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M, , O39。致 謝通過對功率器件及UC3842芯片的學(xué)習(xí)、研究，對功率MOSFET的結(jié)構(gòu)特性有了一定程度的了解，對今后的工作也有很大的幫助。其主要的儀器有單片機(jī)仿真器、燒錄器、數(shù)字示波器等。可以向老師和有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)請教，他們獨(dú)到的見解有時(shí)讓自己恍然大悟。所以，在進(jìn)行理論設(shè)計(jì)之前，最好把以前學(xué)過的數(shù)電、模電、高頻、通信等知識再溫習(xí)一遍。另外，可根據(jù)具體的電路指標(biāo)要求，對電路靈活控制、變動，設(shè)計(jì)出其他的應(yīng)用電路。UC3842的峰值電流控制對開關(guān)管進(jìn)行過電流保護(hù)非常方便，而輸出負(fù)載過電流保護(hù)功能則通過繼電器來實(shí)現(xiàn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，高集成度，功能強(qiáng)大的大規(guī)模集成電路不斷出現(xiàn)，使電子設(shè)備不斷縮小，重量不斷減輕，相應(yīng)地要求系統(tǒng)供電電源的體積和重量相應(yīng)減小，如何減小開關(guān)電源的體積，提高其效率，是開關(guān)電源研究的一個(gè)重要方向，這需要研究DCDC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，新的材料，高性能的電子元器件等。表54 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的測試結(jié)果基本要求測試結(jié)果輸入電壓1520V內(nèi)，輸出電壓在3236V之間可調(diào)隨著改變R1,R2的比值，輸出電壓可以實(shí)現(xiàn)2555V之間內(nèi)可調(diào)DC/DC轉(zhuǎn)換效率70%根據(jù)測試結(jié)果，轉(zhuǎn)換效率介于73%79%之間，%輸出電流最大達(dá)到1A根據(jù)測試結(jié)果，輸出電流到達(dá)1A時(shí)，輸出電壓下降明顯最后分析下影響最大輸出電流的原因：測試中發(fā)現(xiàn)取樣電阻Rs的大小對于輸出功率有較大的影響，減小取樣電阻Rs的阻值可以改善輸出功率，提高輸出電流，但由于元器件的緊缺，；可以加粗系統(tǒng)的布線；開關(guān)頻率對MOS管的損耗有很大影響，頻率越高，損耗越大，MOS管發(fā)熱也就越嚴(yán)重，從而影響輸出功率；開關(guān)管和續(xù)流二極管允許通過的最大電流的限制；磁芯選擇不當(dāng)也會影響輸出電流的大小，若磁芯選擇不當(dāng)當(dāng)其流過一定強(qiáng)度電流時(shí)，使得磁芯達(dá)到飽和。表52 系統(tǒng)輸出32V時(shí)的轉(zhuǎn)換效率測試 (v) (A) (v)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換效率300%250%200%150%100%50%調(diào)節(jié)滑動變阻器R1使得空在輸出維持在36V時(shí)，外界負(fù)載電阻測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率如表53所示。有了穩(wěn)定的輸出電壓，接下來可以測試系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率了。當(dāng)R1取33K，R2取3K時(shí)，隨著輸入電壓在1520V之間內(nèi)的變化，輸出電壓穩(wěn)定在32V左右，如表51所示輸出電壓測試。經(jīng)測試后。在保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作的情況下使用水泥電阻進(jìn)行了系統(tǒng)輸出電壓，輸出轉(zhuǎn)換效率以及輸出電流的測試。（2）電壓表和電流表的精度以及示波器的測量環(huán)境也會對系統(tǒng)誤差產(chǎn)生較大影響。圖55 輸出PWM波的測試 系統(tǒng)測試誤差分析通過上面的測試后，可以對系統(tǒng)的性能有一個(gè)大概的了解。加入濾波電路后端的波形已無明顯電流尖峰脈沖，如圖54所示。本設(shè)計(jì)采用方法二。（2）斜坡補(bǔ)償在實(shí)用電路中，增加斜坡補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，一般有二種方法，一是從斜坡端腳4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、至誤差放大器反相輸入端腳2，使誤差放大器輸出為斜坡狀，再與上感應(yīng)的電壓比較。、的取值取決于UC3842環(huán)路電壓增益、額定輸出電流和輸出電容，通過改變、的值可改變放大器閉環(huán)增益和頻響。其上感應(yīng)出的峰值電流形成逐個(gè)脈沖限流電路，當(dāng)腳3達(dá)到1V時(shí)就會出現(xiàn)限流現(xiàn)象，所以整個(gè)電路中的電感磁性元件和功率開關(guān)管不必設(shè)計(jì)較大的余量，就能保證穩(wěn)壓電路工作穩(wěn)定，又能降低成本。當(dāng)UC3842的腳3電壓升高超過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[14]。開關(guān)管以UC3842設(shè)定的頻率周期開閉，使電感儲存能量并釋放能量。另外，為滿足輸出紋波電壓相對值的要求，濾波電容量應(yīng)滿足下式根據(jù)計(jì)算出的ESR值和電容量值選擇電容器，由于低溫時(shí)ESR值增大，故應(yīng)按低溫下的ESR來選擇電容，因此，選用560UF/50V以上頻率特性好的電解電容可滿足需求。輸出電容C2的選定取決于對輸出紋波電壓的要求，紋波電壓與電容的等效串聯(lián)電阻ESR有關(guān)，電容器的容許紋波電流要大于電路中的紋波電流。（4）輸出二極管D和輸出電容C2升壓電路中輸出二極管D必須承受和輸出電壓值相反方向的電壓，并傳導(dǎo)負(fù)載所需的最大電流。實(shí)際測得的L電感量如下圖53所示。當(dāng)自感系數(shù)增加時(shí)，芯體損耗會減小。一般來說，高效率的變換器無法承受低成本的鐵粉芯線圈損耗，這迫使我們不得不去使用更貴的鐵酸鹽或鉬材料芯體。而選用線徑大的導(dǎo)線繞制電感能有效降低電感的溫升。電路工作時(shí)重要的是避免電感飽和、溫升過高。由式（1）得當(dāng)輸出最大負(fù)載時(shí)至少應(yīng)滿足電路工作在CCM模式下，即必須滿足式（9）同時(shí)考慮在10%額定負(fù)載以上電流連續(xù)的情況，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以假設(shè)電路在額定輸出時(shí)，電感紋波電流為平均電流的20%30%,因增加可以減小電感L，但為不增加輸出紋波電壓而需增大輸出電容，取30%為平衡點(diǎn)，即 （15）由式（7）、式（15）可得L=流過電感L的峰值電流由式（10）得L可選用電感量為140200uH且通過5A以上電流不會飽和的電感器。由此可見，MOS管的開關(guān)損耗對系統(tǒng)效率的影響較大。由上式可知，MOS管的開通關(guān)斷損耗與開關(guān)頻率成正比，適當(dāng)降低開關(guān)頻率有助于降低系統(tǒng)功耗。通過測試比較這里選用IRF540作為系統(tǒng)中的MOS管，其能夠承受的最大電壓為100V，最大電流為23A，導(dǎo)通電阻僅為77mΩ。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中會發(fā)現(xiàn)MOS管是整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)熱源之一。如圖52 Boost主電路所示。通過以上步驟，一個(gè)完整的硬件電路部分就差不多完成了，此時(shí)還可以用萬用表再檢查確認(rèn)一下是否有元器件漏焊、焊錯(cuò)的情況，以確保電路的正確性，防止在上電以后造成短路電路的燒毀。在元器件焊接之前應(yīng)該先在電路銅線上上一層松香，防止銅暴露在空氣中被氧化，以便于焊接；在焊接過程中焊錫量要用得當(dāng)，過多造成不必要的浪費(fèi)，過少有可能造成虛焊；元器件焊完后，可以給發(fā)熱量大的元器件裝上散熱片，這樣可以延長元器件的壽命，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。焊接完板上的電子元件，通電。水干后，用松香水涂在有線路的一面，為加快松香凝固，我們用熱風(fēng)機(jī)加熱線路板，只需23分鐘松香就能凝固。線路板預(yù)處理。線路板鉆孔。先檢查一下電路板是否轉(zhuǎn)印完整，若有少數(shù)沒有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補(bǔ)。一般來說經(jīng)過23次轉(zhuǎn)印，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。轉(zhuǎn)印電路板。預(yù)處理覆銅板。圖51 打印好的電路板圖裁剪覆銅板,用感光板制作電路板全程圖解 。在其中選擇打印效果最好的制作線路板。 電路板的制作打印電路板。在布版時(shí)，一定要先確定各個(gè)元器件的型號及封裝，然后畫原理圖時(shí)，盡量能找到同型號器件，不一樣時(shí)標(biāo)記一下。元件布局直接影響著布線難度以及系統(tǒng)穩(wěn)定性，電源的PCB布局主要注意以下幾方面：按電路模塊進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為一個(gè)模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開；定位孔、 內(nèi)不得貼裝元、器件，螺釘?shù)?，?mm內(nèi)不得貼裝元器件；電阻、電感、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短路；元器件的外側(cè)距板邊的距離為5mm；貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于2mm；金屬殼體元器件和金屬件不能與其它元器件相碰，不能緊貼印制線、焊盤，其間距應(yīng)大于2mm。5 系統(tǒng)的制作與調(diào)試 系統(tǒng)電路的布局和布線[12]當(dāng)我們設(shè)計(jì)好系統(tǒng)的電路原理后，接下來的工作就是要進(jìn)行排版布線。 （4）簡化了限流電路，在保證電源工作可靠性的同時(shí)，電流限制使電感和開關(guān)管更有效地工作；UC3842芯片的振蕩頻率估算公式為： （13）上式中，取10k，理論計(jì)算出來的頻率值為116KHz，但由于電容值不準(zhǔn)確，實(shí)際值92KHz。其中內(nèi)部誤差放大器與電流檢測比較器的輸入設(shè)計(jì)將直接影響系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)好之后調(diào)試過程中也要非常注意。UC3842管腳如圖42所示，其功能說明如表41。其他的保護(hù)特性包括輸入和參考欠壓鎖定，各有滯后、逐周電路限制、可編程輸出靜區(qū)時(shí)間和單個(gè)脈沖測量鎖存。這些集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能進(jìn)行精確的占空比控制、溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器。本系統(tǒng)控制驅(qū)動具體電路如圖35所示。該電路外接元器件少，控制靈活，成本低，具有其他專用芯片難以實(shí)現(xiàn)的功能。UC3842價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于電子信息設(shè)備的電源電路設(shè)計(jì)中。 （7）為保證電流連續(xù)，電感電流應(yīng)滿足 （8）考慮到式(6)、式(7)和式(8)，可得到滿足電流連續(xù)情況下的電感值為