用有效的緩沖電路，有許多文獻(xiàn)對(duì)此作了研究，歸納起來有5種方式：RC緩沖電路，RCD緩沖電路，主動(dòng)箝位緩沖電路，第三個(gè)繞組加二極管箝位緩沖電路，原邊側(cè)加二極管箝位緩沖電路。在這里提出另一種減小二極管尖峰電壓有效的方法：即整流二極管并聯(lián)。并且這種方法在大功率全橋移相DC／DC電源變換器的項(xiàng)目中得到了應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證了該方法，驗(yàn)證了該方法的有效性。6 總結(jié)UC3842是目前流行的電流型PWM信號(hào)發(fā)生器，具有精度高、電壓穩(wěn)定、外圍電路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，～、功率為20～60W的小型功率開關(guān)電源中。本文是一種PWM型高頻開關(guān)電源恒壓／恒流控制器，其中的電壓比較器的反相端接反饋電壓，同相端接設(shè)定電壓，輸出端與反相端之間接電阻和電容組成的反饋電路；電流比較器的反相端接反饋電流，同相端接設(shè)定電流，輸出端與反相端之間接電阻和電容組成的反饋電路；電壓比較器和電流比較器的輸出端接在一起，經(jīng)上拉電阻接基準(zhǔn)電壓，經(jīng)電容接地，并與PWM芯片中的三角波比較器的輸入端連接。本控制器采用電壓，電流雙控制環(huán)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，工作在恒壓狀態(tài)時(shí)，電壓環(huán)起作用，到達(dá)恒流點(diǎn)后，自動(dòng)切換至恒流狀態(tài)工作，電流環(huán)起作用，從而提高控制器的穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度。該開關(guān)電源是目前比較實(shí)用和理想的LED驅(qū)動(dòng)電源，具有一定的實(shí)用價(jià)值。主要參考文獻(xiàn)：【1】李成章．電源【M】．北京： 電子工業(yè)出版社， 1990．01，3436【2】馬洪濤登．新型交流調(diào)壓控制系統(tǒng)及應(yīng)用【N】河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)，19970113【3】Ben Duncan，鐘旋，薛車雄．高性能音頻放大器【M】．北京：人民郵電出版社，1996．12，5559【4】沙占友．單片開關(guān)電源的發(fā)展及其應(yīng)用【M】．北京：中國(guó)電力出版社， 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在此，對(duì)一起度過四年大學(xué)生活的濰坊學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)06級(jí)的各位同學(xué)們，在我的論文的撰寫、公式的編輯和其他有關(guān)的問題上，提出了合理的意見和建議，對(duì)我有很大的幫助，在此一并表示感謝。 30