【正文】 在 π～ 2π 時(shí)間內(nèi)， u2 對(duì) VD2 為正向電壓， VD2 導(dǎo)通， R 上 的電壓仍 然是上正下負(fù)； 此時(shí)。 全波整流電路的工作原理，在 0～ π 時(shí)間內(nèi)， u2 對(duì) VD1 為正向電壓，VD1 導(dǎo)通， R 上 的電壓是 上正下負(fù) 。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 44 單相全波整流電路 從圖中可以看出， 單相全波整流電路可以看作是由兩個(gè)單相半波整流電路組合成的。整流電路如圖 44 所示。因此半橋電路常用于幾千瓦以下的小功率逆變電源。 半橋逆變電路的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，使用器件少。又因?yàn)槎O管是負(fù)載向直 流側(cè)反饋能量的通道，所以 也被 稱為反饋二極管。 直流側(cè)的電容暫時(shí)儲(chǔ)存 反饋回的能量，電容 器的作用就是 緩沖 這 種無(wú)功能量。 當(dāng) V1 或 V2 為通態(tài)時(shí)，電壓 和 負(fù)載電流同方向，直流側(cè) 吧能量提供給負(fù)載 。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 43 半橋式逆變電路 開(kāi)關(guān)器件 V1 和 V2 的柵極信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi) 互補(bǔ)， 各有半個(gè)正偏，半個(gè)反偏。 半橋逆變電路有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂有一個(gè)可控器件和一個(gè)反并聯(lián)二極管組成，在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個(gè)電容的連接點(diǎn)便成為直流電源的中點(diǎn)負(fù)載連接在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂連接點(diǎn)之間。 這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)變壓器磁芯利 用率高，推挽電路工作時(shí)，兩只對(duì)稱的功率開(kāi)關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小 推挽電路可以做到很大的功率，效率高，失真小，整體性能比較均衡，是功率放大電路中經(jīng)常使用的電路樣式。 推挽結(jié)構(gòu)一般是指兩個(gè)三極管分別受兩互補(bǔ)信號(hào)的控制，總是在一個(gè)三極管導(dǎo)通的時(shí)候另一個(gè)截止 。同樣洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 UC3524 本身具有兩組時(shí)序不同的驅(qū)動(dòng)輸出，不需考慮輸入電壓與輸出電壓的隔離問(wèn)題， VT10 VT 104 可以以射極輸出器形式直接驅(qū)動(dòng)推挽式輸出級(jí)。 為了使開(kāi)關(guān)電源的輸入與輸出隔離，采用了獨(dú)立的副電源和輸入變壓器。這種濾波方式不僅紋波輸出小，同時(shí)輸出電壓的負(fù)載調(diào)整率也好。次級(jí)的濾波電路采用電感輸入式濾波，開(kāi)機(jī)后濾波電容 C202 通過(guò)電感 L201 充電。為了提高 5 腳動(dòng)作閾值電壓，通過(guò) R306 引入副電源 +15 V 電壓，與 R30 R0 分壓，在 5 腳得到的正電壓用以抵消 R0 上的部分電壓降，以免正常狀態(tài) 5 腳電流限制動(dòng)作。如果只有檢測(cè)電壓加于 5 腳，肯定電源不能加負(fù)載。 5 腳為負(fù)載過(guò)電流限制端。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源 5 V 輸出和打印頭正常時(shí)， VS 是關(guān)斷的， 10 腳呈現(xiàn)低電平， UC3524 正常工作。 24 V 輸出端電壓經(jīng) R309 分壓加在 1 腳，使輸出脈寬隨 UC 上升逐步增大到額定值，以避免開(kāi)機(jī)瞬間大電流沖擊損壞開(kāi)關(guān)電源。 1 腳還具有軟啟動(dòng)功能， C310 為軟啟動(dòng)電容。 T102 的初、次級(jí)相位關(guān)系既保持了開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖的極性，即仍為兩組時(shí)序不同的正脈沖，同時(shí)還將 UC3524 與開(kāi)關(guān)管相隔離，使 電網(wǎng)輸入與控制系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)電源輸出部分不共地。 的的外接電路 UC3524 原有的兩路驅(qū)動(dòng)輸出電流僅 100 mA，不足以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管。四個(gè)引腳中，兩個(gè)直流輸出端標(biāo)有＋或－，兩個(gè)交流輸入端有～標(biāo)記 。 有多種方法可以用整流二極管將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，包括半波整流、全波整流以及橋式整流等。 各電源結(jié)構(gòu)的分析 電網(wǎng)中 220V 交流電經(jīng)過(guò) C40 L401 組成的工模濾波器對(duì)開(kāi)關(guān)電源和輸入供電網(wǎng)路進(jìn)行雙向隔離，以避免開(kāi)關(guān)脈沖通過(guò)電網(wǎng)輻射干擾電腦主 機(jī)和其他電器。如圖 42 所示。 直流 310V 電源是通過(guò)整流電路將 220V 電源轉(zhuǎn)換而成。在逆變電路中，是半橋逆變，將輸入高壓直流轉(zhuǎn)換成交流且輸出的交流電壓為輸入直流電壓的一半。此圖中主要有三部分組成，分別是 UC3524的外接電路、推挽電路、逆變電路和整流電路。 [3] 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 4 章 基于 UC3524 的電源設(shè)計(jì) 基于 UC3524 的高壓電源結(jié)構(gòu) 基于 UC3524 的高壓 DC/DC 電源設(shè)計(jì)主電路如圖 41 所示。當(dāng) V1 及 V2 并聯(lián)應(yīng)用時(shí)，其輸出脈沖的占空比為 0％～ 90％；當(dāng) V1 及 V2 分開(kāi)使用時(shí)，輸出脈沖的占空比為 0％～45％，脈沖頻率為振蕩器頻率的 1/2，兩塊 UC3524 都為并聯(lián)使用。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端互補(bǔ)，交替輸出高低電平，其作用是將 PWM 脈沖交替送至兩個(gè)三極管 V1 及 V2 的 基極，鋸齒波的作用是加入了死區(qū)時(shí)間，保證 V1 及 V2 兩個(gè)三極管不可能同時(shí)導(dǎo)通。誤差放大器的輸出與鋸齒波電壓在比較器中進(jìn)行比較，從而在比較器的輸出端出現(xiàn)一個(gè)隨誤差放大器輸出電壓高低而改變寬度的方波脈沖，再將此方波脈沖送到或非門(mén)的一個(gè)輸入端。通常，一個(gè)輸入端連到 腳 16 的基準(zhǔn)電壓的分壓電阻上（應(yīng)取得 的電壓），另一個(gè)輸入端接控制反饋信號(hào)電壓。振蕩器的輸出分為兩路，一路以時(shí)鐘脈沖形式送至雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及兩個(gè)或非門(mén)；另一路以鋸齒波形式送至比較器的同相端，比較器的反向端接誤差放大器的輸出。振蕩器頻率 f由外接電阻 RT 和電容 CT 決定， f=。＋ 5V 再送到內(nèi)部（或外部）電路的其他元器件作為電源 。它是由兩個(gè)中功率 NPN 型晶體管構(gòu)成，每管的集電極和發(fā)射極都單獨(dú)引出，其中還包含抗飽和電路和過(guò)電流保護(hù)電路，每管可輸出 100mA 電流。鋸齒波的電壓與誤差放大器的輸出電壓經(jīng)比較器比較，當(dāng)鋸齒波電壓高于誤差放大器輸出電壓時(shí)，比較器輸出高電平 ， “或非 ”門(mén)洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 輸出低電平，使輸出晶體管截止；反之，鋸齒波電壓低于誤差放大器輸出電壓時(shí)，比較器輸出低電平，使輸出晶體管導(dǎo)通。兩個(gè) “或非 ”門(mén)各自的三個(gè)輸人端分別受觸發(fā)器、振蕩器和比較器（脈寬調(diào)制器）的輸出脈沖控制。 （ 6）觸發(fā)器。1V，因而可以從地線回路中取得過(guò)電流信號(hào)。電流限制電路 通常 采用單管放大 的 工作方式， 預(yù)先在 其基極加一定偏置電壓，當(dāng)檢測(cè) 到 輸入正端（ ④ 腳）和負(fù)端（ ⑤ 腳）之間電位差大于 200mV 時(shí)，放大器使 ⑨ 腳電位下降 ，從而 迫使輸出脈沖寬度變窄， 以達(dá)到 限制電流的增加 的目的 。利用UC3524的控制關(guān)閉功能可實(shí)現(xiàn)電源的過(guò)電壓保護(hù) 和 軟啟動(dòng)等。 由于 誤差放大器的輸出端受 UC3524芯 片內(nèi) 關(guān)閉電路晶體管的控制， 所以 利用外部電路控制晶體管的導(dǎo)通與截止 ，就 可 以 控制輸出脈沖的工作與關(guān)閉。 SG3524無(wú)專門(mén)的死區(qū)時(shí)間控制端子，而是靠基準(zhǔn)電壓分壓至誤差放大器的 ⑨ 腳，通過(guò)限制 ⑨ 腳的高電平數(shù)值來(lái)控制死區(qū)，為了不影響片內(nèi)性能，可在 ⑨ 腳與分壓端之間串聯(lián)二極管，使 ⑨ 腳電位低于分壓端電壓時(shí)分壓電路不起作用。放大器由 5V電壓供電，其共模輸入電壓范圍為 ～ ，需要將輸入基準(zhǔn)電壓分壓送至誤差放大器 ① 腳（正電源電壓輸出）或 ② 腳（負(fù)電源電壓輸出）。 （ 2）誤差放大器。 UC3524從 ⑩ 腳輸出 5V 基準(zhǔn)電壓，輸出電流可達(dá) 20mA，片內(nèi)除 “或非 ”門(mén)外，其他部分均由其供電，此外該電壓還兼作誤差放大器洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 的基準(zhǔn)電壓。 16 腳： 5 V 基準(zhǔn)電壓輸出端。 1 13 腳：內(nèi)部?jī)陕夫?qū)動(dòng)級(jí) NPN 管的集電極引出端。 10 腳： PWM 脈沖輸出控制端。 8 腳：接地端。 6 腳：外接定時(shí)電阻端。 3 腳：內(nèi)部振蕩器鋸齒波輸出端。 圖 31 UC3524 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 各引腳介紹 1 腳：內(nèi)部誤差檢測(cè)放大器 A 的差分放大器反向輸入端。 UC3524 結(jié)構(gòu)介紹 雙端輸出驅(qū)動(dòng)器 UC3524 以其優(yōu)良的性能獲得廣泛運(yùn)用，無(wú)論低壓變洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 換器還是大功率開(kāi)關(guān)電源，都可由其組成可靠性較高的電路。因?yàn)閮山M驅(qū)動(dòng)輸出極性相同，只是在時(shí)間軸上 出現(xiàn)的序列不同，所以可以將兩驅(qū)動(dòng)輸出脈沖并聯(lián)，將輸出最大脈寬 90% 的單端驅(qū)動(dòng)脈沖，用于單端變換器。兩路輸出脈沖，每路輸出最大脈寬為 45%。 UC3524內(nèi)部設(shè)有驅(qū)動(dòng)脈沖電路，通過(guò)控制 PWM 比較器的輸出，使集成電路處于關(guān)閉狀態(tài)，無(wú)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出。 UC3524的工作頻率高于 100kHz,工作電壓范圍為 6~40V，內(nèi)基準(zhǔn)電壓為 5V，基準(zhǔn)源負(fù)載能力達(dá) 50mA；內(nèi)開(kāi)路集電極，發(fā)射極驅(qū)動(dòng)管的最大輸出電流為 100mA； 工作溫度為 0℃ ～ 70℃ ,適宜構(gòu)成 100W～ 500W 中功率推挽輸出式開(kāi)關(guān)電源。 UC3524是美國(guó)硅通用公司（ SiliconGeneral）生產(chǎn)的雙端輸出 式脈寬調(diào)制器，包括了所有無(wú)電源變壓器開(kāi)關(guān)電源所要求的基本功能，如控制、保護(hù)、取樣放大等功能，使用方便靈活，同時(shí)在制造上采用常規(guī)的平面工藝。因此反激電路不能工作于負(fù)載開(kāi)路狀態(tài)。 (2) 電流斷續(xù)模式： VT 開(kāi)通前， N2 繞組中的電流已下降到零。 (1) 電流連續(xù)模式：當(dāng) VT 開(kāi)通時(shí)， N2 繞組中的電流尚未下降到零。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 26 反激變換器電路原理圖 電路的工作過(guò)程： VT 開(kāi)通后， VD 處于斷態(tài)， N1 繞組的電流線性增長(zhǎng)，繞組電感儲(chǔ)能增加； VT 關(guān)斷后， N1 繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場(chǎng)能量通過(guò) N2 繞組和 VD 向輸出端釋放。 在負(fù)載為零的極限情況下，輸出電壓表達(dá)式為： iUNNU 210 ? (26) 反激變換電路 反激變換器電路原理如圖 56 所示。為防止變壓器的激磁電感飽和， 就 需要設(shè)法在 開(kāi)關(guān)管 VT 關(guān)斷后到下一次再開(kāi)通的一段時(shí)間內(nèi)使激磁電流降回零，這一過(guò)程 就 稱為變壓器的磁心復(fù)位。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 25 正激變換器電路原理圖 開(kāi)關(guān)管 VT 關(guān)斷后 ， 變壓器的激磁電流經(jīng) 自身 N3 繞組和 二極管 V3 流回電源，所 以開(kāi)關(guān)管 VT 關(guān)斷后 所 承受的電壓表達(dá)式為： iS UNNU )1( 21?? (23) 此時(shí)要考慮變壓器磁心復(fù)位問(wèn)題。電路的工作過(guò)程如下：開(kāi)關(guān)管VT 開(kāi)通后，變壓器 一次側(cè) 繞組 N1 兩端的電壓為上正下負(fù)，與其耦合 二次側(cè)繞組 N2 兩端的電壓 同樣 是上正下負(fù)。 半橋式電路具有全橋式電路的所有優(yōu)勢(shì)，因此其應(yīng)用比全橋式更普遍 。 圖 24 半橋電路原理圖 當(dāng)濾波電 感 L 的電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓的計(jì)算公式為： TtNNUU onl 120 ? (22) 半橋式開(kāi)關(guān)電路省去兩只開(kāi)關(guān)管，采用連接電容分壓方式，使開(kāi)關(guān)管ce 極電壓與橋式電路相同，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路也大為簡(jiǎn)化，只需兩組在時(shí)間軸上不重合的驅(qū)動(dòng)脈沖，兩組驅(qū)動(dòng)電路的參考點(diǎn)為各自開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極，顯然比橋式電路的形式簡(jiǎn)單得多。VT1 和 VT2 處于 斷 開(kāi)狀 態(tài)時(shí) 所 承受的電壓 最高 為 Ui。 當(dāng) VT1 導(dǎo)通時(shí)，二極管 V1 處于通態(tài) ；當(dāng) VT 2 導(dǎo)通時(shí)，二極管 V2 處于通態(tài) ； 當(dāng) VTVT2 都關(guān)斷時(shí)， 由于電路處于短路狀態(tài)，所以 變壓器繞組 N1 中的電流為零 ，此時(shí) V1 和 V2 都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。 電路的工作過(guò)程： VT1 與 VT2 交替 著 導(dǎo)通， 就能在 變壓器一次側(cè)形成幅值為 Ui/2 的交流電壓。設(shè)每對(duì)管導(dǎo)通時(shí)間為 ton，開(kāi)關(guān)周期為T(mén)，則在濾波電感電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系表達(dá)式同式(21)。 VT1 和 VT2 斷態(tài)時(shí)承受的最高電壓為 Ui。 在圖 23 所示的全橋逆變電路中 ，互為對(duì)角的一對(duì)開(kāi)關(guān)管輪流同時(shí)導(dǎo)通，在變壓器初級(jí)側(cè)形成交變電壓，傳遞到次級(jí)，經(jīng)整流濾波后輸出，改變占空比即可改變輸出電壓。更重要的是，橋式開(kāi)關(guān)電路的脈沖變壓器初級(jí)只需要一組繞組，不存在對(duì)稱的問(wèn)題，且初級(jí)最高電壓為輸入電壓，這使得脈沖變壓器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。開(kāi)關(guān)管功耗 PCM 一定時(shí)， UCEO 低的管子其 ICM 也必洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 然較大，相對(duì)地使橋式開(kāi)關(guān)電路上限輸出功率增大。 圖 23 全橋變換器電路原理圖 橋式開(kāi)關(guān)電路每個(gè)導(dǎo)通周期兩只開(kāi)關(guān)管與脈沖變壓器初級(jí)都是串聯(lián)的，因此加在每只開(kāi)關(guān)管的最高耐壓為推挽式電路的 1/2，即等于輸入電壓，這非常適合大電流低反壓開(kāi)關(guān)管的應(yīng)用。VT1 和 VT4 為一對(duì)， VT2 和 VT3 為另一