【正文】 2． PWM芯片。 用于 2050W的小功率開關(guān)電源，管腳少，電路簡單。 1013VDC，關(guān)閉電壓 10VDC。 OUTPUT：輸出端。頻率 f=(CTRT)。當采樣電壓大于 1VDC時，縮小脈沖寬度，使電源處于斷續(xù)工作狀態(tài)。它與內(nèi)部 ，產(chǎn)生誤差電壓來控制調(diào)節(jié)脈沖寬度。 設(shè)計（論文）用紙 第 30 頁 第四章 UC3842 芯片 UC3842 簡介 UC3842芯片管腳排列 圖 41 UC3842管腳圖 COMP：誤差放大器輸出。如 果系統(tǒng)中有一個傳感器，則可以通過閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)占空比，直到精確產(chǎn)生所需的壓力。 例如，假設(shè)要將制動器上的壓力設(shè)定為 100psi，軟件將作一次反向查找，以確定產(chǎn)生這個大小的壓力的占空比應(yīng)該是多少。要產(chǎn)生更大的制動功率，只需通過軟件加大 PWM 輸出的占空比就可以了。加在制動器上的電壓或電流越大，制動器產(chǎn)生的壓力就越大。簡單地說，制動器是緊夾住某種東西的一種裝置。 PWM 廣泛應(yīng)用在多種系統(tǒng)中。從模擬信號轉(zhuǎn)向 PWM 可以極大地延長通信距離。噪聲只有在強到足以將邏輯 1 改變?yōu)檫壿?0 或?qū)⑦壿?0 改變?yōu)檫壿?1 時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。 設(shè)計（論文）用紙 第 29 頁 通信與控制 PWM 的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。占空比是接通時間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。 硬件控制器 許多微控制器內(nèi)部都包含有 PWM 控制器。在其他PWM 應(yīng)用場合也有同樣的要求。要讓燈泡取得 ，通斷循環(huán)周期與負載對開關(guān)狀態(tài)變化的響應(yīng)時間相比必須足夠短。設(shè)想一下如果燈泡先接通 5 秒再斷開 5 秒，然后再接通、再斷開 …… 。這種情況下，占空比為 50%，調(diào)制頻率為 10Hz。如果在下一個 50ms中將開關(guān)斷開，燈泡得到的供電將為0V。圖中使用 9V電池來給一個白熾燈泡供電。例如，假設(shè)供電電源為 9V，占空比為 10%，則對應(yīng)的是一個幅度為。圖 1b 和圖 1c 顯示的分別是占空比為 50%和 90%的 PWM 輸出。 圖 31 顯示了三種不同的PWM 信號。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。 PWM 信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅 值的直流供電要么完全有 (ON)，要么完全無 (OFF)。 簡而言之， PWM 是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。 設(shè)計（論文）用紙 第 27 頁 數(shù)字控制 通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。模擬電路還有可能嚴重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。與收音機一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在 {0V, 5V}這一集合中取值。 9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于 9V，而是 隨時間發(fā)生變化，并可取任何實數(shù)值。一個 PWM碼的 0是由一個 的高電平組成， 1 是由一個 的低電平地和一個 的高電平組成。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種 PWM技術(shù) ，其中包括：相電壓控 制 PWM、脈寬PWM法、隨機 PWM、 SPWM法、線電壓控制 PWM等， PWM 碼是一種脈寬調(diào)制碼，它的組成為 9MS 高電平和 4MS 低電平引導(dǎo)脈沖， 16 位系統(tǒng)識別碼， 8 位數(shù)據(jù)正碼和 8 位數(shù)據(jù)反碼。測試表明 ,只要適當選擇元器件的參數(shù) ,便可較好地抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾。L2與 C C4組成共模干擾濾波環(huán)節(jié) ,用于濾除電源線與地之間非對稱的共模干擾 。電路中 ,CC5是高頻旁路電容 ,用于濾除兩輸入電源線間的差模干擾 。 圖 214 EMI濾波器 圖 215 EMI濾 波器接入前后電路 設(shè)計（論文）用紙 第 25 頁 EMI濾波技術(shù)是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施 ,可以濾除多種原因產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾。在濾波電路中 ,還采用很多專用的濾波元件 ,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán) ,它們能夠改善電路的濾波特性。 濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。為進一步減小接地回路的壓降 ,可用旁路電容減少返回電流的幅值。因此 ,系統(tǒng)中的安全保護地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后 ,最終都與大地相連 . 在電路系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)遵循 “ 一點接地 ” 的原則 ,如果形成多點接地 ,會出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路 ,當磁力線穿過該回路時將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲 ,實際上很難實現(xiàn) “ 一點接地 ” 。電磁屏蔽用的導(dǎo)體原則上可以不接地 ,但不接地的屏蔽導(dǎo)體時常增強靜電耦合而產(chǎn)生所謂 “ 負靜電屏蔽 ” 效應(yīng) ,所以仍以接地為好 ,設(shè)計（論文）用紙 第 24 頁 這樣使電磁屏蔽能同時發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。器件安裝時需要導(dǎo)熱性能好的絕緣片進行絕緣 ,這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容 ,開關(guān)電源的底板是交流電源的地線 ,因而通過器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾 ,解決這個問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片 ,并把屏蔽 片接到直流地上 ,割斷了射頻干擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。 采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾。目前抑制干擾的幾種 措施基本上都是用切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道，它們確是行之有效的辦法。其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射 ,切斷電磁干擾的傳播途徑（見圖 2） 。因而 ,抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面著手。一般常采用以下近似估算法： RLC =（ 3?5） 的條件下，近似認為 VO=。F電容。 圖 213 電容濾波外特性曲線 (d) 電容濾波電路參數(shù)的計算 負載平均電壓 VL升高，紋波減少，且 RLC越大，電容放電速率越慢，則負載電壓中的紋波成分 越小，負載平均電壓越高。電容濾波過程見圖 3。在超過 ?t=?/2后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，當剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時，二極管關(guān)斷。在剛過 ?t=?/2 時，正弦曲 線下降的速率很慢。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容 C就要以指數(shù)規(guī)律向負載 Ｒ L放電。此時 C相當于并聯(lián)在 v2上，所以輸出波形同 v2 ，是正弦波。電容濾波電路如圖 2所示，在負載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容 C。經(jīng)過濾波電路后，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，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 設(shè)計（論文）用紙 第 21 頁 2電容濾波電路 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。輸出平均電壓為 : （ 27） 流過負載的平均電流為 : （ 28） 流過二極管的平均電流為 : （ 29） 二極管所承受的最大反向電壓 （ 210） 二級管的選擇應(yīng)主要考慮以上兩個因素。單相橋式整流電路的波形圖見圖 1（ b）。 如圖 4 當負半周時，二極管 D D4導(dǎo)通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。根據(jù)圖 1（ a）的電路圖可知： 當正半周時，二極管 D D3導(dǎo)通，在負載電阻上得到正弦波 的正半周。 為了更清楚的解釋其工作原理，我將橋式整流電路的輸出直接接一個負載。 （ a）橋式整流電路 （ b）波形圖 圖 210 單相橋式整流電路 a) 工作原理 設(shè)計（論文）用紙 第 20 頁 單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，因為是由四只整流二極管 D1～ D4接成電橋的形式，所以稱為橋式整流電路。 單相橋式式整流電路適用與 1KW以下的整流電路中。由于是將脈沖寬度直接反饋給諧振回路，使之產(chǎn)生準正玄波，它比傳統(tǒng)的脈寬調(diào)節(jié)中的諧波含量明顯減?。煌瑫r用諧波電流來控制開關(guān)管的截止和導(dǎo)通，使開關(guān)管的截止更加徹底有效地提高了開關(guān)電源的穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)開關(guān)電源不 設(shè)計（論文）用紙 第 19 頁 同的是：傳統(tǒng)開關(guān)電源的脈沖寬度是直接加到開關(guān)管的基極，用脈沖寬度來控制開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，而零開關(guān)準諧振式開關(guān)電源是通過采用頻率控制技術(shù)改變諧振電路輸出電壓的方式控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止。 橋式開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)如同橋式整 流電路一樣，及采用四只開關(guān)管與脈沖變壓器及充電電容連接而成。自激并聯(lián)調(diào)寬式開關(guān)電源是利用本身的開關(guān)管、脈沖變壓器及相關(guān)的阻容元件構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生開關(guān)管的導(dǎo)通電壓；他激并聯(lián)調(diào)寬式開關(guān)電源是在電路中另設(shè)一個振蕩器來產(chǎn)生開關(guān)管的導(dǎo)通電壓。同時各種保護電路也對振蕩器或脈寬調(diào)制器進行控制，電源中的振蕩器和控制系統(tǒng)由外設(shè)的小電流穩(wěn)壓器供電，電源電壓的變化只改變開關(guān)管的開關(guān)電壓，對其余的電路的工作均 無影響。利用檢測電路與邏輯運算電路相結(jié)合，根據(jù)負載的需要形成驅(qū)動脈沖，以補充電能的方法來調(diào)整控制脈沖的寬度。當電壓發(fā)生變化引起部分輸出電壓不正常時，只要兩路控制環(huán)路不是同時損壞，開關(guān)電源仍能正常工作，使輸出電壓保持穩(wěn)定。而多路控制式開關(guān)電源一方面采用 PWM主控制環(huán)路對負載電壓經(jīng)行控制，另一方面采用副脈寬控制環(huán)路對波動較大的副電壓經(jīng)行取樣，并對副電壓經(jīng)行調(diào)制，它實際上又構(gòu) 成了開關(guān)電源的另一路穩(wěn)壓電源系統(tǒng)。 （ 2）將單一的脈寬控制擴展為 PWM主控制環(huán)路和副脈寬控制環(huán)路的多環(huán)路控制系統(tǒng)。當電壓過低時變壓器的 9端輸出的反饋脈沖電設(shè)計（論文）用紙 第 16 頁 壓幅度也較低，穩(wěn)壓管 VS 截止 V2 處以正常放大狀態(tài)，使開關(guān)管 V1 有足夠的激勵脈沖。 8SV1 TVRC79 圖 27 自激振蕩系統(tǒng) 擴展為二路正反饋電路的自激振蕩系統(tǒng)如圖 212 所示，其電路工作原理是：脈沖變壓器 T 正反饋 7~9繞組輸出的反饋脈沖電壓分成兩路，第一路反饋到大功率開關(guān)管V1 的 b極，此路為正反饋， V1 的導(dǎo)通時間較短，在電壓的上限 280 V時， V1 不會產(chǎn)生過激。由于采用基極定時的振蕩電路利用反饋電壓對定時電容充電的電流，限制了維持飽和導(dǎo)通的開 關(guān)穩(wěn)壓電源電路的穩(wěn)壓范圍只能在 180~240V內(nèi)變化，因此在電壓低于150V時，整流后的直流電壓僅為 175V左右，其反饋繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會降低，在這種情況下，采用調(diào)整壓控電阻器來增大充電阻值，延長充電時間常數(shù)，增加開關(guān)管導(dǎo)通時間，提高占空比，從理論上講可以使輸出電壓不變。它在傳統(tǒng)開關(guān)電源的基礎(chǔ)上進行了技術(shù)改進，擴展了使用功能，可輸入 90~280V交流電壓，輸出 127~396V的大范圍直流電壓。對開關(guān)管在一個周期內(nèi)的導(dǎo)通和截止時間經(jīng)行調(diào)制，通過改變開關(guān)管的導(dǎo)通和截止時間，從而使脈沖變壓器二次輸出穩(wěn)定的交流電壓 . 聯(lián)多路控制式開關(guān)電源工作原理 自激并聯(lián)多路控制式開關(guān)電源時目前使用比較廣泛且有一定的代表的典型電路之一。當開關(guān)管截止時，由脈沖變壓器儲存的磁能向主濾波電容和負載供電。 RL為負載，由于該電路沒有專門設(shè)置振蕩器，而是由開關(guān)管與脈沖變壓器自身構(gòu)成一個自激振蕩器，產(chǎn)生開關(guān)管導(dǎo)通電壓，開關(guān)管工作后，行掃描電路啟動工作，產(chǎn)生行逆程脈沖，由行逆程脈沖觸發(fā)開關(guān)管，使開關(guān)管導(dǎo)通和截止。 開 關(guān) 管V 2TC 2R 1R 2C 2R 4R 3V 1 圖 25 自激并聯(lián)調(diào)寬式開關(guān)電源工作原理