【正文】 當(dāng)開(kāi)關(guān)截止時(shí)，L 產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，通過(guò)二極管 D 把儲(chǔ)存的電能以 (V0Vi)／ L 的速度釋放到輸出電容器 C2 中。這一部分電路由電感、續(xù)流二級(jí)管、電容及負(fù)載電阻組成。 保護(hù)電路 當(dāng) UC3842 的腳 ③ 電壓升高超過(guò) 1V或腳 1 電壓降到 1V以下，都可使 PWM比較器輸出高電平，造成 PWM 鎖存器復(fù)位?？蛇x用IRFPG40 型，其漏 ——源級(jí)可承受的最高電壓 VVDCM 1000? ，最大漏極電流AIDM ? ，最大功耗 WPDM 150? ，完全可以滿(mǎn)足要求。這時(shí)， UC3842 的腳 ⑥ 無(wú)輸出， MOS管 Q1 截止，從而保護(hù)了電路。 UC3842 內(nèi)部設(shè)有欠壓鎖定電路，其開(kāi)啟和關(guān)閉閾值分別為 16V 和 10V，電源電壓接通之后，當(dāng) ⑦ 端電壓升至 16V 時(shí)UC3842 開(kāi)始工作，啟動(dòng)正常工作后，它的消耗電流約為 15mA。高電壓脈沖期間，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，電流通過(guò)變壓器原邊，同時(shí)把能量?jī)?chǔ)存在變壓器中。本系統(tǒng)采用的頻率為 40K，查表得知在此頻率下的穿透深度為 ,直徑應(yīng)為此深度的 2 倍，即為 。 因?yàn)椴捎萌珮蛘鳎杂?222 ??UUn 解此算式可以得到 Un2= 計(jì)算變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)的線(xiàn)圈比 N1/N2 電路的輸入電壓是市電交流電壓 220V 所以： N1/N2=Un1/Un2 即： N1/N2=220/= 根據(jù)需要和選擇期間的方便，取 N1/N2= 當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) ,電流將集中在導(dǎo)體表面流過(guò) ,這種現(xiàn)象叫集膚效應(yīng)。 具體電路設(shè)計(jì) 啟動(dòng)電路 啟動(dòng)電路圖如圖 42，輸入的 220V 交流電經(jīng)過(guò)橋式整流以及 C1C2 濾波過(guò)后變成脈動(dòng)的直流電壓，此 電壓經(jīng)通過(guò)電阻 R2 分壓給 UC3842 提供啟動(dòng)電壓，當(dāng)電壓達(dá)到 16v 時(shí)達(dá)到芯片的啟動(dòng)電壓， UC3842 開(kāi)始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖， uc3842 的啟動(dòng)電壓大于 16 V，啟動(dòng)電流僅 1 mA 即可進(jìn)入工作狀態(tài)。芯片內(nèi)部集成了振蕩器 (由外接電 阻電容來(lái)決定頻率 )，誤差比較器， PWM 調(diào)制 器等，有的甚至有保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路。如果過(guò)流取樣電壓達(dá)到 1 V 左右，則自動(dòng)持續(xù)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖，避免輸出電壓超高損壞負(fù)載電路和開(kāi)關(guān)管。 VT7 導(dǎo)通時(shí)間正比于 L5 存儲(chǔ)能量，因此，控制 VT7 通斷占空比，可以控制升壓幅度。儲(chǔ)能電感 L開(kāi)關(guān)管 VT7 組成斬波式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器， UC3842 構(gòu)成開(kāi)關(guān)控制電路。這種升壓電路適合不同輸入電壓輸入，取代了傳統(tǒng)的交流輸入110/220 V 自動(dòng)切換電路 。輸入經(jīng)負(fù)溫度系數(shù)電阻 NTC、橋式整流器、電容 C4，成為直流電壓，正極經(jīng) L5 并聯(lián)接入 VT7。此部分電路中，利用 MOS FET 管的快速開(kāi)關(guān)特性對(duì) VT VT3的導(dǎo)通／截止進(jìn)行控制，使VT VT3開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)一步降低。在 L2 存儲(chǔ)能量期間， VT2 也反偏截止。當(dāng) IC1⑥ 腳輸出驅(qū)動(dòng)脈沖為高電平時(shí)， VT 1內(nèi)部 P 溝道 FET 管截止， N 溝道 FET 管導(dǎo)通， VT2柵極通過(guò) R VT 1⑦ 腳和 ① 腳得到電壓， VT 2 導(dǎo)通，輸入電壓通過(guò) VT 2 源 ——漏極加到 L2左端，由電源向 L2 存儲(chǔ)磁能，同時(shí)向負(fù)載供電。 V2 為反壓 10V、最大電流 30A 的肖特基二極管，當(dāng)負(fù)載電流最大時(shí)，其飽和壓降在 左右。 ⑦ 腳為供電端，接入 8～ 16V 輸入電壓。 R C10 設(shè)定振蕩器的脈沖頻率。在 1V以下，可以控制輸出驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，達(dá)到 1V，則瞬間關(guān)斷輸出脈沖。 ② 腳為比較器正向輸入端。由于 MOSFET管無(wú)存儲(chǔ)效應(yīng)，可以將死區(qū)時(shí)間 TD設(shè)置短一些，更利于在穩(wěn)壓電路的控制下大范圍改變脈寬速度，以實(shí)現(xiàn)更大的穩(wěn)壓范圍。存儲(chǔ)能量正比于 Tn 的脈沖寬度。芯片輸出部分由OUT 端驅(qū)動(dòng)單 MOSFET 管， C V3 對(duì)開(kāi)關(guān)管有電壓鉗位作用。 Vcc 同時(shí)也作為輔助反饋繞組 N3的反饋電壓。該電路變換器是一個(gè)降壓型開(kāi)關(guān)電路。 ④ 腳和 ⑧ 腳外接 RT、 CT 構(gòu)成定時(shí)電路， CT的充電與放電過(guò)程構(gòu)成一個(gè)振蕩周期，其振蕩頻率可由下式近似得出： TTTT RCCRTcf 11 ??? （ 31） UC3842 的典型應(yīng)用電路 反激式開(kāi)關(guān)電源 反激電路中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一對(duì)相互耦合的電感。利用 ① 腳和 ③ 腳的電平關(guān)系，在外電路控制鎖存器的開(kāi) /閉，使鎖存器每個(gè)周期只輸出一次觸發(fā)脈沖。 (5) 內(nèi)設(shè)過(guò)流保護(hù)輸入 (3 腳 )和誤差放大輸入 (1 腳 )兩個(gè) PWM 控制端。 (3) 內(nèi)設(shè) 5 V(50 mA)基準(zhǔn)電壓源，經(jīng) 2∶ 1 分壓后作為取樣基準(zhǔn)電壓。1 A。 （ 7） PWM 鎖存電路：保證每一個(gè)控制脈沖作用不超過(guò)一個(gè)脈沖周期，即所謂逐脈沖控制。 （ 5） 電流取樣比較器： ③ 腳 ISENSE 用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)管電流，可以用電阻或電流互感器采樣，當(dāng) VISENSE1V 時(shí)，關(guān)閉輸出脈沖，使開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。 ⑧ 腳為內(nèi)部 5V 基 準(zhǔn)電壓輸出端，有 50mA 的負(fù)載能力。 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(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)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(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò) l V 時(shí)停止脈沖輸出使電源處于間歇工作狀態(tài)； ④ 腳為定時(shí)電容 CT 端，內(nèi)部振蕩器工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=／ (RTC T)。 UC3842 為 8 腳 雙列直插式封裝 ，其內(nèi)部原理框圖如圖 1 所示。 共 45 頁(yè) 第 18 頁(yè) 圖 24 輸出過(guò)電壓保護(hù)電 共 45 頁(yè) 第 19 頁(yè) 第三章 UC3842 UC3842 簡(jiǎn)介 繼 MC139 AN5900 之后，人們又開(kāi)發(fā)出功能更完善的它激單端輸出驅(qū)動(dòng)集成電路。同樣如果輸出電壓UO 減小，可通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使之升高。采用電流互感器采樣，使控制電路與主電路隔離，同時(shí)與電阻采樣相比降低了功耗，有利于提高整個(gè)電源的效率。開(kāi)關(guān)管上的電流變化會(huì)使 UR2 變化， UR2接入 UC3842 的保護(hù)輸入端 ⑶ 腳，當(dāng) UR2＝ 1V時(shí)， UC3842 芯 片的輸出脈沖將關(guān)斷。 C C3 跨接在輸出端，能有效地抑制共模干擾。 共 45 頁(yè) 第 16 頁(yè) 第二章 開(kāi)關(guān)變換電路 濾波電路 輸入濾波電路具有雙向隔離作用，它可抑制從交流電網(wǎng)輸入的干擾信號(hào)，同時(shí)也防止開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)產(chǎn)生的諧波和電磁干擾信號(hào)影響交流電網(wǎng)。 iii． 紋波抑制比 SR 紋波抑制比反映了直流 穩(wěn)壓電源對(duì)輸入端引入的市電電壓的抑制能力，當(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸入和輸出條件保持不變時(shí)，紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰－峰值與輸出紋波電壓峰－峰值之比表示，一般用分貝數(shù)表示，但是有時(shí)也可以用百分?jǐn)?shù)表示，或直接用兩者的比值表示。 （ 2） 質(zhì)量指標(biāo) SV 電壓調(diào)整率是表征直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標(biāo)，又稱(chēng)為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當(dāng)輸入電壓 VI 變化時(shí)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓 VO 穩(wěn)定 共 45 頁(yè) 第 15 頁(yè) 的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓 的相對(duì)變化的百分比表示。該指標(biāo)的上限是由最大輸入電壓和最小輸入－輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部的 基準(zhǔn)電壓 值決定。開(kāi)關(guān)電源代替線(xiàn)性電源和相控電源是大勢(shì)所趨 , 因此 , 同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng) , 并將很快發(fā)展起來(lái)。 2 0 世紀(jì)末 , 各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生 , 有了多種修正功率因數(shù)的方法。所以 , 在八、九十年代 , 對(duì)于各類(lèi)電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) , 模擬技術(shù)還是有用的 ,特別是 : 諸如印制版的布圖、電磁兼容 (EMC) 問(wèn)題以及功率因數(shù)修正 (PFC)等問(wèn)題的解決 , 離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí) , 但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源 , 需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí) , 數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)了。由此可見(jiàn) , 模塊化的目的不僅在于使用方便 , 縮小整機(jī)體積 , 更重要的是取消傳統(tǒng)連線(xiàn) , 把寄生參數(shù)降到最小 , 從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低 ,提高系統(tǒng)的可靠性。我們常見(jiàn)的器件模塊 , 含有一單元、 兩單元、六單元直至七單元 , 包括開(kāi)關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管 , 實(shí)質(zhì)上都屬于 標(biāo)準(zhǔn) 功率模塊 ( S P M ) 。無(wú)論是逆變式整流焊機(jī) , 還是通訊電源用的開(kāi)關(guān)式整流器 , 都是基于這一原理。儲(chǔ)能電感的連接方式、開(kāi)關(guān)管的器件類(lèi)型以及串并聯(lián) 的結(jié)構(gòu)等各不相同，但是他們最后總可以歸結(jié)為串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源這兩大類(lèi)。有的厚膜集成電路中包括可開(kāi)關(guān)晶體管，有的則不包括開(kāi)關(guān)晶體管。電路從輸出點(diǎn)取樣，經(jīng)放大器后反饋到開(kāi)關(guān)控制器，控制驅(qū)動(dòng)電路的工作，最后達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。電路還從輸出電壓取樣，經(jīng)過(guò)比較、放大，控制脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，用以控制調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間的長(zhǎng)短或開(kāi)關(guān)的工作頻率，最后達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 （ 8） 按工作方式劃分 所謂可控整流型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，是指采用可控硅整流元件作為調(diào)整開(kāi)關(guān)，可由交流市電電網(wǎng)直接供電，也可采用變壓器變壓后供電。 （ 7） 按輸入與輸出電壓的大小劃分 輸出電壓比輸入電壓高。它的特點(diǎn)是適應(yīng)于輸入電壓較高的場(chǎng)合。這種電路的特點(diǎn)是價(jià)格低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單輸出功率不能提高。這種電路的特點(diǎn)是直接輸入交流電不需要一次整流部分。 占空比保持不變，通過(guò)改變振蕩器的振蕩頻率來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的幅度。所以，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源在計(jì)算機(jī)、通信、航天、彩色電視機(jī)等方面都得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。此外，這些年來(lái)，我國(guó)雖然把無(wú)工頻變 壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率從數(shù)十 KHz 提高到數(shù)百 KHz，把輸出功率由數(shù)十瓦提高到數(shù)千瓦，但是，由于我國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)與工藝跟不上時(shí)代的發(fā)展，導(dǎo)致我們自己研制和生產(chǎn)出的無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的開(kāi)關(guān)管大部分采用的仍是進(jìn)口的晶體管。近 10 多年來(lái)，我國(guó)的許多研 究所、工廠及高等院校已研制出多種型號(hào)的工作頻率在 20KHz 左右、輸出在功率在 1000W 一下的無(wú)工頻降壓變氣開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，并應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、通信、電視等方面，取得了較好的效果。所以，克服開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高它的使用范圍，司從事開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第三個(gè)問(wèn)題。 工作在線(xiàn)性狀態(tài)的穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用因而串聯(lián)閑心穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開(kāi)關(guān)干擾，且波紋電壓輸出較小。要進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，就必須提高電源的 工作頻率 。 （ 2）目前正在克服的困難 隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子的高速發(fā)展、集成度高、功能強(qiáng)的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設(shè)備的體積在不斷的縮小 ，重量在不斷的減輕。從而極大地?cái)U(kuò)大了它的應(yīng)用范圍，并且在此基礎(chǔ)上誕生了無(wú)工頻降壓變壓器的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。由于晶體管直流變換器中的 共 45 頁(yè) 第 8 頁(yè) 功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以由此而制 成的穩(wěn)壓電源輸出的組數(shù)多、極性可變、效率高、體積小、重量輕，因而當(dāng)時(shí)被廣泛地應(yīng)用于航天及軍事電子設(shè)備上。由于開(kāi)關(guān)電源的工作頻率高，一般在 20 kHz 以上，因此濾波元件的數(shù)值可以大大減小，從而減小功耗；特別是，由于功率開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散 熱器，電源溫升低，周?chē)恢乱蜷L(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞，因此采用開(kāi)關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓在 90~270 V 內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化在 177。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的主回路框圖如圖 12 所示， 由隔離變壓器產(chǎn)生一個(gè) 1 8 V 的交流， 經(jīng)過(guò)整流濾波成一個(gè)直流， 然后再進(jìn)行 D C D C 變換， 有 P W M 的驅(qū)動(dòng)電路， 去控制開(kāi)關(guān)電源管的導(dǎo)通和截止， 而產(chǎn)生出一個(gè)穩(wěn)定的電壓源，如圖 12。高頻化使開(kāi)關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，研究、開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的開(kāi)關(guān)電源就變得十分必要，尤其在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。這樣 , 只要設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄 , 就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。 共 45 頁(yè) 第 6 頁(yè)