【正文】 [10].李成章：電源，電子丁業(yè)出版社。感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎。在自動溫升巡測系統(tǒng)傳感器電路的設計中，還得到了同班同學的積極幫助，在此一并表示感謝。 33 致 謝 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 本論文是在指導方曉敏老師的悉心教誨指導下完成的，在整個畢業(yè)設計期間，得到了導師的認真指導和幫助，導師的嚴謹學風和淵博學識使本人受益匪淺，在此表示誠摯的敬意和由衷的感謝。開關電源 高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使 開關電源 小型化，并使 開關電源 進入更廣泛的應用領域，特別是在 高新技術領域 的應用，推動了 開關電源 的發(fā)展前進，每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。 ④給檢修工作帶來一定的困難。 當開關管開路時，對于同極性激勵電路，行輸出管也截止；對于反極性激勵電路，行輸出管子的電流很大，直到開關穩(wěn)壓電源儲能電感中的所儲存的磁能耗盡為止。這樣不但可以簡化電路，節(jié)省元器件，還能提高工作效率。若用行同步信號去控制開關穩(wěn)壓電源的工作頻率，使開關頻率嚴格與行領同步，然后田開單趨 R 由姬的嘲的瞅沖去 9t 勵行輸出紹，這樣便可以省掉行振蕩級及行激勵級，從而使電視機的電路簡化、可靠性提高、成本降低。 (5)用 開關電源 直接激勵行輸出級。由于采用了可控硅保護電路．當電源電路或行掃描輸出電路及高壓電路出現(xiàn)故陳時．甚至負載出現(xiàn)短路時．能夠自動切斷電源，起到過壓和過流保護的作用。因為電路中的晶體調(diào)整管工作在開關狀態(tài)．工作頻率在 15hHz 左右、所以轉(zhuǎn)換效率很高，可達到 85％．其內(nèi)部損耗也 可降低到最小。正是由于這個特點，才使電視機能夠在條件差、環(huán)境惡劣的農(nóng)村和山區(qū)，以及采用水力、風力、奮力等發(fā)電機供電的偏遠地區(qū)安全、穩(wěn)定、可靠地工作。 (2)穩(wěn)壓范圍寬。 29 圖 反饋繞組供電結(jié)構(gòu)圖 顯示器 開關電源 電路 特點 顯示器用的開關穩(wěn)壓電源電路的持點可歸納為如下幾點 (1)重量輕、體積小。另外，根據(jù)筆者的經(jīng)驗，若 UF 大于 時， 也會引起 UC3842工作異常，導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 的放電時間要大于UC3 842 輸出脈沖的高電平持續(xù)時間。 開關管保護電路 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，從而使開關工作電壓不至于太高而毀壞。短路現(xiàn)象消失后，電源自動恢復正常工作。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 5V(50mA)。反饋電壓輸入 2 腳，此腳電壓與內(nèi)部 基準進行比較，產(chǎn)生控制電壓，從而控制脈沖寬度；輸出脈沖的頻率由 4 腳外接定時電阻 Rt 及定時電容 Ct 決定， kHzCRtt?? f 的單位取 kΩ， Ct 取 μF。比如，由于電源電壓變化或負載變化而引起輸出電壓降低時，反饋線圈的輸出電壓則會變低，從而使 2 端電壓變低，則脈寬調(diào)制器會相應的增大輸出 PWM 波形的占空比，使大功率晶體管導通的時間變長；反之，當電源電壓變化或負載變化而引起輸出電 壓升高時，則脈寬調(diào)制器會相應的減小 PWM 輸出脈沖波形的占空比，使大功率 晶體管導通的時間變短，從而維持輸出電壓為一恒定值。 高頻變壓器在場效應管導通期間初級繞組儲存的能量與場效應管關閉期間次級繞組釋放的能量相等： TLUTLEo f fSOonPn )()( ?式中： Ls—— 變壓器次級繞組電感； Uo—— 輸出電壓； Toff—— 場效應管關閉時間。 27 穩(wěn)壓過程 從圖 中可知，當場效應管導通時，整流電壓加在變壓器 T 初級繞組 Np上的電能變成磁能儲存在變壓器中，在場效應管導通結(jié)束時， Np 繞組中電流達到最大值 Ipmax，根據(jù)法拉第電磁感應定律： TLEIonPp )(m a x ?式中： E——整流電壓； Lp—— 變壓器初級繞組電感； Ton—— 場效應管導通時間。筆者認為，雖然理論上 UC3842 啟動電流在 1mA 以內(nèi)，但實際應用時，按 ～ 設計則工作比較便利。一般來說，隨著 UC3842 的啟動， R1 的工作也就基本結(jié)束，余下的任務交給反饋繞 組，由反饋繞組產(chǎn)生電壓來為 UC3842 供電。 圖 UC3842起動時電流變化圖 當然，若 VCC 端電壓較小時，在 R1 上的壓降很小，全部供電工作都可由 R1 降壓后來完成。電源電壓接通之后，當 7 端電壓升至 16V 時 UC3842 開始工作，啟動正常工作后，它的消耗電流約為 15mA。 UC3842 內(nèi)部設有欠壓鎖定電路，其開啟和關閉閾值分別為 16V和 10V，如圖 3 所示。當 6 腳輸出的高電平脈沖結(jié)束時，場效應管截止，根據(jù)楞次定律，變壓器原邊為維持電流不變，產(chǎn)生下正上負的感生電動勢，此時副邊各路二極管導通，向外提供能量。高電壓脈沖期間，場效應管導通，電流通過變壓器原邊，同時把能量儲存在變壓器中。 圖 UC3842 構(gòu)成的 開關電源 此電路的調(diào)試需要注意：一是調(diào)節(jié)電位器 RP1使電路起振，起振電流在 1mA左右；二是起振后變壓器 ③④ 繞組提供的直流電壓應能使電路正常工作，此電壓的范圍大約為 11～ 17V 之間 ；三是根據(jù)輸出電壓的數(shù)值大小來改變 R4， 以確定其反饋量的大??；四是根據(jù)保護要求來確定檢測電阻 R10 的大小，通常 R10 是2W、 1Ω 以下的電阻 。 ⑥ 腳輸出的方波信號經(jīng) R R8 分壓后驅(qū)動 MOSFEF 功率管，變壓器原邊繞組 ①② 的能量傳遞到付邊各繞組，經(jīng)整流濾波后輸出各數(shù)值不同的直流電壓供負載使用。 ④ 腳和 ⑧ 腳外接的 R C8 決定了振蕩頻率，其振蕩頻率的最大值可達500KHz。實驗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。 圖 采用光耦改變誤差放大器的增益 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，從而改變開關信號的占空比。當輸出電壓降低時，誤差放大器的增益變小，輸出的開關信號占空比變大，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設定的值。缺點是外接元器件增多，增加了布線的困難，增加了電源的成本 圖 采用輔助電源采樣和光耦采樣綜合 如圖 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。 圖 采用線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓 如圖 所示，該 開關電源 的電壓采樣電路有兩路：一是輔助繞組的電壓經(jīng) D1， D2， C1， C2， C3， R9 組成的整流、濾波和穩(wěn)壓后得到 16V 的直流電壓給 UC3842 供電，另外，該電壓經(jīng) R2 及 R4 分壓后得到一采樣電壓，該路采樣電壓主要反映了直流母線電壓的變化；另一路是光電耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管 Z 和 R4， R5， R6， R7， R8 組成的電壓采樣電路，該路電壓反映了輸出電壓的變化；當輸出電壓升高時，經(jīng)電阻 R7 及 R8 分壓后輸入 Z 的參考電壓也升高， 23 穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值升高，流過光耦中發(fā)光二極管的電流減小，流過光耦中的光電三極管的電流也相應的減小，誤差放大器的輸入反饋電壓降低，導致 UC3842腳 6 輸出驅(qū)動信號的占空比變小，于是輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。缺點是并非從副邊繞組直接 得到采樣電壓，穩(wěn)壓效果不好，實驗中發(fā)現(xiàn)，當電源的負載變化較大時，基本上不能實現(xiàn)穩(wěn)壓。同樣，當輸出電壓降低時，使腳 6 輸出脈沖的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設定的值。 圖 輸出電壓直接分壓采樣 輔助電源輸出電壓分壓作為誤差放大器的輸入 如圖 所示，當輸出電壓升高時，單端反激式變壓器 T 的輔助繞組上產(chǎn)生的感應電壓也升高，該電壓經(jīng)過 D2， D3， C15， C14， C13 和 R15 組成的整流、濾波和穩(wěn)壓網(wǎng)絡后得到一直流電壓，給 UC3842 供電。 這種電路的優(yōu)點是采樣電路簡單，缺點是輸入電壓和輸出電壓必須共地，不能做到電氣隔離。當采樣電壓小于 時，誤差放大器正向和反向輸出端之間的電壓差經(jīng)放大器放大后，調(diào)節(jié)輸出電壓，使得 UC3842 的輸出信號的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設定的電壓值。本文首先對電流型脈寬控制器 UC3842（內(nèi)部電路圖如圖 1 所示）常用的三種穩(wěn)定輸出電壓電路作了介紹，分析其各自的優(yōu)缺點， UC3842 常用的電壓反饋電路 輸出電壓直接分壓作為誤差放大器的輸入 如圖 所示，輸出電壓 Vo 經(jīng) R2 及 R4 分壓后作為采樣信號，輸入 UC3842腳 2（誤差放大器的反向輸入端）。 的峰值驅(qū)動電流和典型值為 50ns 的上升、下