【正文】 工作時序圖5．4 系統(tǒng)原理 本文以UC3842為核心控制部件，設計一款PWM型高頻開關電源恒壓／恒流控制器。開關電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。變換器的幅頻特性由雙極點變成單極點，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特性。 主要的功能模塊包括：啟動電路、過流過壓欠壓保護電路、反饋電路、整流電路。以下對各個模塊的原理和功能進行分析。 啟動電路、LC15以及C1C13進行低通濾波，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。它們的組合應用對電磁干擾由很強的衰減旁路作用。濾波后的交流電壓經D1～D4橋式整流以及電解電容CC2濾波后變成3lOV的脈動直流電壓，此電壓經R1降壓后給C8充電，當C8的電壓達到UC3842的啟動電壓門檻值時，UC3842開始工作并提供驅動脈沖，由腳6輸出推動開關管工作。隨著UC3842的啟動，R1的工作也就基本結束，余下的任務交給反饋繞組，由反饋繞組產生電壓給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UC3842被損壞的情況。 短路過流、過壓、欠壓保護電路 由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時會導致電路出現短路、過壓、欠壓等不利于電路工作的現象發(fā)生，因此，電路必須具有一定的保護功能。，如果由于某種原因，輸出端短路而產生過流，開關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。當該腳的電壓超過正常值0．3V達到1V(即電流超過1．5A)時，UC3842的PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復位，關閉輸出。這時，UC3842的腳6無輸出，MOS管S1截止，從而保護了電路。如果供電電壓發(fā)生過壓(在265V以上)，UC3842無法調節(jié)占空比，變壓器的初級繞組電壓大大提高，UC3842的腳7供電電壓也急劇上升，其腳2的電壓也上升，關閉輸出。如果電網的電壓低于85V，UC3842的腳1電壓也下降，當下降lV(正常值是3．4V)以下時，PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復位，關閉輸出。如果人為意外地將輸出端短路，這時輸出電流將成倍增大，使得自動恢復開關RF內部的熱量激增，它立即斷開電路，起到過壓保護作用。一旦故障排除，自動恢復開關RF在5s之內快速恢復阻抗。因此，此電路具有短路過流、過壓、欠壓三重保護。 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可調式精密穩(wěn)壓器構成誤差電壓放大器和電流放大器AD8022，再通過線性光耦對輸出進行精確的調整。，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。當輸出電壓升高時，取樣電壓VR7也隨之升高，設定電壓大于基準電壓(TL431的基準電壓為2．5V)，使TL431內的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內驅動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置電壓下降，當輸出電壓低于設置電壓時，誤差放大器的輸出電壓下降，片內的驅動三極管的輸出電壓升高，最終使得UC3842的腳1的補償輸入電流隨之變化，促使片內對PWM比較器進行調節(jié)，改變占空比，達到穩(wěn)壓的目的。RR8的阻值是這樣計算的：先固定R7的阻值，再計算R8的阻值，即51 5253AD8022電路通過調節(jié)誤差放大器的增益而不是調節(jié)誤差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關信號的占空比。這種拓撲結構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穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負載發(fā)生較大的變化時，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。開關電源輸出端中對波紋幅值的影響主要有以下幾個方面。 (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)高頻信號噪聲，開關電源中對直流輸入進行高頻的斬波，然后通過高頻的變壓器進行傳輸，在這個過程中，必然會摻人高頻的噪聲干擾。還有功率管器件在開關的過程中引起的高頻噪聲。對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)采用快速恢復二極管DD7整流?；诘蛪骸⒐牡?、大電流的特點，有利于提高電源的效率，其反向恢復時間短，有利于減少高頻噪聲。 并聯整流二極管減小尖峰電壓 在大功率的整流電路中，次級整流橋電路存在較大雜散電感，輸出整流管在換流時，由于電路中存在寄生振蕩，整流管會承受較大的尖峰電壓，尖峰電壓的存在提高了對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電容之間。 當副邊電壓為零時，在全橋整流器中4只二極管全部導通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。而當副邊電壓變化為高電壓Vin/K(K為變壓器變比)時，整流橋中有兩只二極管要關斷，兩只二極管繼續(xù)導通。這時候變壓器的漏感(或附加的諧振電感)就開始和關斷的整流二極管的電容諧振。即使采用快恢復二極管，二極管依然會承受至少兩倍的尖峰電壓，因此，必須采用有效的緩沖電路，有許多文獻對此作了研究，歸納起來有5種方式：RC緩沖電路，RCD緩沖電路，主動箝位緩沖電路，第三個繞組加二極管箝位緩沖電路，原邊側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。并且這種方法在大功率全橋移相DC／DC電源變換器的項目中得到了應用，實驗波形驗證了該方法，驗證了該方法的有效性。6 總結UC3842是目前流行的電流型PWM信號發(fā)生器，具有精度高、電壓穩(wěn)定、外圍電路簡單、價格低廉等優(yōu)點，～、功率為20～60W的小型功率開關電源中。本文是一種PWM型高頻開關電源恒壓／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，經上拉電阻接基準電壓，經電容接地，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)并聯結構，工作在恒壓狀態(tài)時，電壓環(huán)起作用，到達恒流點后，自動切換至恒流狀態(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。該開關電源是目前比較實用和理想的LED驅動電源，具有一定的實用價值。主要參考文獻：【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．新型交流調壓控制系統(tǒng)及應用【N】河北省科學院學報，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．單片開關電源的發(fā)展及其應用【M】．北京：中國電力出版社， 2000．01，0713【5】沈家瑞．單片開關式集成穩(wěn)壓器的原理及應用【J】．電子科學技術，1900，08：2225【6】王水平，王保保，賈靜．單片開關電源【M】北京：人民郵電出版社，1996．04，1629【7】周志敏等．LED驅動電源設計100例．LED應用技術系列書【M】．北京：中國電力出版社， 2008．01，6771【8】沙占為．小功率線性穩(wěn)壓電源的優(yōu)化設計【J】電子技術，1997，01：0306【9】沙占友等．特種集成電源最新應用技術【M】．北京：人民郵電出版社，2000．10，243248【10】王曉君，唱春來，李春明．單片AC/DC變換式精密開關電源【M】．合肥：中國科學技術大學出版社，1999．12，2934【11】陳凱良，竺樹生．恒流源及其應用電路【M】．浙江： 浙江科學技術出版社，1992．01，4144【12】沙占友．單片COMS不間斷電源【J】工業(yè)儀表與自動化裝置1996，02：0912【13】沙占友．基準電壓源的應用【J】集成電路應用， 1991，01：0513【14】錢振宇．電源線濾波器及其應用【J】上海電器技術，1996，1：1822致謝本研究及學位論文從最初的選題直至最終定稿成文，是在我的導師趙光海老師的親切關懷和悉心指導下完成的。感謝我的導師趙老師，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。從課題的選擇到項目的最終完成，趙老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，在此成文之際，謹向趙老師表示衷心的感謝。 在此，對一起度過四年大學生活的濰坊學院電子科學與技術專業(yè)06級的各位同學們，在我的論文的撰寫、公式的編輯和其他有關的問題上，提出了合理的意見和建議，對我有很大的幫助，在此一并表示感謝。 30