【正文】 UC3844 的外部由驅(qū)動(dòng)電路和控制電路所包圍，用于對(duì)基于 UC3844 的電路進(jìn)行控制和驅(qū)動(dòng)。 為保證此電源能長(zhǎng)時(shí)間工作，電阻的額定功率應(yīng)留有一定余量，故選用 5w 的功率電阻。 緩沖的電容要滿足在開(kāi)關(guān)管集電極電流降為 0 時(shí)，其集電極電壓不能超過(guò) Vceo 的70% ，即 nFceoIC p ??? () 取 10nF/400V 式中： Ip 是原邊電流； Vceo 是晶體管的 Vceo 額定值 (500V)。由于高頻變壓器存在漏感而形成的尖峰電壓，它對(duì)電路造成極大沖擊，因?yàn)楹苋菀讚p壞功率開(kāi)關(guān)管。 減小漏電感主要靠生產(chǎn)和制造工藝的手法；耗散過(guò)電壓則 依靠和電感線圈并聯(lián)的RC 緩沖電路，或與開(kāi)關(guān)并聯(lián)的 RC 緩沖電路。在 CCM 模式下原邊電感為變換器處于電感電流臨界連續(xù)時(shí)感值的 k 倍， 其表達(dá)式為 221 2in c sc oU D TLKP??? () 由流過(guò)電感的電流與加在其上的電壓關(guān)系可得電感電流變化量 1in c sp c vccU D TII L???? () 代入上式可得 2 opc vcin cPII kU D?? ? () 由 CCM 模式電流波形關(guān)系可得 22oop c v cc c oI N P NII D D U? ? ? () ? ?221ocp c v cin cPDII UD??? ? () 將上式聯(lián)立可得每個(gè)開(kāi)關(guān)周期電感電流峰值和最小值 ? ?21 2 ( 1 )o oopci n c i n c i nPD PPkI U D k U D k U? ?? ? ??? () ? ?21 2 ( 1 )o oovci n c i n c i nPD PPkI U D k U D k U? ?? ? ??? () 電感電流的峰值和最小值與之比為 11p v c p c kk I I k???? () 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 24 每個(gè)開(kāi)關(guān)周期電感電流有效值為 ? ? 22 311 16pcr m s c p c c p p I kI I D k k k ?? ? ? ? ? () 緩沖電路設(shè)計(jì) 在反激變換器的工作過(guò)程中，容易引起開(kāi)關(guān)應(yīng)力變高，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)出現(xiàn)損耗的原因一般有兩個(gè) :一個(gè)是負(fù)載線連接不合理，第二個(gè)是當(dāng) MOSFET 功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，漏電感引起開(kāi)關(guān)管集電極電壓驟然升高。 另外，利用 AP 法選擇最小尺寸的磁芯 m a x610BKKj L pkLpAcAe ce ???? ???? () 式中： Lp 為變壓器初級(jí)電感量； Lpk 為原邊峰值電流； 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 23 j 為電流密度，這里取為 3； Ke 為鐵芯截面有 效系數(shù)，選鐵氧體鐵芯， Ke=； Kc 為鐵芯窗口的有效利用系數(shù)，取 ； △ Bmax 為磁通密度的最大變化量，取 據(jù)此可選 EER28 型磁芯 導(dǎo)線截面積為 Sx=Iin(max)/j=可選擇直徑為 1mm的漆包線。 計(jì)算空氣氣隙 ? 為防止高頻變壓器發(fā)生磁飽和現(xiàn)象而損壞開(kāi)關(guān)功率管，需要在 EER28型磁心的兩個(gè) 側(cè)面各留出一定的空氣氣隙 d 。 Uo=15V 時(shí)， 匝）（）（ 4 ?? ???? () 實(shí)際取 4 匝。 二次繞組 N3 回路中可以使用肖特基整流二極管， U≈ ， Uo=5V，故 ? ? ? ? 3 ?? ??? () 鑒于當(dāng)輸出電流 Io 達(dá)到 5A 時(shí)，在輸出電阻及繞組的銅阻上均會(huì)產(chǎn)生壓降，會(huì)果斷輸出電壓的跌落，因此應(yīng)適當(dāng)增加 N3 的匝數(shù)，以提升 UO 。繞組兩端的有效值電壓為 20V 時(shí)，經(jīng)整流濾波后可獲得大約 16V 的直流電源，開(kāi)始向 UC3844 供電。 fAeB p k2 D m a xU I m inR211N ??? ???????? ?? () 我們查得數(shù)據(jù)可知，高頻變壓器 EER28 磁心有效面積 Ae = 此通報(bào)和密度 B= 帶入數(shù)據(jù)得到 211N 34 ?????? ???????? ?? () 確定自饋繞組 Ns 和二次繞組的匝數(shù) 一旦一次繞組確定之后，利用下式即可計(jì)算 N2， N3 的匝數(shù) ? ?? ?D m a xU I m in D m a x1Uf0U1NN ??? () 式中 oU —— 繞組 N2（或 N3）兩端的電壓； FU —— 輸出整流二極管的正向壓降。 傳輸變壓器有效體積 v 的計(jì)算公式如下： 0 e m a x2m a xLILV B??? ? ?? () ILamx 最大負(fù)載電流 L：變壓器次級(jí)繞組的電感量 0? ：空氣的導(dǎo)磁率，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 相對(duì)導(dǎo) 磁率從應(yīng)盡可能選得大一些，以避免由于喂制磁充尺寸和線徑，以及銅損和鐵損引起磁芯溫升過(guò)高。 設(shè)開(kāi)關(guān)電源的效率 η =85%，則高頻變壓器的額定輸入功率 P1=Po/η =，設(shè)計(jì)高頻變壓器時(shí)留出一點(diǎn)余量，可取 Pm=50W。 其中 Sj=CD， C 為舌寬； D 為磁心厚度， Pm單位為 W。 計(jì) 算公式為 : f=1/T=RTCT/= () 這里取 f 為 60 kHz。 計(jì)算一次繞組參數(shù) 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求，輸入功率約為 ，則原邊峰值電流為 : Ipk=2Po/(Vin(max)Dmax)= () 式中： Po 為輸出功率， ； Vin(max)為交流電壓的最大值 (經(jīng)過(guò)整流后得到的直流電壓的數(shù)值，取 700V； Dmax 為最大占空比，取 。在設(shè)計(jì)單端反激式變換電路的變壓器時(shí)，我們要注意到它也可以有電抗器的功能，所以要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)。 變壓器設(shè)計(jì) 變壓器在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中占有很重要的部分，它嚴(yán)重影響著電源的效率、工作能力和輸出功能。另外，考慮到 MOS 管的損耗分為開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)，導(dǎo)通損耗與 MOS 管導(dǎo)通電阻 Rds 有關(guān)，因此在選擇開(kāi)關(guān)管的時(shí)候，為了減少其導(dǎo)通損耗，通常選擇導(dǎo)通電阻小的 MOS 管。100V ，那么 U Imax + e +Ul187。 本電路的開(kāi)關(guān)功率管設(shè)計(jì)采用 MOS 管， MOS 管具有輸入阻抗高、高耐壓、通態(tài)電阻小、開(kāi)關(guān)速度快、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一種有廣大發(fā)展前途的新型 MOS 功率器件。這種功率管在工作時(shí)若 UCE 突然跌落，管子就在極短時(shí)間內(nèi)從高壓小電流變成低壓大電流狀態(tài)，所呈現(xiàn)的負(fù)阻想象稱(chēng)作二次擊穿。應(yīng)有兩種載流子（電子與空穴）流過(guò)晶體管，故稱(chēng)之為雙極型，這與僅利用一種載流子的場(chǎng)效應(yīng)管不同。 開(kāi)關(guān)功率管的選擇 開(kāi)關(guān)功率管可選用 MOS 功率管或雙極型功率管。 TL431 的分流增加，導(dǎo)致 Vo 逐漸下降，如圖 的電路： V 0R 4R 3R 1T L 4 3 1R 2 圖 TL431 的典型應(yīng)用 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 18 選擇不同的 R1 和 R2 的值可以調(diào)整從 到 36V 范圍內(nèi)的電壓輸出，有一種特殊情況，當(dāng) R1=R2 時(shí)， Vo=5V。 由于 TL431 的內(nèi)部含有 基準(zhǔn)電壓，在 REF 端引入輸出反饋時(shí)，器件可以由一個(gè)很寬范圍的分流來(lái)控制輸出電壓。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 17 +REFVI(ref)ANODECATHODE 圖 TL431 的功能模 塊示意圖 在開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò) TL431 反饋，使得電流輸出并將誤差放大， TL431 的沉流端驅(qū)動(dòng)一個(gè)光耦的發(fā)光部分，這時(shí)反饋電壓由處在電源高壓主邊的光耦感光部分得到。由圖可看出， VI 是內(nèi)部的 基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中，我們可以用它代替齊納二極管，例如，可調(diào)壓電源、數(shù)字電壓表、運(yùn)放電路、開(kāi)關(guān)電源等等。 圖 PC817 內(nèi)部框圖 TL431 TL431 是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基 準(zhǔn)電壓源。 在開(kāi)關(guān)電源中，當(dāng)電流流過(guò)光二極管時(shí)，二極管發(fā)光感應(yīng)三極管， 對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整 ，從而控制 UC3844 的工作。 PC817 改變了以往普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號(hào)的弱點(diǎn)。同時(shí)它還擁有以下特點(diǎn) : （ 1）電流傳輸比 CTR:IF=5mA,VCE=5V 時(shí)最小值為 50%； 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 16 （ 2）輸入和輸出之間的隔絕電壓高 Viso(rms): KV。此外，在高頻變壓器原邊設(shè)置了 RCD 緩沖電路用于抑制電壓尖峰。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 15 第 2 章 開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì) 主電路拓?fù)? 下圖是所設(shè)計(jì)電源的簡(jiǎn)單圖，其主電路采用單端反激式變換電路， 220 V 交流輸入電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波變?yōu)橹绷骱?，供給單端反激式變換電路，并通過(guò)電阻 RC2 為 UC3844 提供初始工作電壓。 15V/200mA； 5V/1A）隔離輸出電源。其中變頻器中的輔助電源是首先要解決的問(wèn)題。 本次課題是針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的變頻器內(nèi)部電源的使用需求提出的。而交流電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題，隨著變頻技術(shù)的出現(xiàn)解決。異步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子側(cè)的電流由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，不需要從外部進(jìn)入，故而具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，剛剛發(fā)明就被人們廣泛使用并被不斷改進(jìn)，在工農(nóng)業(yè)中一直占有龍頭老大的地位。而且在世界范圍內(nèi)，它也是一種不斷注入新鮮血液的科學(xué)技術(shù) 。 計(jì)算公式為 : TT CRTf ?? () 課題來(lái)源及要求 課題來(lái)源 隨著變頻器技術(shù)的飛速發(fā)展， 變頻器 已經(jīng)在眾多領(lǐng)域，各行各業(yè)得到廣泛使用 ,是 當(dāng)今改善工藝流程 ,節(jié)省能源 ,改革 傳統(tǒng)工業(yè) ,提高產(chǎn)品 工作 質(zhì)量 ,提高生產(chǎn)自動(dòng)化 進(jìn)程 ,節(jié)省人力資源的 主要技術(shù)之一。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器限制 PWM 的占空比調(diào)節(jié)范圍在 0～ 50%之內(nèi)。這段時(shí)間的長(zhǎng)短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。 UC3844的工作原理是 :反饋電壓和 基準(zhǔn)電壓之差 ,經(jīng)誤差放大器 E/A 放大后作為門(mén)限電壓 ,與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓 ,一起送到電流感應(yīng)比較器。當(dāng)工作電壓過(guò)大，大于 34V 的時(shí)候 ,負(fù)責(zé)穩(wěn)壓的穩(wěn)壓管開(kāi)始穩(wěn)壓 ,使內(nèi)部電路在小于 34V 的電壓下工作 。引腳 1為誤差放大器補(bǔ)償端 ,引腳 2接電壓反饋信號(hào) ,引腳 3接電流檢測(cè)信號(hào) ,引腳 4外接時(shí)間電阻 RT 及 CT用來(lái)設(shè)置振蕩器的頻率 ,引腳 5為接地端 ,引腳 6為推挽輸出端 ,可提供大電流圖騰柱輸出 ,引腳 7接芯片工作電壓 ,引腳 8提供 5V 的基準(zhǔn)電壓。 UC3844 芯片介紹 UC3844是一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片，由該集成電路構(gòu)成的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源與一般的電壓控制型脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源相比具有外圍電路簡(jiǎn)單、具有過(guò)流限制、穩(wěn)定幅度大、頻響特性好、電壓調(diào)整率好、過(guò)壓保護(hù)和欠壓鎖定等優(yōu)點(diǎn)。之后主電路又通過(guò) RIN 電阻給 UC3844芯片供電，芯片工作。在啟動(dòng)階段，由直流輸入端經(jīng)過(guò)電阻分壓后加到 UC3844的供電端 (7端 )，給電容 C2充電，等到UC3844的 7腳電壓超過(guò) 16V 時(shí)，芯片起振， PWM 信號(hào)產(chǎn)生，變換器工作，輔助電源電壓開(kāi)始建立。 啟動(dòng)方法：?jiǎn)?dòng)時(shí)直接由直流輸入端提供起動(dòng)電壓，如圖 111。如果主電路不工作，輔助電 路將關(guān)閉，輔助電源不供電，主變換器也隨之不工作。因?yàn)槠溆欣跍p小電源體積，實(shí)現(xiàn)小型化和節(jié)約成本的原因，在小功率電源系統(tǒng)中廣泛使用。本設(shè)計(jì)采用這種方法。另外，全波整流需要四只二極管。通過(guò)集成穩(wěn)壓器 7815提供所需的電壓。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設(shè)計(jì) 12 U C 3 8 4 4C 1R 1 D 2D 1C 2R 2C 3D 335218476C 4R 3R 4O 2M O S F E TC 5R 5R 6 圖 UC3844的反激式開(kāi)關(guān)電源 第二種方法：需要用穩(wěn)壓器 7815,的一種不用低頻變壓器降壓的