【正文】 [9].沙占友，龐志峰，周萬珍，王彥朋等，開關電源設計入門，中國電力出版社。[5].余發(fā)山，王福忠，單片機原理及應用技術，中國礦業(yè)大學出版社。參考文獻：[1].王兆安，劉進軍，力電子技術，機械工業(yè)出版社，第五版。面對以上問題，開關電源的發(fā)展研究應該朝一下幾個方面發(fā)展：一是控制器件應該更加模塊化，提高器件的集成度，集成度越高電源的穩(wěn)定性和可靠性也就越有保障，同時也能大大減小開關電源的體積問題。（5）生產工藝問題。（4）軟件問題。開關電源使用的磁芯、電解電容及整流二極管等都很笨重，也是耗能的主要根源。但是，它離人們的要求、應用的價值還差得較遠，體積、重量、效率、抗干擾能力、電磁兼容性以及使用的安全性都不能說是十分完美。開關電源主原理圖見圖41：圖41 主電路原理圖本設計采用常用電流控制模式芯片 UC3842 做為主控芯片組成AC220V通用輸入反激式開關電源，設計功率為 120W ，AC輸入電壓通過L/CCC4構成的簡單EMI 濾波器濾除外電網輸入的共模，經過整流全橋P1整流為脈動直流電，通過C5濾波，提供相對穩(wěn)定的直流310V 電源，R、C15 提供UC3842啟動電壓，系統(tǒng)啟動后，由UC3842第6 腳輸出PWM 脈沖信號，推動Q1工作于開關狀態(tài)，變壓器 T 原邊受開關電流影響，在 Q1導通時，將電能以磁能方式存儲于磁性中，Q1截止時，存儲于 T 中的磁能轉化為電能通過DD4整流，經過C13 、C14 濾波，提供給負載，快速二極管 D2 和瞬態(tài)抑制二極管D1，構成關斷尖峰吸收回路，將 Q1關斷時，因為變壓器漏感造成的反向電壓尖峰鉗制在允許 200V，以保護Q1不被擊穿，R R7構成過電流檢測電路，當原邊電流超過允許值時，UC3842內部電流比較器翻轉，拉低脈沖占空比，電流下降，以保護系統(tǒng)過流燒毀，RC8是芯片內部RC振蕩器定時電容和定時電阻，確定系統(tǒng)工作在100kHz，R R11等電路構成24V 穩(wěn)壓反饋電路，當輸出電壓因負載變化引起輸出電壓變化時自動調節(jié)輸出電壓。 ，這時給OE為高電平，轉換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。 2 .初始化時，使ST和OE信號全為低電平。D7－D0為數(shù)字量輸出線。EOC為轉換結束信號。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A， B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D 轉換器進行轉換。簡單地說，沒有晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。一個機器周期包括12個時鐘周期。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。很多公司都有51系列的兼容機型推出，今后很長的一段時間內將占有大量市場。其中，電阻R7的取之大小根據(jù)：又：；其中，Ur=，是ISEN 的內部比較電壓，Umin=120v，代入可得，R7=，這里選擇大功率電阻，功率為1w。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。TL431工作原理：首先，Vout通過R會給TL431提供一電流Ika1mA，使得TL431工作起來，當TL431工作了以后，這樣R10和R11產生的分壓就會和這個基準比較，而它兩的比較直接影響了Ika的大小，譬如輸出建立過程，輸出剛開始沒有，所以輸出為低電平，這樣Ika就很小，可以認為為零，而此時，R10，R11和限流電阻開始分壓，這樣Ika就會變大，這樣RR11上的電流就會變小，從而得到的Vo就會降低，Ika又會減小，這樣流過R10，R11支路的電流增加，從而達到穩(wěn)定電壓的目的。同樣如果輸出電壓Uo減小，可通過反饋調節(jié)使之升高。7．內部振蕩器的頻率由4腳外接電阻與8腳外接電容設定。6．過流檢測輸入端可對每個脈沖進行控制，直接控制每個周期的脈寬，% /V 。若驅動雙極型三極管，應加入開關管截止加速RC電路，同時將內部振蕩器的頻率限制在40 kHz以下。處于正常工作狀態(tài)時，工作電壓在 10～34 V 之間，負載電流為 15 mA。（2）UC3842特點介紹UC3842在設計中的電路圖如圖35所示：圖35 UC3842應用電路1．采用單端圖騰柱式 PWM 脈沖輸出，輸出驅動電流為177。其內部原理結構如圖34：圖34 UC3842內部原理結構其引腳介紹如下：1 腳為內部誤差放大器輸出端，外接阻容元件可改善誤差放大器的增益和頻率特性；2 腳為誤差放大器的取樣電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的 基準電壓進行比較，產生誤差電壓，而控制脈沖寬度；3 腳為PWM 比較器的另一輸入端，當檢測電壓超過 lV 時停止脈沖輸出使電源處于間歇工作狀態(tài)；4 腳為定時電容CT端，內部振蕩器工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，頻率為：f=／(RT CT) ；5 腳為接地端。有根據(jù)輸出電流5A的要求，此次選擇肖特基二極管MBR745，相關參數(shù)如下表32所示：二極管型號反向電壓值工作電流制造廠家MBR74545VMOTOROLA表32肖特基二極管參數(shù)表 控制電路分析設計此次設計控制芯片采用功能完善的單端輸出驅動集成電路UC3842芯片，其特點是除內部PWM 系統(tǒng)外，還設有多路保護輸入和穩(wěn)定的基準電壓發(fā)生器，同時還具有小電流啟動功能，性能可靠，目前廣泛被各種普通電源采用，還被用于有源因數(shù)改善電路和高壓升壓式開關電源中。（6）繞組線徑的計算：A．初級電流有效值Irms： （310）將數(shù)據(jù)代入公式等于：Irms=；初級線徑大小為:； （311）其中，j是導線的電流密度，大小為2A/mm^2；將值代入公式可得： d=；根據(jù)一二次側電流關系式子： （312）Np=50，Ns=10；將數(shù)據(jù)代入公式可得：Isp=10A. 根據(jù)公式： （313）可得二次電流有效值:Isrms=。（4）反饋繞組匝數(shù)的計算根據(jù)公式（36）可得，反饋繞組匝數(shù)N2’=，這里取N2’=9匝。（1）單端反激式開關電源變換器如下圖所示：單端反激式變壓器又稱電感儲能式變壓器，當高壓開關管VT1 被脈寬調制（Pulse Width Modulation，PWM）脈沖信號激勵而導通時，直流輸入電壓施加到高頻變壓器T 的原邊繞組上，在變壓器次級繞組上感應出的電壓使整流管VD1 反向偏置而阻斷，此時電源能量以磁能形式存儲在初級電感中；當開關管VT1 截止時，原邊繞組兩端電壓極性反向，副邊繞組上的電壓極性顛倒，使D1 導通，儲存在變壓器中的能量釋放給負載。此次設計采用成品整流橋KBPC610，它是將四只硅整流管接成橋路形式，再用塑料封裝成半導體器件，它具有體積小使用方便，各整流管的參數(shù)一致性好等優(yōu)點，可廣泛用于開關電源整流電路。他的兩個線圈分別繞在低損耗、高磁導率的氧化體磁環(huán)上。由于開關電源的體積的大小很大一部分取決于開關頻率，開關頻率越大，所用的電容和變壓器體積越小，UC3842的開關頻率選擇100k。推挽式開關電源兩個開關器件需要很高的耐壓，其耐壓必須大于工作電壓的兩倍。特點：晶閘管導通時，繞組電壓為電源電壓一半，關閉后開關管承受一半的電壓，但會出現(xiàn)偏磁現(xiàn)象，控制較為復雜。如果Tr2加有導通脈沖，Tr2導通，原邊繞組黑點處變?yōu)樨?。此時，由于原邊繞組和漏電感的作用，電流續(xù)流流入原邊繞組黑點標示端。電路中由于負載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài)，具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點。與此同時，感應電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區(qū)，Ic 開始減小，在L2 中感應出使VT1 基極為負、發(fā)射極為正的電壓，使VT1 迅速截止，這時二極管VD1導通，高頻變壓器Ｔ初級繞組中的儲能釋放給負載。注：由于正激變換器的隔離元件T1純粹是個變壓器，因此輸出端要加一個電感器L作為能量的儲藏及傳遞元件。圖21 單端反激式開關電源變換器電路（1）工作原理：圖中Ui是市電AC經過整流濾波后的直流電，反激電路中的變壓器起著儲能元件的作用，可以看作是一對相互耦合的電感，當開關管VT1 導通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管VD1處于截止狀態(tài)，在初級繞組中儲存能量。實際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重，對器件造成更大的電應力(表現(xiàn)為過電壓、過電流、毛刺)。這一技術稱為有源功率因數(shù)校正APFC單相，APFC國內外開發(fā)較早，技術已較成熟。采用軟開關技術可以有效地降低開關損耗和開關應力，有助于變換器變換效率的提高。目前，在整個的電子模擬電路系統(tǒng)中，電視、音響設備、照片處理、通訊、網絡等都逐步實現(xiàn)了數(shù)字化，而最后一個沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領域。總體來講可概括為五個方面：高頻化技術隨著開關頻率的提高，開關變換器的體積也隨之減少，功率密度也得到大幅提升，動態(tài)響應得到改善。 微米向50 納米工藝邁進，但輸出電流將朝著大電流方向發(fā)展。 左右，對同樣的負載，采用高頻開關模塊可節(jié)省輸入功率30%。采用高頻開關后，輸出電壓精度高，其輸出紋波系數(shù)從2%%，電源穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度從2%%，能夠保證對蓄電池的平穩(wěn)充放電，延長了電池使用壽命。在電阻負載條件下，輸出直流電壓達到55kV，電流達到15mA。自從上個世紀70 年代開始，日本的一些公司開始采用逆變技術，將市電整流后逆變?yōu)?kHz