【正文】 ③ 、 根 據(jù)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，計(jì)算初次級(jí)繞組的電感量和匝數(shù)，反激式電源還應(yīng)計(jì)算變壓器氣。 ② 、 確定變壓器的線徑及線數(shù)。其值為 15 e? ：所選磁芯的磁性材料的相對(duì)導(dǎo)磁率 Bmax：磁芯的最大磁通密度。 ① 、 首先應(yīng)根據(jù)輸出負(fù)載的大小選擇變壓器的類型和磁芯的型號(hào) 【 18】 。變壓器不僅要設(shè)計(jì)合理， 在制作上也很有講究。 ③ 、上圖中 C3， R3組成輸出二極管的緩沖電路，減小 di/dt，另外輸出二極管應(yīng)采用肖特基或者超快速恢復(fù)二極管。 R1的取值必須保證在最大輸人電壓和最小負(fù)載電流時(shí) C2的充分放電，取值如下 : R1= / C2 在本電路中， D1采用肖特基二極管 FR107， c1取 103/IkV， R1 取 47k/2W。 上圖中 C1， R1， D1組成 snubber 電路，吸收殘存在變壓器漏感中的能量，能夠減小開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)的浪涌電壓。 （ 2）、開(kāi)關(guān)管和輸出二極管的緩沖電路 圖 緩沖電路 由于開(kāi)關(guān)管和輸出二 極管的高速開(kāi)關(guān)引起的干擾，可以通過(guò)增加緩沖電路來(lái)減小。相比較而言，差模干擾路徑比較簡(jiǎn)單也易于處理。開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生頻率為 f1 的干擾，而輸出二極管反向電流引起頻率為 f2的干擾。 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 47 ③ 、高頻變壓器初級(jí)線圈，開(kāi)關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路可能產(chǎn) 生較大的空間輻射，形成輻射干擾。由于二次整流回路中 V在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)頻率很高，即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r(shí)間很短，在短時(shí)間內(nèi)要讓存儲(chǔ)電荷消失就產(chǎn)生反向電流的浪涌。這個(gè)噪聲會(huì)傳導(dǎo)到輸人輸出端，形成傳導(dǎo)干擾。這種脈沖干擾產(chǎn)生的主要原因是： ① 、在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通瞬間，變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生很大的涌流，并在初級(jí)線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓 。 故整流濾波電路如下所示： 圖 、抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾 （ 1）、產(chǎn)生干擾的原因： 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 46 圖 干擾源及電流電壓波形 開(kāi)關(guān)電路是開(kāi)關(guān)電源的核心也是主要的干擾源之一，它主要由開(kāi)關(guān)管和高頻變壓器組成。 圖 輸出電壓隨負(fù)載的變化 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 2OLd2O2OL1 .22)53(=0 .9=, 02=,=VVTCRVVCVVR???～? 由此可見(jiàn)，其輸出電壓值隨著負(fù)載電流的變化而不斷變化，因此為使其達(dá)到真正意義上的恒壓值，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)壓處理。（或者，電容濾波要獲 得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足 ?RLC≥6~10 。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來(lái)越快，二極管關(guān)斷。時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。指數(shù)放電起 始點(diǎn)的放電速率很大。 時(shí)， v2開(kāi)始下降。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。顯然，當(dāng)Ｒ L很 小，即 IL 很大時(shí)，電容波的效果不好，見(jiàn)濾波曲線中的 2。 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 濾波原理 所以，在 t1 到 t2 時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電， vC=vL 按正弦規(guī)律變化；t2 到 t3 時(shí)刻二極管關(guān)斷， vC=vL 按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為 RLC。 Ⅱ 、濾波原理 若電路處于正半周，二極管 D D3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2 給電容器 C 充電。 經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓 ② 、負(fù)載上的直流電壓和直流電流 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 輸出電壓是脈動(dòng)電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效 圖 負(fù)載電壓波形 輸出的平均電壓為： 22π0 2L 22ds i n2π1 VVttVV ??? ? ?? 流過(guò)負(fù)載的平均電流 為 ： LLRVR VR VI ???L2L2L 22 流過(guò)二極管的平均電流為： L2L2LD 22 R VRVII ??? 二極管所承受的最大反向電壓： 2Rmax 2VV ? （ 2） 濾波電路 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 圖 濾波電路 ① 、基本概念及原理 濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。 整流濾波電路 【 17】 （ 1）、整流電路 ① 、工作原理 ： 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 圖 整流電路 圖 整流電路的波形圖 當(dāng)正半周時(shí)二極管 D D3 導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。舉例說(shuō)明，當(dāng) TA =50時(shí)， I= I1；而當(dāng) TA =25時(shí)， I= I1。 ③ 、額定電流： 額定電流還與 環(huán)境溫度 TA有關(guān)：例如，國(guó)外有的生產(chǎn)廠家給出了下述經(jīng)驗(yàn)公式： I=I1(85TA)/45 (4) 式中， I1是 40176。顯然，漏電流與 C成正比。以圖 d為例， f=50Hz,C= C3 + C4 =4400Pf, VC 是 C3 、 C4 上的壓降，亦即輸出端得對(duì)地電壓，可取 VC ≈220V/2=110V 。鑒于理論計(jì)算比較繁瑣且誤差較大，通常是由生產(chǎn)廠家進(jìn)行 實(shí)際測(cè)量，根據(jù)噪聲頻譜逐點(diǎn)測(cè)出所對(duì)應(yīng)的插入損耗，然后會(huì)出典型的插入損耗曲線，提供給用戶。式中 V1是噪聲源直接加到負(fù)載上的電壓， V2是在噪聲源與負(fù)載之間插入電磁干擾濾波器后負(fù)載上的噪聲電壓，且 V2﹤﹤ V1。 插入衰減），它是評(píng)價(jià)電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標(biāo) . ① 、 插入損耗（ AdB）是頻率的函數(shù)，用 dB表示。 （ 3）、 EMI濾波器的技術(shù)參數(shù) 【 16】 EMI濾波器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、測(cè)試電壓、絕 緣電阻、直流電阻、使用溫度范圍、工作溫升 Tr 、插入損耗 AdB、外形尺寸、重量等。當(dāng)電源開(kāi)啟瞬間由于瞬間電流大，加 RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。圖（ d）則是把共模干擾濾波電容 C3和 C4接在輸出端 . 為了保證所設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源有較好的穩(wěn)定性，在本設(shè)計(jì)中 EMI濾波器采用的電路圖如 (d)圖所示。圖（ c） 中的 L、 C1和 C2用來(lái)濾除共模干擾， C3和 C4濾除串模干擾。 下圖為一種兩基復(fù)合式 EMI濾波器的內(nèi)部電路，由于采用兩級(jí)（ 亦稱兩節(jié)）濾波，因此濾除噪聲的效果更佳 ： 圖 兩級(jí)復(fù)合式 EMI濾波器 為減小體積、降低成本，開(kāi)關(guān)電源一般采用簡(jiǎn)易式單級(jí) EMI濾波器 ，典型電路圖如下所示： 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 單片開(kāi)關(guān)電源常用的四種 EMI濾波器 圖 (a)與圖（ b）中的電容器 C能濾除串模干擾，區(qū)別僅是圖（ a）將 C接在輸入端， 圖（ b）則接 C到輸出端。為減小漏電流，電容量不得超過(guò) ， 并且電容器中點(diǎn)應(yīng)與大地接通。 C1和 C2采用薄膜電容器，容量范圍大致是 ～ ，主要用來(lái)濾除串模干擾。 L的電感量與 EMI 濾波器的額定電流有關(guān)，參見(jiàn)下表： 表 電感量范圍與額定電流的關(guān)系 額定電流 I(A) 1 3 6 10 12 15 電感量范圍 L(mH) 8～ 23 2～ 4 ～ ～ ～ ～ 需要指出，當(dāng)額定電流較大時(shí)，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 便能承受較大的電流。 L對(duì)串模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時(shí)，由于兩個(gè)線圈的磁通方向相同， 經(jīng)過(guò)耦合后總電感量迅速增大，因此對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過(guò)，故稱作共模扼流圈。 （ 2）、基本電路 【 15】 ： 圖 電磁干擾濾波器的基本電路 該五端器件有兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端和一個(gè)接地端，使用時(shí)外殼應(yīng)接通大地。因此，電磁干擾濾波器應(yīng)符合電磁兼容性 (EMC)的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面要濾除從交流電源線上引入的外部電磁干擾， 另一方面還能避免本身設(shè)備向外部發(fā)出噪聲干擾， 以免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設(shè)備的正常工作。若從形成特點(diǎn)看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。根據(jù)傳播方向的不同， 電源噪聲可分為兩大類： 一類是從電源進(jìn)線引入的外界干擾， 另一類是由電子設(shè)備產(chǎn)生并 經(jīng)電源線傳導(dǎo)出去的噪聲。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大， F F F3 會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電 路。 10%時(shí)的最大脈沖電流值 .為了延長(zhǎng)器件的使用壽命 ,ZnO 壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊(cè)中給出的產(chǎn)品最大通流量 .然而從保護(hù)效果出發(fā) ,要求所選用的通流量大一些好 .在許多情況下 ,實(shí)際發(fā)生的通流量是很難精確計(jì)算的 ,則選用220KA 的產(chǎn)品 .如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿足使用要求時(shí) ,可將幾只單個(gè)的壓敏電阻并聯(lián)使用 ,并聯(lián)后的壓敏電不變 ,其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和 .要求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同 ,否則易引起分流不均勻而損壞壓敏 電阻值。 Ⅱ 、所謂通流容量 ,即最大脈沖電流的峰 值。 I、所謂壓敏電壓，即擊穿電壓或閾值電壓。 故在設(shè)計(jì)防雷單元中應(yīng)當(dāng)選用浪涌抑制型 的壓敏電阻。 高功率型：是指用于吸收周期出現(xiàn)的連續(xù) 脈沖 群的壓敏電阻器，例如并接在開(kāi)關(guān)電源 變換器 上的壓敏電阻，這里 沖擊電壓 周期出現(xiàn)，且周期可知，能量值一般可以計(jì)算出來(lái)，電壓的峰值并不大，但因出現(xiàn) 頻率 高，其平均功率相當(dāng) 大。 浪涌抑制型：是指用于抑制雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓等瞬態(tài)過(guò)電壓的壓敏電阻器，這種瞬態(tài)過(guò)電壓的出現(xiàn)是隨機(jī)的，非 周期 的，電流電壓的峰值可能 很大?？紤]到本設(shè)計(jì)的目的，在此，只講一下保護(hù)用的壓敏電阻。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常出現(xiàn)的異常過(guò)電壓，保護(hù)電路免收過(guò)電壓的損害。所以從材料的角度老看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“ IIⅥ 族氧化物半導(dǎo)體 ”。壓敏電阻器的電阻材料是半導(dǎo)體，所以它是半導(dǎo)體電阻器的一個(gè)品種。F F F3均為保險(xiǎn)絲 圖 壓敏電阻 （ 1） 壓敏電阻 [13] ① “壓敏電阻”意思是在一定電流電壓范圍內(nèi)電阻值隨著電壓而發(fā)生變化，或者說(shuō)“電阻值隨電壓敏感”的阻器。 開(kāi)關(guān)電源的電路組成方框圖如下 [12]： 圖 開(kāi)關(guān)電源電路組成方框圖 輸入電路各單元的原理及應(yīng)用電路 防雷單元 ： 為了防止有雷擊時(shí)產(chǎn)生的高壓對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電路產(chǎn)生影響，應(yīng)在系統(tǒng)的輸入端設(shè)置防雷單元，從而保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 基于 UC3842 的單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè) 計(jì) 開(kāi)關(guān)電源的電路組成 開(kāi)關(guān)電源的主要電路是由防雷單元、輸入電磁干擾濾波器（ EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、 PWM 控制器電路、輸出整流濾波電路組成。如由于某種原因使 V O 升高時(shí) , PWM 就改變控制電壓的占空比 , 使斬波后的電壓均值下降 , 導(dǎo)致 VO 下降 , 最后使 VO 趨于穩(wěn)定 。 技術(shù)參數(shù) 圖 封裝外形圖 表 UC3842 引出端功能 表 UC3842最大額定值（除非特別說(shuō)明外， Tamb=25186。所產(chǎn)生的方波送往脈沖寬度調(diào)制器。開(kāi)關(guān)功率管工作產(chǎn)生的交變信號(hào)經(jīng)取樣電路轉(zhuǎn)化為低壓直流信號(hào)反饋到 7 引腳，維護(hù)系統(tǒng)的正常工作 （ 2）、電路正常工作后，取樣電路反饋的低壓直流信號(hào)經(jīng)第 2 引腳送到芯片內(nèi)部的誤差比較器，與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)送往脈寬調(diào)制電路，完成脈沖寬度的調(diào)制，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 電流檢測(cè)和限定 : 圖 電流檢測(cè)電路 工作原理 山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 UC3842原理圖 （ 1）、電路上電時(shí)，外接的啟動(dòng)電路通過(guò)引腳 7提供 UC3842 芯片所需的啟動(dòng)電壓。當(dāng)電源輸出過(guò)載或者如果輸出電壓取樣丟失時(shí)，一樣的工作條件將出現(xiàn)。此電壓由電流取樣輸入（管腳 3）監(jiān)視并與來(lái)自誤差放大器的山東科技大學(xué) 2020 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 輸出電平相比較。所用的電流取樣比較器 — 脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個(gè)單脈沖出現(xiàn)在輸出端。 UC3842作為電流模式控制器工作，輸出開(kāi)關(guān)導(dǎo)通由振蕩器起始，當(dāng)峰值電感電流達(dá)到誤差放大器輸出（管腳 1）建立的門限電平時(shí)中止。最大輸入偏置電流為 安，它將引起輸出電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和等效輸入分壓起源電阻的乘積。同相輸入在內(nèi)部偏置于 腳引出。 ④ 、誤差放大器 其提