【正文】 作為電源專業(yè)廠，在變壓器大戶中有在 V R 等家用電 器 方面很有實(shí)力的田淵電。 看一下開關(guān)電源的主男產(chǎn)廠家，除專業(yè)的埃米克拉姻塔外，有名氣的工廠有：磁性材料中有 TDK、東北金屬工業(yè)、富士電氣化學(xué)等；半導(dǎo)體整流器廠中有新電元工業(yè)、三元電氣、東光等。然而技術(shù)的發(fā)展，不光是電路技術(shù)，還要求涉及元件技術(shù)的各學(xué)科的綜合技術(shù)，如電容器中的化學(xué)技術(shù)，磁性村料的應(yīng)用物理技術(shù)，開關(guān) 天： FF 或二極值的半導(dǎo)體技術(shù)容。關(guān)于生產(chǎn)臺(tái)數(shù)，由于以 OA 設(shè)備的電源為中心要求降低價(jià)格，所以不管是標(biāo)準(zhǔn)許還運(yùn)非標(biāo)準(zhǔn)件，電源廣平均降價(jià) 19— 15％，所以瑚據(jù)這種情況試算出 1984 年的總生產(chǎn)臺(tái)數(shù)。專業(yè)廣埃米克姆培可能實(shí)現(xiàn) 100 億日元。新電元工業(yè)把經(jīng)營(yíng)通用電源的 SR 事業(yè)部和設(shè)備工業(yè)鑼合在一起也訂了銷售 150— 160 億日元的預(yù)算。 1984 年備報(bào)紙報(bào)導(dǎo)了開關(guān)電源廠的陰 影 擴(kuò)大，一致他鍋巴過 30％，就是在最近的報(bào)導(dǎo)中，僅開關(guān)電瀝交易達(dá) 100 億日 元 的廠就不斷出現(xiàn)。 開關(guān)電源的市場(chǎng)概況 7． 2． 1 開關(guān)電源的市場(chǎng)規(guī)模 目前還沒有看到表示開關(guān)電源生產(chǎn)發(fā)展的明確統(tǒng)計(jì)數(shù)字。廠內(nèi)開關(guān)電源設(shè)計(jì) 35 消費(fèi)的計(jì)算是有爭(zhēng)議的，但由于建立了大量生產(chǎn)體制而脾際了齊關(guān)電源曲價(jià)格。其中，開關(guān)電源為 l 370億日元左右，損耗式電源 145 億日元， CVT 電源 100 億日元左右，其它 CVCC 電源在 685億 日元 。在開關(guān)電源以外的直流穩(wěn)壓電源中，處于增長(zhǎng)勢(shì)頭的是錄像機(jī)用損耗式電源，復(fù)印機(jī)用高壓 CVT 電源，試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)設(shè) 61 等物理化學(xué)設(shè)備用的特殊電源也很有銷路。 直流穩(wěn)壓電源 (出口 )購(gòu)市場(chǎng)概況 直流穩(wěn)壓電源大致可以分為開關(guān)電源，損耗式電源， CVT 了電源，其它電源 (CVCC)等。特別是在電子工業(yè)中起到牽引車作用的辦公室計(jì)算機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)，字處理機(jī)、傳真譏等 OA 設(shè)備，磁帶錄像機(jī) (日本是全世界的供應(yīng)基地 )，還有機(jī)器人、通信設(shè)備、 電子 儀器等 各 式各樣的商品都采用開關(guān)電源，達(dá)就促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)界的開發(fā)積極性。構(gòu)成電子設(shè)備的心臟的電源設(shè)備，特別是開關(guān)電源，和這種馬達(dá)并駕齊驅(qū)，于 1984 年明顯藏加快發(fā)展，在過去總是充當(dāng)無名英雄的電源設(shè)備中，一下成為“明星”。此外，家用電器方面磁帶錄像機(jī)也出現(xiàn)了意外的盛況，金額達(dá) 8353 億日元，是前年的 109％。 UC3842 在顯示器電路的應(yīng)用 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 34 第 7 章 電源市場(chǎng)的概況 根據(jù)日本電子機(jī)械工業(yè)會(huì)發(fā)表的資料記載，日本 1983 年的電子工業(yè)生產(chǎn)總額達(dá)到126648 億日元，是前年的 117； 3％。 ④給檢修工作帶來一定的困難。 當(dāng)開關(guān)管開路時(shí)，對(duì)于同極性激勵(lì)電路，行輸出管也截止；對(duì)于反極性激勵(lì)電路，行輸出管子的電流很大，直到開關(guān)穩(wěn)壓電源儲(chǔ)能電感中的所儲(chǔ)存的磁能耗盡為止。這樣不但可以簡(jiǎn)化電路，節(jié)省元器件，還能提高工作效率。若用行同步信號(hào)去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率，使開關(guān)頻率嚴(yán)格與行領(lǐng)同步，然后開 關(guān)R 由 直接激勵(lì) 行輸出 級(jí) ，這樣便可以省掉行振蕩級(jí)及行激勵(lì)級(jí)，從而使電視機(jī) 的電路簡(jiǎn)化、可靠性提高、成本降低。 (5)用開關(guān)電源直接激勵(lì)行輸出級(jí)。由于采用了可控硅保護(hù)電路 ， 當(dāng)電源電路或行掃描輸出電路及高壓電路出現(xiàn)故陳時(shí) ， 甚至負(fù)載出現(xiàn)短路時(shí) ， 能夠自動(dòng)切斷電源，起到過壓和過流保護(hù)的作用。因?yàn)殡娐分械木w調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài) ， 工作頻 率在 15hHz 左右、所以轉(zhuǎn)換效率很高，可達(dá)到 85％ ， 其內(nèi)部損耗也可降低到最小。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，才使電視機(jī)能夠在條件差、環(huán)境惡劣的農(nóng)村和山區(qū)，以及采用水力、風(fēng)力、奮力等發(fā)電機(jī)供電的偏遠(yuǎn)地區(qū)安全、穩(wěn)定、可靠地工作。輸入電網(wǎng)電壓在 110V 一 260V 范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓僅有 2％的波動(dòng)變化 。 因而重量只有原來的 1／ 5 左右．體積也明顯的減小。 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 32 顯示器開關(guān)電源電路 特點(diǎn) 顯示器用的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路的持點(diǎn)可歸納為如下幾點(diǎn) (1)重量輕、體積小。另外，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，若 UF 大于 時(shí)， 也會(huì)引 起 UC3842 工作異常，導(dǎo)致輸出脈沖占空比變小，輸出電壓變低。原因在于 C2 容量不夠，不能提供足夠的能量來使 UC3842 充分工作，因此 ，容量最好在 100μF 以上。因此，電容 C2 的容量和 質(zhì)量的選取非常重要。即電容 C2 的放電時(shí)間要大于 UC3842 輸出脈沖的高電平持續(xù)時(shí)間 。 開關(guān) 保護(hù)電路 由 D R C1 及 R1 C1 D4 構(gòu)成，消除由變壓器漏感產(chǎn)生的反峰電壓，從而使開關(guān)工作電壓不至于太高而毀壞。短路現(xiàn)象消失后，電源自動(dòng)恢復(fù)正常工作。1A ； 7 腳，供電輸入，起振后工作電壓為 10～ 13V，低于 10V 停止工作，功耗為 15mW； 8 腳，內(nèi)部基準(zhǔn) 5V(50mA)。反饋電壓輸入 2 腳，此腳電壓與內(nèi)部 基準(zhǔn)進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制電壓，從而控制脈沖寬度；輸出脈沖的頻率由 4 腳外接定時(shí)電阻 R 及定時(shí)電容 C 決定，R 的單位取 KΩ ， C 取 μ 。比如，由于電源電壓變化或負(fù)載變化而引起輸出電壓降低時(shí)，反饋線圈的輸出電壓則會(huì)變低，從而使 2 端電壓變低，則脈寬調(diào)制器會(huì)相應(yīng)的增大輸出 PWM 波形的占空比，使大功率晶體管導(dǎo)通的時(shí)間變長(zhǎng)；反 之，當(dāng)電源電壓變化或負(fù)載變化而引起輸出電壓升高時(shí)，則脈寬調(diào)制器 相 應(yīng)的減小 PWM 輸出脈沖波形的占空比，使大功率 晶體管導(dǎo)通的時(shí)間變短，從而維持輸 出 電 壓為一恒定值。 高頻變壓器在場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo) 通期間初級(jí)繞組儲(chǔ)存的能量與場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉期間次級(jí)繞組釋放的能量相等： 式中： Ls—— 變壓器次級(jí)繞組電感； Uo—— 輸出電壓；Toff—— 場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉時(shí)間。即當(dāng) VCC 端電壓為 U 伏時(shí) 穩(wěn)壓過程 從圖 2 中可知，當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，整流電壓加在變壓器 T 初級(jí)繞組 Np 上的電能變成磁能儲(chǔ)存在變壓器中，在場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通結(jié)束時(shí)， Np 繞組中電流達(dá)到最大值 Imax，根據(jù)開關(guān)電源設(shè)計(jì) 30 法拉第電磁感應(yīng)定律： 式中： E—— 整流電壓； Lp—— 變壓器初級(jí)繞組電感；Ton—— 場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間。故 R1 的功率不必選得很大， 1W、 2W 就足夠了。但是，通常情況下， VCC 端電壓都比較大，這樣完全通過 R1 來提供正常工作電壓就會(huì)使 R1 自身功耗太大，對(duì)整個(gè)電源來說效率太低。因?yàn)?UC3842 的啟動(dòng)電流在 1mA 以內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)參照這些參數(shù)選取 R1，所以在 R1 上的功耗很小。在開啟之前， UC3842 消耗的電流在 1mA 以內(nèi)。同時(shí)反饋線圈向 UC3842 供電。根據(jù)同名端標(biāo)識(shí)情況，此時(shí)變壓器各路副邊沒有能量輸出。 啟動(dòng)過程 首先由電源通過啟動(dòng)電阻 R1 RW1 提供電流給電容 C4 C5 充電，當(dāng) C4 電 壓達(dá)到 UC3842的啟動(dòng)電壓門檻值 16V 時(shí)， UC3842 開始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖，由 6 端輸出推動(dòng)開關(guān)管工作，輸出信號(hào)為高低電壓脈沖。電阻 R10 用于電流檢測(cè)，經(jīng) R C9 濾濾后送 UC3842 的 ③ 腳形成電流反饋環(huán) . 所以由 UC3842 構(gòu)成的電源是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定度非常高，當(dāng)UC3842 的 ③ 腳電壓高于 1V 時(shí)振蕩器停振，保護(hù)功率管不至于過流而損壞。 R C6用于改善增益和頻率特性。 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 28 第 6 章 UC3842 在 開關(guān)電源電路的應(yīng)用 UC3842 組成的開關(guān)電源電路 圖 2 是由 UC3842 構(gòu)成的開關(guān)電源電路， 220V 市電由 C L1 濾除電磁干擾，負(fù)溫度系數(shù)的熱 敏電阻 Rt1 限流，再經(jīng) VC 整流、 C2 濾波，電阻 R電位器 RP1 降壓后加到 UC3842 的供電端（ ⑦ 腳），為 UC3842 提供啟動(dòng)電壓，電路啟動(dòng)后變壓器的付繞組 ③④ 的整流濾波電壓一方面為 UC3842 提供正常工作電壓，另一方面經(jīng) R R4 分壓加到誤差放大器的反相輸入端 ② 腳，為 UC3842 提供負(fù)反饋電壓，其規(guī)律是此腳電壓越高驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比越小，以此穩(wěn)定輸出電壓。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。 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 27 該電路通過調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關(guān)信號(hào)的 占空比。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。 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 26 如圖 5 所示，該電壓采樣及反饋電路由 R2， R5， R6， R7， R8， C1，光電耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管 Z 組成。 該電路因?yàn)椴捎昧斯怆婑詈掀鳎瑢?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。該電路適用于針對(duì)某種固定負(fù)載的情況。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)是采樣電路簡(jiǎn)單，副邊繞組、原邊繞組和輔助繞組之間沒有任何的電氣通路，容易布線。同時(shí)該電壓經(jīng) R2 及 R4 分壓后作為采樣電壓，送入 UC3842的腳 2，在與基準(zhǔn)電壓比較后，經(jīng)誤差放大器放大，使腳 6 輸出脈沖的占空比變小，輸出電壓下降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。勢(shì)必引起電源 布線 的困難，而且電源工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，容易引起電磁干擾，必然帶來電路設(shè)計(jì)的困