【正文】 驅(qū)動(dòng)電路和控制電路設(shè)計(jì) UC3844 內(nèi)部主要由 基準(zhǔn)電壓源、用來(lái)調(diào)節(jié)占空比的振蕩器、電流測(cè)定比較器、誤差放大器、降壓器、 PWM 鎖存器和適用于驅(qū)動(dòng)功率管 MOSFET 的電流推挽輸出電路等部件構(gòu)成。為此，在電路中加入 RCD 緩沖電路，用于吸收尖峰電壓。抑制開關(guān)應(yīng)力的辦法有兩種，即耗散過(guò)電壓，和減小漏電感。假如磁場(chǎng)集中于氣隙處而未向外部泄露，則 B ?? ? () 這里去 B=500mT，把 N1=53， Is= 代入可得 ??? () 保留余量，每邊可留出 1mm的氣隙。實(shí)際取 N3=2匝，用 2股 ? 高強(qiáng)度漆包線并聯(lián)后繞制而成。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 22 自饋繞組 N2 回 路中的整流管 VD1，其 FU ≈ 1V。 則 Si= ?? () 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 21 計(jì)算變壓器有效體積 在單端反激式變換器電路中，變壓器初級(jí)繞組只在 B— H 待佐曲線 (磁滯回線 )的一個(gè)方向 上被驅(qū)動(dòng)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)注意不要使其飽和 ， 所選擇的磁芯一定要有足夠大的有效體積，通常應(yīng)用空氣隙來(lái)擴(kuò)大其有效體積 。 設(shè)滿載時(shí)的峰值電流為 Ip ，在進(jìn)行短路保護(hù)時(shí)的過(guò)載電流為 Is， 則 Im max2 oPinPI UD?? () 5 m axU I m i n P2I 0p ??????? ? () p Is ?? () 在一次繞組上儲(chǔ)存的電能為 ? ?mj5 3 3 ????? () 計(jì)算磁芯參數(shù) 高頻變壓器的最大承受功率 PM 與磁芯截面積 S1（單位是 cm2）之間存在下述經(jīng)驗(yàn)公式 1 MSP? () 其中， PM 的單位取 W。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 19 G N DM O S F E T 圖 開關(guān)電源的變壓器部分 如圖 ， MOSFET 功率開關(guān)管因?yàn)?PWM 脈沖激勵(lì)開始導(dǎo)通，變壓器的原邊繞組上開始流入直流輸入電壓，變壓器次級(jí)繞組上感應(yīng)出的電壓使整流二極管阻斷，此時(shí)電源能量以磁能形式存儲(chǔ)在電感里；當(dāng) MOSFET 開關(guān)管截止時(shí)，原邊繞組兩端電壓反向開始給原邊繞組回路施加電壓，副邊繞組上的電壓極性隨之顛倒，這時(shí)候輸出端的整流二極管開通通，儲(chǔ)存在變壓器中的電壓釋放給負(fù)載電路，完成電流的輸出。這里采用型號(hào)為 2SK2611 的 MOS 管，其漏源間能承受最高電壓 900V，最大漏極電流 9A，最大漏極耗散功率 150W，導(dǎo)通電阻 Rds = ，完全能滿足要求，但是在使用過(guò)程中必須加合適的散熱 器，并使用硅脂涂層。由于單端反激式開關(guān)電源中所產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì) e=170V ，繞組漏 感造成的尖峰電壓Ul187。目前大量使用的 PNP 或 NPN 面結(jié)型功率管均屬于雙極型功率管，其開關(guān)時(shí)間為微秒級(jí)，一般只能工作在幾十個(gè)千赫以下。然后要注意的是，在選擇電阻時(shí)一定要保證 TL431 工作的必要條件，那就是通過(guò)陰極的電流大于 1mA 。反饋電壓可以用來(lái)調(diào)整一個(gè)電流模式的 PWM 控制器的開關(guān)時(shí)間，得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓輸出。 TL431 的功能如圖 。在電路中， PC817 光電耦合器不但可以起到反饋?zhàn)饔?，而且 可以起到隔離作用 。 當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器發(fā)光，受光器接受光線后開始導(dǎo)通，產(chǎn)生 光電流從輸出端輸出。為提高電源的開關(guān)頻率，電路中采用功率 MOSFET作為功率開關(guān)管，在 UC3844 的 PWM 控制下，將能量傳遞到輸出端。 課題要求 綜上，本論文的開關(guān)電源要求：基于 UC3844專用 PWM 發(fā)生芯片，采用反激變換器結(jié)構(gòu)的高壓直流（ DC 350V700V）輸入多路（ 5路： 24V/200mA； 177。隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)以及自動(dòng)控制原理的不斷發(fā)展，各種新型電機(jī)控制技術(shù)的方案不斷被提出，使交流電機(jī)的調(diào)速一直簡(jiǎn)單方便。 在我國(guó)，超過(guò) 60%的發(fā)電是通過(guò)電動(dòng)機(jī)消耗掉的，所以，調(diào)速傳動(dòng)一直是一個(gè)很重要的行業(yè)，而且目前己有一定程度的發(fā)展規(guī)模。 UC3844的振蕩工作頻率由引腳 4與引腳 8之間所接定時(shí)電阻 RT、腳 4 與地之間所接定時(shí)電容 CT 設(shè)定。當(dāng)電流取樣電壓超過(guò)門限電壓后 ,比較器輸出高電平觸發(fā) RS 觸發(fā)器 ,然后經(jīng)或非門輸出低電平 ,關(guān)斷功率管 ,并保持這種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器和或非門為止。 UC3844的最大占空比為 50%,啟動(dòng)電壓 16V,具有欠壓鎖定和過(guò)壓保護(hù)的功能。如此反復(fù)，直至芯片正常工作所需的輔助電源電壓建立后，電源才正常工作。這是一個(gè)由 UC3844構(gòu)成的反激式小型開關(guān)電源，它的輔助電源由主變換器變壓器一個(gè)繞組提供。非獨(dú)立型的特點(diǎn)是輔助電源與主變換器息息相關(guān)。 第三種方法：由自激式開關(guān)變換器構(gòu)成非常輕巧的輔助電源，可以方便地產(chǎn)生輔助電源。用兩只無(wú)極性的高頻電容 ，先并串聯(lián)兩只限流電阻，然后從電網(wǎng)電壓中取得低頻脈動(dòng)電壓。它是用普通的矽鋼片低頻變壓器降壓之后，再經(jīng)過(guò)四只二極管全波整流，經(jīng)過(guò)平滑濾波后輸入到三端穩(wěn)壓器 7815輸入端。 (1)獨(dú)立型：輔助電源獨(dú)立于功率主回路。例如在離線式開關(guān)電源中，如果其內(nèi)部的輔助電源和功率主回路輸入共地，那么就需要用光耦或變壓器來(lái)對(duì)輸出電壓采樣信號(hào)進(jìn)行隔離。 開關(guān)電源中的輔助電源 開關(guān)電源一般由功率主回路、控制回路和輔助電源組成。電壓控制是一個(gè)單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)，控制過(guò)程中，電 源電路中的電感電流未直接參與控制，是獨(dú)立變量，開關(guān)變換器為二階系統(tǒng)的一個(gè)有條件的穩(wěn)定系統(tǒng)。此外，其輸出 電壓的占空比調(diào)幅，還比正激式變壓器開關(guān)電源要高。若是變壓器設(shè)計(jì)得不合理，參數(shù)計(jì)算不正確，規(guī)格沒(méi)有按照要求。反激變換器具有容易進(jìn)行多路隔離輸出、輸入輸出電氣全部隔離、簡(jiǎn)單有效、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。 反激變換電路由于具有拓?fù)浜?jiǎn)單，輸入輸出電氣隔離，升 /降壓范圍廣，多路輸出負(fù)載自動(dòng)均衡等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于多路輸出的機(jī)內(nèi)電源中。當(dāng)開關(guān)管重新導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流由電容 C 來(lái)提供，同時(shí)變壓器初級(jí)繞組重新儲(chǔ)能，如此反復(fù)。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 9 V DCR LM 2V i n 圖 隔離式單端反激轉(zhuǎn)換電路 單端反激式變換器又稱電感儲(chǔ)能式變換器，其變壓器兼有儲(chǔ)能、變壓、隔離三重作用。隔離變換器可以把直流電壓變換為高頻方波電壓，把直流電流變換為高頻方波電流。通過(guò)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向 PWM，可以很大程度上地延長(zhǎng)通信距離。所以如果帶寬夠的話，所有模擬值都可以使用 PWM 來(lái)編碼。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。 開關(guān)電源有兩種常用的變換器： ① PWM 變換器 脈沖寬度調(diào)制簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制。 變頻器輸入濾波器，就是為了解決變頻器干擾電網(wǎng)的問(wèn)題 ，同時(shí)，亦能解決變頻器遭受電網(wǎng)中的諧波危害所產(chǎn)生的過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱等誤報(bào)警、誤動(dòng)作、拒動(dòng)等問(wèn)題。 開關(guān)電源的構(gòu)成 變頻器開關(guān)電源主要包括整流濾波電路、變換器、控制電路、保護(hù)電路組成。因此開關(guān)穩(wěn)壓電源無(wú)論是體積還是重量都有所減小。激勵(lì)信號(hào)的占空比和激勵(lì)信號(hào)的頻率是用來(lái)調(diào)節(jié)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出電壓的，并且通過(guò)變頻或調(diào)寬，可以對(duì)輸入電壓的變化進(jìn)行補(bǔ)償。 (2)濾波的效率高，大大減小了濾波電容的容量和體積。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過(guò)程相差很大，在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各有優(yōu)點(diǎn)。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 6 控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過(guò)程與線性形式的控制器很類似。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來(lái)調(diào)節(jié)。 電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。開關(guān)電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類，DC/DC 變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已 得到用戶的認(rèn)可，但 AC/DC 的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問(wèn)題。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提 高。 變頻器的開關(guān)電源簡(jiǎn)介 開關(guān)電源的發(fā)展 開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。如果輸入電壓的變化是持續(xù)的 ,電壓反饋環(huán)也起作用 ,可以達(dá)到較高的調(diào)整率。 電流型 PWM 控制的優(yōu)點(diǎn)如下 : a)負(fù)載調(diào)整率好。 圖 一種三相電壓型 PWM 整流器 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 4 電流型 PWM 控制系統(tǒng)的流程框圖如圖所示。 整流器分為電壓型和電流型兩大類。諧波會(huì)嚴(yán)重 “ 污染 ” 電網(wǎng)，不可控制性會(huì)使電路無(wú)法調(diào)節(jié)所得直流電的大小。 （ 5）保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 （ 2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 （ 3）逆變器 同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使 6 個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到 3 相交流輸出。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 2 變頻器工作原理 變頻器的工作原理是通過(guò)控制電路來(lái)控制主電路，主電路中的整流器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡绷髦虚g電路將直流電進(jìn)行平滑濾波 (電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。 新型變頻器其中可以設(shè)置多種應(yīng)用類軟件，甚至有的品牌可提供多達(dá) 100 余種的應(yīng)用軟件，隨時(shí)滿足各種現(xiàn)場(chǎng)需要。現(xiàn)在有一種集通訊、設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)管理于一體的 “ 全集成自動(dòng)化 ” 平臺(tái)概念，它可以使自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及通訊和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以及伺服裝置、控制器、變頻器及通訊裝置等配置，都可以像驅(qū)動(dòng)裝置嵌入全集成自動(dòng)化的系統(tǒng)那樣進(jìn)行，可以為廣大用戶提供最好的系統(tǒng)功能。自第一代變頻器以來(lái)，變頻器已經(jīng)經(jīng)歷好幾個(gè)發(fā)展階段：即模擬式、數(shù)字式、智能式、多功能型和現(xiàn)在的新型通用變頻器。 關(guān)鍵詞： UC384開關(guān)電源、 反激變換 器 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) II Design of auxiliary power supply based on UC3844 inverter Abstract： With highspeed development of electronic technology is finding wider and wider application fields of electronic system, electronic equipment is also more and more, their relations with the people work and life is increasingly close, and electronic equipment is inseparable from the reliable power supply, therefore, the requirement to the power supp ly is more flexible. Switching power supply is the modern power electronic technology, to control the turnon and turn off time ratio, to maintain a stable output voltage of power supply, switching power supply from the general pulse width modulation (PWM) control IC and MOSFET. With the development and innovation of power electronic technology, the technology of switching power supply is also constantly innovated. At present, the switching power supply is characterized by small, light weight and high efficiency. It is widely used in almost all electronic devices,