【導讀】子計算機、彩色電視機、衛(wèi)星通信設備、程控交換機、精密儀表等電子設備。效率低、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調整范圍小等缺點。設計一個開關電源，可以處理的輸入電壓范圍更廣，提供更高的效率。壓偏高，具有極高的噪聲干擾。本文通過設計一個基于MOSFET控制的反激

　　

【正文】 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。 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 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（≈ ），保證在輸出（管腳 6）不出現驅動脈沖。這發(fā)生在電源正在工作并且負載不取消時，或者在軟啟動過程的開始。 UC3845 作為電流模式控制器工作，輸出開關的導通由振蕩器起始，當峰值電感電流到達誤差放大器輸出 /補償（管腳 1）建立的門限電平時中止。這樣在逐周基礎上誤 差信號控制峰值電感電流。所用的電流取樣比較器脈寬調制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內，僅有一個單脈沖出現在輸出端。電感電流通過插入一個與輸出開關 Q1 的源極串聯的以地為參考取樣電阻 RS轉換成電壓。此電壓由電流取樣輸入（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： ? ?SPK RVpi nVI 3 411 ??? 當電源輸出過載或者如果輸出電壓取樣丟失時，異常的工作條件將出現。在這些條件下，電流取樣比較器門限將被內部箝位至 。因此最大峰值開 關電流為： ? ? SPK R VI 01max ?? 通常在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。這個尖脈沖的產生是由于電源變壓器匝間電容和輸出整流恢復時間造成的。 在電流取樣輸入端增加一個 RC 濾波器，使它的時間常數接近尖脈沖的持續(xù)時間，通常將消除不穩(wěn)定性（參見圖 23）。 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 采用了兩個欠壓鎖定比較器來保證在輸出級被驅動之前，集成電路已完全可用。正電源端（ VCC）和參考輸出（ Vref）個由分離的比較器監(jiān)視。每個都具有內部的滯后，以防止通過他們各自 的門限時產生錯誤輸出動作。 V 比較器上下門限分別為： UC3845 ， Vref比較器高低門限為 。大滯后和小啟動電流使得，UC3845 準備應用于更低電壓直流到直流變換器中的。一個 36V 的齊納二極管作為并聯穩(wěn)壓管，從 VCC連接至地。它的作用是保護集成電路免受系統(tǒng)啟動期間產生的過高電壓破壞。最小工作電壓（ VCC）： UC3845 為 。 UC3845 有一個單圖騰柱輸出級，是專門設計用來直接驅動功率 MOSFET 的，在 負載時，它能提供達177。 的峰值驅動電流 和典型值為 50ns 的上升、下降時間。還附加了一個內部電路，使得任何時候只要欠壓鎖定有效，輸出就進入灌模式，這個特性使外部的下拉電阻不在需要。 帶隙參考電壓在 TJ=25℃時調整誤差至177。 %（對 UC3845），它首要的目的是為振蕩騎定時電容提供充電電流。參考部分具有保護功能并能向附加控制電路提供超過 20mA 的電流。 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 反饋網絡 電壓反饋環(huán)的唯一功能就是使輸出電壓保持在一個固定值。 即 通過控制器件控制端的電流來調節(jié)占空比，以達到穩(wěn)壓的目的。 但考慮負載瞬態(tài)響應輸出精度多路輸出隔離輸出等 方面，電壓反饋的設計就變得很復雜了。 電壓反饋環(huán)的核心部分是一個稱為誤差放大器的高增益運算放大器，這部分僅僅是個高增益的放大器而已，它把兩個的誤差放大，并產生電壓誤差信號。在電壓系統(tǒng)中，這兩個電壓一個是參考電壓，而另一個則是輸出電壓。輸出電壓在輸入到誤差放大器之前先進行分壓，分壓的比例為電壓參考值與額定輸出電壓的比值。這樣，在額定輸出電壓時，誤差放大器產生一個“零誤差”點。如果輸出偏離額定值，放大器的輸出誤差電壓就會明顯地改變，電源系統(tǒng)用改該誤差電壓來校正脈寬，從而使輸出電壓回到額定值。 電壓反饋環(huán)要與輸入 電壓和控制器 IC 隔離，可以用光隔離器進行隔離。光藕合器在開關電源的主振回路使輸入回路與輸出回路進行電氣隔離，并為電源的穩(wěn)壓控制電路提供信號通路。它主要有光源（即發(fā)光二極管）和光敏器件組成。最通用的光電耦合器是把一個發(fā)光二極管 LED合一個光敏三極管 VT封裝在一個完全與外界隔離的外殼中。工作過程簡述如下：當有電流流過 LED 時，便產生一個光源，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光敏三極管 VT 上后，控制 VT產生一個與 LED 正向電流成比例的集電極電流。為了減少光隔離器漂移的影響，二次惻要用到一個誤差 放大器，這個誤差放大器可以用 TL431CP。 TL431 是 ～ 精密電壓調節(jié)器。其性能優(yōu)良，價格低廉，可廣泛用于開關電源或線性穩(wěn)壓電源中。此外， TL431 還能構成電壓比較器、電源電壓監(jiān)視器、延時電路精密恒流源等。目前在開關電源中普遍用它來構成外部誤差放大器，在與線性光電偶合器組成隔離式光偶反饋電路。 TL431 有多種型號，它屬于三端可調式器件，利用兩只外部電阻可設定 ～ 36V 范圍內的任何基準電壓值。 TL431 的電壓溫度系數 30 106/℃。其動態(tài)阻抗低，典型值為 。陰極工作電壓的允許范 圍是 ～ 36V，陰極工作電流為 1～ 100mA。 TL431 內部主要是由誤差放大器、內部基準電壓、 NPN 晶體管和保護二極管組成 。 圖 4－給出了反饋電路的拓撲。 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 R 1R 5R 2R 3補償元件R 42 . 7 kV ref誤差放大器 1 mA1 mA補償器I fbMOC 8101輸入地 電隔離屏TL 431輸入地+ 5 V+ 12 V+ 24 VI s e n s e( 0 . 926 mMA )2 . 5 V 2 . 0 V 圖 4－ 電壓反饋電路 為了改善輸出交叉調整性能，可以對每個正極性輸出端都進行檢測，這樣可以有效地提高每個輸出端在負載變化時的響應特性。 這部分的設計從控制 IC 開始，設計時把 UC3845 內部的誤差放大器旁路掉，這就意味著光隔離器要能驅動原來由這個誤差放大器所驅動的同樣的電路。由于誤差放大 器有一個 的電流源，為了使電路工作， TL431 要從光隔離器的 LED上抽取 ，所有的控制電路都疊加在這個電流上。 輸出 電路設計 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 C，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。濾波電感采用適當的電感，可濾除高頻噪聲。 (3)采用快速恢復二極管整流?；诘蛪?、功耗低、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。 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 保護電路 所有的開關電源設計中，對負載的保護以及因負載失效而對電源的保護是設計中需要考慮的很重要的方面。預計電源和負載可能發(fā)生的失效情況也很重要的。 過流保護電路 現代的 PWM 集成控制器內都設有每個開關周期逐個脈沖的 OCP 電路，并用與 開關元件串聯的低阻值電阻檢測電流。濾除開關噪聲采用 RC 濾波器， 輸入低電壓限制 當供電不足時，很多時候要把電源關掉。在輸入的電壓低于正常工作所需要的最低電壓時，就需要進行關機操作。這種條件下，會使電源進入“閉鎖”模式，即輸出的占空比達到最大值，無法對輸出進行調節(jié)。當輸入電壓又回到正常值時，這樣就會損壞電源和負載。另外，輸入電壓越低，通過功率開關管的電流就越大，會使開關管因功耗過大而損壞。為了防止這種情況發(fā)生，可以在輸入端上用一個簡單的電壓比較器來實現，見圖 4－ ++ V in+ V in ( DC )IsenseR 2 R3V ref至補償引腳直流輸入地IM （ 滯環(huán) ）R 1 圖 4－ 輸入欠電壓關斷電路 緊急掉電信號 對于內部有微處理器、軟盤或硬盤的產品，或其他工作時突然調電會損壞產品或會對使用者超成傷害的產品，電源要有一個調電信號。簡單的微處理器系統(tǒng)，只要在＋ 5V電源線上加一個低電壓檢測器就可以了。如圖 4－ 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 MC 34064 P 5231+ 5 V 輸出4 . 7 KGNDR E SET 圖 4－ 5V欠電壓指示器 吸收電路 吸收電路是將電壓波形上升時間延遲的無源網絡。吸收電路用于使功率器件工作在正向和反向安全工作去（ FASOA 和 RBSOA）活抑制電源的射 頻輻射，它們基本上使有損存儲電路（帶有 R 的 LC 電路）。應用緩沖電路的好處要大于由此帶來的損耗。 傳統(tǒng)的吸收電路一直使為防止雙極型功率晶體管二次擊穿所采用的方法，在控制快速恢復整流關的 dv/dt 以減少 EMI 輻射方面也很有用。 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 第四章 開關電源測試 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 第五章 結論與展望 結論 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 參考文獻 基于 MOSFET 控制的反激式開關電源設計 致 謝 衷心感謝 我的 導師 李鐵 老師 ， 從論文的選題、可行性分析、到課題研究的開展，特別是 論文的撰寫，提出了許多建設性的意見，使這篇 論文能夠順利得完成 。 謝謝！