【導(dǎo)讀】特點應(yīng)用于開關(guān)電源。整個電源由輸入電路、整流電路、反饋電路、過壓保護。電路、過流保護電路、自恢復(fù)電路、輸出電路等，還具有軟啟動功能。源具有效率高、體積小、重量輕、可靠性高、負載分擔(dān)容易等一系列特點。能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要意義。比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。儲器的開發(fā)利用，孕育了電子系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品。使用工頻變壓器的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源已經(jīng)過時。產(chǎn)生一路或多路經(jīng)調(diào)整的穩(wěn)定直流電壓。的集成化奠定了基礎(chǔ)，適應(yīng)各類開關(guān)電源控制要求的集成開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)運而生，的設(shè)計、生產(chǎn)和調(diào)整工作日益簡化，成本也不斷下降。目前己形成了各類功能。近年來高反壓Mos大功率管的迅速發(fā)展，又將開。體積更小，重量更輕，效率更高。開關(guān)電源的性能價格比達到了前所未有的水。平，使它在與線性電源的競爭中具有先導(dǎo)之勢。首先是它在體積、重量和效率上的優(yōu)勢。在70年代后期，功率在100w以上的

　　

【正文】 過程 從圖 中可知，當(dāng)場效應(yīng)管導(dǎo)通時，整流電壓加在變壓器 T 初級繞組 Np上的電能變成磁能儲存在變壓器中，在場效應(yīng)管導(dǎo)通結(jié)束時， Np 繞組中電流達到最大值 Ipmax，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律： TLEIonPp )(m a x ?式中： E——整流電壓； Lp—— 變壓器初級繞組電感； Ton—— 場效應(yīng)管導(dǎo)通時間。 在場效應(yīng)管關(guān)閉瞬間，變壓器次級繞組放電電流為最大值 Ismax，若忽略各種損耗應(yīng)為式中： TLEIIonPps nn )(m a xm a x ??， n—— 變壓器變比， n=Np/Ns，Np、 Ns 為變壓器初、次級繞組匝數(shù)。 高頻變壓器在場效應(yīng)管導(dǎo)通期間初級繞組儲存的能量與場效應(yīng)管關(guān)閉期間次級繞組釋放的能量相等： TLUTLEo f fSOonPn )()( ?式中： Ls—— 變壓器次級繞組電感； Uo—— 輸出電壓； Toff—— 場效應(yīng)管關(guān)閉時間。 因為 LLsP n2?，則： TLUTLEo f fSOonP )()( ?， UTEoffOon n? ETTU of fonO n )(? () 上式說明，輸出電壓 Uo 與 Ton 成正比，與匝比 n 及 Toff 成反比。比如，由于電源電壓變化或負載變化而引起輸出電壓降低時，反饋線圈的輸出電壓則會變低，從而使 2 端電壓變低，則脈寬調(diào)制器會相應(yīng)的增大輸出 PWM 波形的占空比，使大功率晶體管導(dǎo)通的時間變長；反之，當(dāng)電源電壓變化或負載變化而引起輸出電 壓升高時，則脈寬調(diào)制器會相應(yīng)的減小 PWM 輸出脈沖波形的占空比，使大功率 晶體管導(dǎo)通的時間變短，從而維持輸出電壓為一恒定值。 UC3842 為固定工作頻率脈寬調(diào)制方式，輸出電壓或負載變化時僅調(diào)整占空比，控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通時間。反饋電壓輸入 2 腳，此腳電壓與內(nèi)部 基準進行比較，產(chǎn)生控制電壓，從而控制脈沖寬度；輸出脈沖的頻率由 4 腳外接定時電阻 Rt 及定時電容 Ct 決定， kHzCRtt?? f 的單位取 kΩ， Ct 取 μF。 3腳為電感電流傳感器端，當(dāng)取樣超過 1V 時，縮小導(dǎo)通脈寬，使電源處于間隙工 作狀態(tài)； 6 腳，輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅 50ns，驅(qū)動能力為 177。1A； 7 腳，供電輸入，起振后工作電壓為 10～ 13V，低于 10V 停止工作，功耗為 15mW； 8 腳，內(nèi)部基準 5V(50mA)。 過流保護原理 當(dāng)負載電流超過額定值或短路時，場效應(yīng)管電流增加， R9 上的電壓反饋至3 腳 (電壓大于 1V)，通過內(nèi)部電流放大器使導(dǎo)通寬度變窄，輸出電壓下降，直至使 UC3842 停止工作，沒有觸發(fā)脈沖輸出，使場效應(yīng)管截止，達到保護功率管的目的。短路現(xiàn)象消失后，電源自動恢復(fù)正常工作。 過壓保護原理 當(dāng)因某種原因使輸出電壓過高 時，由反饋繞組形成的電壓也高，從而使 2腳的電壓過高，內(nèi)部保護電路起動，使 6 腳輸出脈沖高電平時間變短，或不輸出高電平使開關(guān)管截止。 開關(guān)管保護電路 由 D R C1 及 R1 C1 D4 構(gòu)成，消除由變壓器漏感產(chǎn)生的反峰電壓，從而使開關(guān)工作電壓不至于太高而毀壞。 設(shè)計中的注意事項 起動電路的設(shè)計 電路如圖 4 所示，電容 C2 儲存的能量要能滿足電源開始正常 工作的需要，使得 UC3842 第 7 腳有穩(wěn)定、充足的輸入供給。即電容 C2 的放電時間要大于UC3 842 輸出脈沖的高電平持續(xù)時間。否則，電源將出現(xiàn)打嗝現(xiàn)象。因此，電容 C2 的容量和 質(zhì)量的選取非常重要。筆者在實際設(shè)計過程中， C2 曾用 100μF鋁電解電容，經(jīng)常發(fā)現(xiàn) 電源打嗝；測量反饋端電壓，總是太低，以至于反饋端的整流二極管都沒有工作，說明反饋端電壓幅度不夠。原因在于 C2 容量不夠，不能提供足夠的能量來使 UC3842 充分工作，因此 ，容量最好在 100μF 以上。 反饋繞組的設(shè)計 當(dāng) UC3842 啟動后，若反饋繞組不能提供足夠的 UF，電路就會不停地起動 ，出現(xiàn)打嗝現(xiàn)象。另外，根據(jù)筆者的經(jīng)驗，若 UF 大于 時， 也會引起 UC3842工作異常，導(dǎo)致輸出脈沖占空比變小，輸出電壓 變低。故而反饋繞組匝數(shù)的 選取及其纏繞是非常重要的，一般可按 13～ 15V 設(shè)計，使 UC3842 正常工作時， 7腳的電壓維持 在 13V 左右。 29 圖 反饋繞組供電結(jié)構(gòu)圖 顯示器 開關(guān)電源 電路 特點 顯示器用的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路的持點可歸納為如下幾點 (1)重量輕、體積小。由于省掉了笨重的線性交壓器，節(jié)省了漆包 銅線與硅鋼片．因而重量只有原來的 1／ 5 左右．體積也明顯的減小。 (2)穩(wěn)壓范圍寬。輸入電網(wǎng)電壓在 110 Y 一 260v 范圍內(nèi)變化時，輸出電壓僅有 2％的波動變化．因此能獲得良好的穩(wěn)定電壓輸出；而且在電網(wǎng)電壓變化時，能始終保持穩(wěn)壓電路的高效率工作。正是由于這個特點，才使電視機能夠在條件差、環(huán)境惡劣的農(nóng)村和山區(qū)，以及采用水力、風(fēng)力、奮力等發(fā)電機供電的偏遠地區(qū)安全、穩(wěn)定、可靠地工作。 (3)效率高、損耗小。因為電路中的晶體調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)．工作頻率在 15hHz 左右、所以轉(zhuǎn)換效率很高，可達到 85％．其內(nèi)部損耗也 可降低到最小。 (4)工作安全、可靠。由于采用了可控硅保護電路．當(dāng)電源電路或行掃描輸出電路及高壓電路出現(xiàn)故陳時．甚至負載出現(xiàn)短路時．能夠自動切斷電源，起到過壓和過流保護的作用。通常，對其保護電路的要求是非常嚴格的。 (5)用 開關(guān)電源 直接激勵行輸出級。電視機中開關(guān)穩(wěn)壓電源的開關(guān)效率應(yīng)與行頻同步。若用行同步信號去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率，使開關(guān)頻率嚴格與行領(lǐng)同步，然后田開單趨 R 由姬的嘲的瞅沖去 9t 勵行輸出紹，這樣便可以省掉行振蕩級及行激勵級，從而使電視機的電路簡化、可靠性提高、成本降低。 采用開關(guān)穩(wěn)壓電源 激勵行輸出的優(yōu)缺點如下： ①行振蕩器相行監(jiān)相器可以與開關(guān)穩(wěn)壓電源控制電路歸并在省去。這樣不但可以簡化電路，節(jié)省元器件，還能提高工作效率。 ②開關(guān)管短路時，對于反極性激勵電路，行輸出管反而截止無電流；對于同級性激勵電路，行輸出管與開關(guān)管的電流增長很快．應(yīng)采取過流保護措施。 當(dāng)開關(guān)管開路時，對于同極性激勵電路，行輸出管也截止；對于反極性激勵電路，行輸出管子的電流很大，直到開關(guān)穩(wěn)壓電源儲能電感中的所儲存的磁能耗盡為止。 ③由于行輸出級的激勵脈沖的寬度受到限制，因而開關(guān)穩(wěn)壓電源的激勵脈沖占空系數(shù)的變比范圍也受到一定 的限制，其穩(wěn)壓范圍不是很寬。 ④給檢修工作帶來一定的困難。由于開關(guān)穩(wěn)壓電源電路與行掃描電路構(gòu)成一個整體．工作狀態(tài)相互牽制，故檢修工作比一般電視機要困難 一 31 結(jié) 論 本論文是研究了由 UC3842 組成的 開關(guān)電源 ，對其中的原理進行深度分析。開關(guān)電源 高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使 開關(guān)電源 小型化，并使 開關(guān)電源 進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在 高新技術(shù)領(lǐng)域 的應(yīng)用，推動了 開關(guān)電源 的發(fā)展前進，每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。另外， 開關(guān)電源 的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方 面都具有重要的意義。 33 致 謝 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 本論文是在指導(dǎo)方曉敏老師的悉心教誨指導(dǎo)下完成的，在整個畢業(yè)設(shè)計期間，得到了導(dǎo)師的認真指導(dǎo)和幫助，導(dǎo)師的嚴謹學(xué)風(fēng)和淵博學(xué)識使本人受益匪淺，在此表示誠摯的敬意和由衷的感謝。同時要感謝分院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我們提供了良好的環(huán)境和熱心指導(dǎo)。在自動溫升巡測系統(tǒng)傳感器電路的設(shè)計中，還得到了同班同學(xué)的積極幫助，在此一并表示感謝。 感謝在百忙中評閱論文 和參加答辯的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，由于首次 開關(guān)電源的生產(chǎn)過程分析的論文，錯誤、漏洞一定不少，望各位老師不吝賜教。感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎(chǔ)。 35 參考文獻 [1].高曾輝 ,于相旭 .單端反激式 開關(guān)電源 的穩(wěn)定性分析 .重慶大學(xué)學(xué)報 . [2].丁道宏 .電力電子技術(shù) . 航空工業(yè)出版社 .1992 [3].沙占友 ,龐志鋒 .新型特種集成電源及應(yīng)用 .北京人民郵電出版社 .1998 [4].葉慧貞 .開關(guān)穩(wěn)壓電源 .北京國防工業(yè)出版社 .1990 [5].朱小龍 ,滕國 仁 .脈寬集成控制器 UC3842在 開關(guān)電源 中的應(yīng)用 .華北礦業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報 . [6].何希才 .新型 開關(guān)電源 設(shè)計與應(yīng)用［ M］ .北京：科學(xué)出版社， 2021 [7].沙占友 .新型 開關(guān)電源 的設(shè)計與應(yīng)用［ M］ .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [8].張乃國，李厚福：小功率電源變壓器， 7lI 昌霄電出版讓 [9].葉慧貞：開關(guān)穩(wěn)壓電源，國防工業(yè)出版社。 [10].李成章：電源，電子丁業(yè)出版社。 [11].牛田佳寧云鶴集成 開關(guān)電源 的設(shè)計制作調(diào)試與維修人民郵電出版社出版發(fā)行