【正文】 主要的工作分為:電路原理分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電路模塊參數(shù)設(shè)計(jì)。因此開關(guān)電源的發(fā)展對(duì)于國(guó)家的發(fā)展與建設(shè)有及其重要的作用。 圖54 Multisim中仿真電路圖（1）輸入波形 圖55 輸入波形仿真圖（2）整流濾波后的波形 圖56 整流濾波后仿真波形輸出的波形 圖57 輸出的波形仿真波形圖 （4）UC3845產(chǎn)生的PWM波，用來(lái)控制開關(guān)MOSFET的開通和關(guān)斷 圖58 UC3845輸出PWM波 從圖形中我們就可以看出MOS管的導(dǎo)通時(shí)間占總工作時(shí)間的三分之一左右，與我們前面設(shè)定的占空比D=，說(shuō)明UC3845產(chǎn)生的輸出PWM波很好的驅(qū)動(dòng)MOS管工作，同時(shí)也可以檢測(cè)它的電流取樣端的電阻的電流大小來(lái)調(diào)節(jié)它的輸出，從而保證整體的穩(wěn)定輸出。選擇RefDes選項(xiàng)，可以選擇是否顯示連接線的節(jié)點(diǎn)編號(hào)。一個(gè)“連接點(diǎn)”最多可以連接來(lái)自四個(gè)方向的導(dǎo)線。要改變導(dǎo)線的顏色，用鼠標(biāo)指向該導(dǎo)線，點(diǎn)擊右鍵可以出現(xiàn)菜單，選擇Change Color選項(xiàng)，出現(xiàn)顏色選擇框，然后選擇合適的顏色即可。連接完成后，導(dǎo)線將自動(dòng)選擇合適的走向，不會(huì)與其他元器件或儀器發(fā)生交叉。 （6）元器件標(biāo)簽、編號(hào)、數(shù)值、模型參數(shù)的設(shè)置在選中元器件后，雙擊該元器件，或者選擇菜單命令Edit→Properties（元器件特性）會(huì)彈出相關(guān)的對(duì)話框，可供輸入數(shù)據(jù)。 （4）元器件的旋轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)對(duì)元器件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)操作，需要先選中該元器件，然后單擊鼠標(biāo)右鍵或者選擇菜單Edit，選擇菜單中的Flip Horizontal（將所選擇的元器件左右旋轉(zhuǎn)）、Flip Vertical（將所選擇的元器件上下旋轉(zhuǎn)）、90 Clockwise（將所選擇的元器件順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度）、90 CounterCW：（將所選擇的元器件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度）等菜單欄中的命令。（3）元器件的移動(dòng)用鼠標(biāo)的左鍵點(diǎn)擊該元器件（左鍵不松手），拖曳該元器件即可移動(dòng)該元器件。被選中的元器件的四周出現(xiàn)4個(gè)黑色小方塊（電路工作區(qū)為白底），便于識(shí)別。然后從選中的元器件庫(kù)對(duì)話框中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊將該元器件，然后點(diǎn)擊“OK”即可，用鼠標(biāo)拖曳該元器件到電路工作區(qū)的適當(dāng)?shù)胤郊纯?。在這樣的情形下,單純靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)搭建試驗(yàn)電路的傳統(tǒng)辦法已經(jīng)不能滿足當(dāng)今電源產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求,而且無(wú)論從設(shè)計(jì)周期還是開發(fā)成本方面都是難以承受的。采用器件模型法、磁路結(jié)構(gòu)模型法和MCT模型法,以有效解決變壓器模型的設(shè)計(jì)問(wèn)題。它通過(guò)直觀的圖形化用戶界面全面控制仿真過(guò)程,并通過(guò)對(duì)穩(wěn)態(tài)、頻域、統(tǒng)計(jì)、可靠性及控制等方面的分析來(lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)性能。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。實(shí)驗(yàn)證明與上述三種反饋電路相比，該電路具有很好的穩(wěn)壓效果。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，誤差放大器的增益變小，輸出的開關(guān)信號(hào)占空比變大，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值。 該電路因?yàn)椴捎昧斯怆婑詈掀?，?shí)現(xiàn)了輸出和輸入的隔離，弱電和強(qiáng)電的隔離，減少了電磁干擾，抗干擾能力較強(qiáng)，而且是對(duì)輸出電壓采樣，有很好的穩(wěn)壓性能。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（）到36V范圍內(nèi)的任何值。R17與C13并聯(lián)構(gòu)成電流型反饋。兩個(gè)晶體管的基極分別接前級(jí)控制，晶體管的連接處為輸出端。；。即輸出端的每個(gè)控制脈沖不會(huì)超過(guò)一個(gè)振蕩周期，也就是所謂的逐脈沖控制。當(dāng)取樣電壓大于１Ｖ時(shí)，輸出脈沖關(guān)閉，使開關(guān)管關(guān)斷，起到過(guò)流保護(hù)的作用。該誤差電壓經(jīng)1管腳輸出接RC網(wǎng)絡(luò)，用于改變?cè)鲆婧皖l率特性進(jìn)行外部回路補(bǔ)償。計(jì)算公式推導(dǎo)如下： （41）UC3845在RT＝10K，CT＝，振蕩頻率ｆ＝52KHZ。(1)基準(zhǔn)電路。 UC3845的工作原理的介紹 UC3845是安森美半導(dǎo)體公司的高性能固定頻率電流模式控制器。4 RT/CT通過(guò)將電阻RT連接至Vref以及電容CT連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)。且具有以下特點(diǎn)：自動(dòng)前饋補(bǔ)償、鎖存脈寬調(diào)制，可逐周限流、 內(nèi)部微調(diào)的參考電壓，帶欠壓鎖定、大電流圖騰柱輸出、欠壓鎖定，帶滯后、低啟動(dòng)和工作電流、直接與安森美半導(dǎo)體的SENSEFET產(chǎn)品接口、電流模式工作到500KHZ、輸出靜區(qū)時(shí)間從50%到70%可調(diào)。這些器件可提供8腳雙列直插塑料封裝和14腳塑料表面貼裝封裝（SO14）。這些集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能進(jìn)行精確的占空比控制、溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器。 本章小結(jié)本章主要進(jìn)行了反激式開關(guān)電源的整體框圖設(shè)計(jì)以及電路的基本組成部分的設(shè)計(jì)。采用多線并繞的另一個(gè)原因是，當(dāng)銅線線徑過(guò)粗時(shí)。由于變壓器繞組通常處于密閉環(huán)境中，一般將電流密度取在4－6A/mm2。即3A/40V。對(duì)于圖七中最大負(fù)載電流2A 的情況，輸出二極管的最大平均整流電流理論上大于2A 即可。 輸出二極管為肖特基二極管或快恢復(fù)二極管，廣義上說(shuō)，肖特基二極管也屬于快恢復(fù)二極管的一種。 (335)根據(jù)得到的氣隙長(zhǎng)度，在試制變壓器的過(guò)程中，有兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)氣隙，一種方法是將磁芯的中柱磨掉一部分，磨掉的長(zhǎng)度大約等于計(jì)算得到的氣隙長(zhǎng)度。而磁阻的計(jì)算公式如下 (331) (332)其中l(wèi)c 和lg 分別表示磁芯材料磁阻長(zhǎng)度和氣隙的長(zhǎng)度，μc 和μg 分別表示芯材料的磁導(dǎo)率和氣隙的磁導(dǎo)率，Ae 和Ag 分別表示磁芯材料的截面積和氣隙截面積。由于空氣或者非導(dǎo)磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率很低，因此長(zhǎng)度很短（零點(diǎn)幾毫米到幾毫米）的氣隙就能使得磁阻大大增加，從而使得磁通密度大大減小，有效防止大電流情況下磁芯飽和。其中Vcc為控制IC 的供電電壓，VO2 為另一繞組的輸出電壓，VDa和VD2分別為輔助供電繞組和另一組次級(jí)繞組的輸出二極管正向壓降。下面我們?nèi)匀话凑赵驯?2 來(lái)計(jì)算。Bmax 的取值越小，磁芯損耗也越小。圖七所示電路中的變壓器實(shí)際使用了EE20 型磁芯，Ae=39mm2，Aw=63mm2，Ap=39*63=2457mm4。仍然以圖七中電路為例，取KRF=，計(jì)算得到初級(jí)電感量如下： （317） 磁芯的選取應(yīng)同時(shí)考慮磁芯截面積Ae 和磁芯的窗口面積Aw，常用的經(jīng)驗(yàn)公式如下（摘自飛兆半導(dǎo)體《采用FPS 的反激式隔離ACDC 開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南》）： （318） 式318中，Bmax 為磁芯最大磁通密度，必須小于飽和磁通密度，對(duì)于一般的鐵氧體磁芯， 左右，這里選取最大磁通密度Bmax － 之間。所以匝比的選取需要綜合考慮開關(guān)管和輸出二極管的電壓應(yīng)力。變壓器是開關(guān)電源設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，變壓器參數(shù)是否合適對(duì)整個(gè)電源的效率、紋波、輻射等方面有重要影響。為了導(dǎo)出用變換器輸出功率和輸入電壓表達(dá)集電極峰值工作電流的公式，變壓器繞組傳遞的能量m可用下式表示： （310） 式(310)中，η是變換器的效率。為了限制晶體管的集電極安全電壓，工作占空比應(yīng)保持在相對(duì)地低一些，一般要低于50％。例如，對(duì)于圖所示電路，輸入85V—265V 交流市電，取Dch=，得到如下計(jì)算結(jié)果： (35) （36） (37)在反激式變換器電路中。最后我們得到電容上電壓波動(dòng)范圍計(jì)算式如（34）： （34） 其中fin 表示工頻頻率，50 或60Hz，η為系統(tǒng)的效率。在開關(guān)電源中，這兩者的參數(shù)相對(duì)變化較小。整流二極管的另一個(gè)重要參數(shù)是最大反向工作電壓，橋式整流中，二極管承受的最大反向電壓即市電輸入最高電壓。如圖七所示的電路中，輸出5V/2A，預(yù)估效率75%，我們選擇2A/250v的保險(xiǎn)絲。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻則在電路啟動(dòng)時(shí)起到了減小浪涌電流的作用。當(dāng)電容開始充電時(shí)，充電電流流過(guò)熱敏電阻，開始對(duì)其加熱。設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真地選擇雙向可控硅的參數(shù)，并加上足夠的散熱片，因?yàn)樵谒鼘?dǎo)通時(shí)，要流過(guò)全部的輸入電流。用以增加對(duì)交流線路的阻抗，把浪涌電流減小到安全值。 輸入電路的設(shè)計(jì) 輸入保護(hù)器件隔離式開關(guān)電源在加電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極高的浪涌電流，設(shè)計(jì)者必須在電源的輸入端采取一些限流措施，才能有效地將浪涌電流減小到允許的范圍之內(nèi)。(3)分析外圍元器件參數(shù)對(duì)電路性能指標(biāo)的影響。反激式開關(guān)電源的組成也和一般的開關(guān)電源電路類似，圖31就是隔離反激式開關(guān)電源的基本框圖。而反激式開關(guān)電源的組成也和一般的開關(guān)電源電路類似，圖31就是隔離反激式開關(guān)電源的基本框圖。但是，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，濾波器出直流電壓的幅值也將隨之而變化，在要求比較高的電子設(shè)備中，這種情況是不符合要求的。 整流電路的作用是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動(dòng)電壓。 第三章 反激式開關(guān)電源整體設(shè)計(jì) 任何一種開關(guān)電源的設(shè)計(jì)都要先從整體上了解和熟悉開關(guān)電源的基本組成以及各部分的作用原理。變壓器一次電流與輸入電壓、輸出電壓之間的關(guān)系式為： (224) 從式(224)可知，當(dāng)Po、Vo一帶那個(gè)是，Vi增大，減??；當(dāng)Vi，Vo一定時(shí)，與 Po(即I0)成正比，在=，值最大。VT的基極電流減小引起集電極電流減小，L1及原邊上的極性均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，VT的基極電流進(jìn)一步減小，其集電極電流也隨之減小，形成正反饋過(guò)程，VT很快截止。正激電路的優(yōu)點(diǎn)很多，但正激變換器的變壓器是不能夠存儲(chǔ)能量的，雖然沒(méi)有功率上線，但是正激電路多采取雙正激開關(guān)電路用在較大的功率電路，而且對(duì)于要求嚴(yán)格的Mosfet管，以現(xiàn)有的條件限制無(wú)法滿足。各個(gè)輸出電壓和原邊隔離，而且各組輸出電壓可以任意大小，僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)器的變比就能實(shí)現(xiàn)。 正激式變換器需要有一個(gè)最小負(fù)載，電感必須足夠大，才能保證脈動(dòng)電流的峰值小于最小負(fù)載電流，否則電流就不會(huì)連續(xù)，并引起輸出電壓上升，所以正字式變壓器不能工作在空載狀態(tài)，因?yàn)闊o(wú)窮大的電感是不現(xiàn)實(shí)的。Buck變壓器只能對(duì)輸入電壓進(jìn)行降壓變換，如果輸入電壓比輸出電壓低，變換器就不能正常工作，而且buck電路只有一路輸出，如果需要多路輸出電壓，除非愿意采用第二級(jí)電壓調(diào)節(jié)器，如接解線性調(diào)節(jié)器，buck電路就不能使用；雖然buck電路既可以工作于電流連續(xù)狀態(tài)，又可以工作于電流斷續(xù)狀態(tài)，但是輸入電流總是斷續(xù)的，這就意味著每個(gè)周期里，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，輸入電流為零，輸入電流斷續(xù)會(huì)使EMI濾波器要比別的電路拓?fù)涓螅襜uck電路不應(yīng)用門極驅(qū)動(dòng)。 （7）電源是否需要空載工作：如果電源需要空載工作，變換器就要工作于電流斷續(xù)模式，除非是同步整流。 （3）需要多少組輸出電壓：如果多于一組，除非再后接電壓調(diào)節(jié)器，否則就可能需要變壓器，輸出電壓組數(shù)很多時(shí)，建議用多個(gè)變換器，這樣做的結(jié)果比較理想。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間大于關(guān)斷時(shí)間時(shí)，d， V2V1，電路屬于升壓式。分析電路圖可以得到：Q導(dǎo)通期間，D截止，電感L兩端的電壓為V1，呈線性上升。經(jīng)過(guò)時(shí)間后，控制脈沖又使Q導(dǎo)通，D截止，L儲(chǔ)能，已充電的 C向負(fù)載RL放電，從而保證了向負(fù)載的供電。由可控開關(guān)Q、儲(chǔ)能電感L、二極管D、濾波電容C、負(fù)載電阻RL和控制電路等組成。由于電路中沒(méi)有變壓器，所以輸入和輸出之間沒(méi)有隔離。建設(shè)Q1具有理想的開關(guān)特性，其正向飽和管壓降可以忽略，所以可以列出以下的方程： (24) 由此可得出： (25) (26)Q1導(dǎo)通狀態(tài)終止時(shí)，時(shí)，L1中的電流達(dá)到最大值，得： (27) 在Q1截止期間，L1中的電流經(jīng)續(xù)流二極管D1向負(fù)載釋放能量，假若忽略D1的正向壓降，則可得出下列方程: (28) (29) (210) Q1截止?fàn)顟B(tài)終止時(shí)，即T=時(shí)，L1中的電流下降到最小值，得：