【正文】 (10） UC3842 的輸出能給出足夠的漏電流和灌電流，所以非常適合驅(qū)動 N 溝道 MOS 功率晶體管。 1A，由于電路有峰值電流自我限制的畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 功能，所以不必串入電流限制電阻． （ 8） UC3842 內(nèi)部設(shè)置有 PWM 鎖存器，加入鎖存器可以保證每個振蕩周期內(nèi)僅輸出一個控制脈沖，防止了噪聲干擾和功率管的超功耗。 （ 6） UC3842 的振蕩器工作頻率 f 由下式進行設(shè)定： F=(Rt Ct)。由于啟動閥值電壓和關(guān)閉閥值電壓的差值僅為 6V，故可以有效地防止電路在閥值電壓附近工作時的振蕩。在輸入電壓 Vi 小于 16V時，整個電路的電流消耗僅1mA，這樣，高壓可直接由輸入電阻 Rin降壓后為芯片供電，而由輸入電容 Cin儲能推動輸出建立電壓。由于電阻 Rs 上感應(yīng)出電感尖峰電 流，故能自然形成逐個脈沖限制電路，只要 Rs 上電平達到１Ｖ， ＰＷＭ就立刻關(guān)閉，而且這種峰值電感電流感應(yīng)檢測技術(shù)可以靈敏地限制輸出的 最大電流。 （ 3）誤差放大器的外電路補償網(wǎng)絡(luò)得到簡化，穩(wěn)定度提高并改善了頻響，具有更大的增益帶寬乘積。 （ 2）可明顯地改善負(fù)載調(diào)整率。由于誤差信號實際控制著電感峰值電流的大小，故稱之為電流型脈沖寬度調(diào)制器，這種控制芯片有如下特點： （ 1）具有良好的電壓調(diào)整率。它的內(nèi)部電路包括如下主要功能： ①可調(diào)整的充放電振蕩電路，可精確地控制占空比； ②采用電流型操作，并可在 500kHz高頻下工作； ③具有自動補償功能； ④帶鎖定的 PWM，可以進行逐個脈沖的電流限制； ⑤具有內(nèi)部可調(diào)整的參考電源，可以進行欠壓鎖定； ⑥采用圖騰柱輸出電路，提供大電流輸出，輸出電 流可達 1A； ⑦工作電流低，且能進行低電流啟動； ⑧可直接對雙極晶體管和 MOSFETS 管進行驅(qū)動。 3） 輸出過壓保護： 5V 輸出應(yīng)設(shè)置截止式過壓保護，當(dāng) 5V 輸出電壓達到過壓保護設(shè)定值時， 5V 輸出應(yīng)立即截止， 5V 過壓保護設(shè)定值 士 （可恢復(fù)或不可恢復(fù)都可，只 5V一路設(shè)置）。 （ 3） 電壓穩(wěn)定度 〔 Sv） 在輸入電壓波動范圍內(nèi)（在輸入 2029 范圍內(nèi)） Sv＜ 2％（每一路） （ 4） 負(fù)載穩(wěn)定度 （ Si） 在輸入為額定電壓 （ Vin＝ ），輸出電流在 10％ 100％變化時，Si＜ 2％ 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 （ 5） 輸出紋波 峰 峰值＜ 100mV（ 5V一路）有效值＜ 5mV （ 6） 工作方式 ：連續(xù) （ 7） 功能要求 1） 輸出過流保護： 各路輸出均應(yīng)設(shè)置輸出過流保護，當(dāng)某路輸出電流大于保護電 流設(shè)定值時，相應(yīng)的保護電路動作，保護電路動作時不影響其它路正 常工作。 注：要求既可以在主要供電電源狀態(tài)下工作，也可在備用供電電 源狀態(tài)下工作。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 3 開關(guān)電源 的設(shè)計 在對單端反激變換器研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并了一臺單端反激式開關(guān)電源。 當(dāng)然，它也有其一定的缺點，比如開關(guān)管截止期間所受反向電壓比較 高 （至少兩倍的輸入電壓），導(dǎo)通期間流過開關(guān)管的峰值電流有可能超過其平均電流的兩倍以上，輸入、輸出電流皆有脈動，紋波較大等。 單端反激式變換器是 由 Buck 和 Boost 兩基本變換器拓?fù)浣M合演變成的，具體的說，是由在 Buck－ Boost 直流變換器中間插入隔離變壓器而得來的。 由上式可見，工作在磁化電流連續(xù)的狀態(tài)下，單端反激式變換器的輸 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 圖 offt ( OVL/2 ) PI2 時的電壓，電流，磁通波形 出電壓 Vo 只決定于初極與次極繞組的匝比、脈沖導(dǎo)通時間與截止時間之比以及輸入電壓 V1，而和負(fù)載電阻 RL 無關(guān)。起按Ｖｉ／Ｌｌ的斜率線性上升。 磁化電流連續(xù)狀態(tài) 當(dāng) BG 截止時間 offt ( OVL/2 ) PI2 時，在截止時間結(jié)束時電流 i2 將大于零。 在 BG 截止期間，其集一射極 （或漏一源）間承受的電壓為： OiNds VNNVVVV 2111 ???? 由于集一射極 （或漏一源）間承受的電壓與輸出電壓 Vo 有關(guān)，而 Vo還隨負(fù)載電阻的增大而增大，因此，負(fù)載開路時，容易造成管子損壞。在下一個周期 BG 重新導(dǎo)通時，電流 I1及磁通中都從零開始按（ Vi/L） t 的規(guī)律線性上升。 當(dāng) BG 截止時間 to。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 磁化電流不連續(xù)狀態(tài) 圖 toffpIVoL 22時的電壓，電流。這樣，在 BG 截 止 時間終了時，繞組 N2 中的電流 i2 正好下降到零。磁通波形 當(dāng) BG 的截止時間 t0 和繞組 N2 中電流 i2 衰減到零所需的時間相等時 ，即POoff IVLt 22?， PI2 。當(dāng) BG關(guān)斷時， T副邊上的電壓極性顛倒，使 BG 導(dǎo)通期間儲存在 T 中的能量通過 D2 向負(fù)載和輸出電容 Co 釋放。單端是指高頻變壓器的鐵心工作在 BH 曲線的一側(cè)。直流開關(guān)電源部分或全部具有以下特征：①電源電壓和負(fù)載在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時 ，輸出電壓應(yīng)保持在允許的范圍內(nèi)或按要求變化；②輸出與輸入間有好的電氣隔離；③可以輸出單路或多路電壓，各路之間有電氣隔離。智能化是便于使用和維修的基礎(chǔ)，無人值守的電源機房、航空和航天器電源系統(tǒng)等都要求智能化，以實現(xiàn)正常、故障應(yīng)急和危急情況下對電源的自動管理 。模塊化與小型化分不開，同時模塊化可顯著提高電源的可靠性和使用靈活性，簡化生產(chǎn)和使用。高頻化是小型化和模塊化的基礎(chǔ)，目前開關(guān)頻率為數(shù)百 kHZ至數(shù) MHz的開關(guān)電源己有使用。 附加功能應(yīng)有輸出過壓、欠壓、過流、開路、短路等保護功能，以免損壞電源本身及用電設(shè)備。輸出電壓穩(wěn)壓精度是直流開關(guān)電源的重要技術(shù)指標(biāo)，輸入電壓的變化、負(fù)載電流的變化、工作環(huán)境溫度的變化和工作時間的增長都會使輸出電壓變化。直流輸入時，必須考慮電源電壓額定值及其變化范圍，輸入電流額定值及其變化范圍。 直流開關(guān)電源的輸入電源有兩種：直流輸入和交流輸入。減小損耗、提高效率和改善散熱條件，從而減小電源的溫度升高，是提高可靠性的基本方法．提高開關(guān)頻率是減小開關(guān)電源體積和重量的基本措施，因為變壓器和電感電容等儲t Vs Vc vs 導(dǎo)通 導(dǎo)通 關(guān)斷 關(guān)斷 ton toH 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 能濾波元件的體積和重量隨頻率的提高而減小。 對直流開關(guān)電源的要求 電源是電子設(shè)備 正常工作的基本部件，有很高的要求，包括使用要求和電氣性能要求。這樣，即可改變開關(guān)時間占空比 sCson VVTtD ?? 可以控制輸出電壓大小 ?？刂齐妷盒盘?Vｃ通常是實際輸出電壓 與所期望的輸出電壓之差經(jīng)誤差放大器放大的信號，重復(fù)波形通常是峰值恒定且為設(shè)定的開關(guān)工作頻率的鋸齒波，頻率范圍為幾kHZ 到幾百 kHZ。在 PWM 方式中，保持開關(guān)頻率恒定，常采用控制電壓信號 Vo。（ 3）開關(guān)頻率與導(dǎo)通時間均改變的控制方式．最常用的是 PWM調(diào)制型。 圖 開關(guān)型 DC/DC 變換器 基本電路及工作波形 控制輸出電壓基本有三種方法： （ 1）保持開關(guān)工作頻率不變，即 Ts=ton+toff，保持恒定，控制開關(guān)導(dǎo)通時間 ton，稱為脈沖寬度調(diào)制型，即 PWM 型。如果開關(guān)導(dǎo)通時間設(shè)為 ton，關(guān)斷時間設(shè)為 tore，從波形圖中可看出，輸出的平均電壓 Vo大小取決于開關(guān)的通斷時間（ ton 和 toff）。如果變換器的輸入直流電壓給定，則可以控制開關(guān)的通斷時間來控制這個直流電壓流入負(fù)載的能量。 圖 DC/DC 變換器系 統(tǒng)框圖 基本 DC/DC 變換器有以下兩種類型：①降壓型 〔 buck）變換器； ②升壓型 （ boost）變換器：見圖 VSD CDLR VS TLDCR 圖 （ a） buck變換器； （ｂ） boost 變換器； 在 DC/DC 變換器中， P 即使輸入電壓寫負(fù)載 看瑟家雁菠藺蔽雁麗輸出電壓可控制為所期望的電壓。這類變換器的輸入常是不穩(wěn)定的直流電壓，通常是由工頻電源經(jīng)整流而獲得的，因此，它隨著工頻交流電源幅值變化而波動。 基本功率變換器 DC/DC 變換器廣泛應(yīng)用于開關(guān)穩(wěn)壓電源以及直流電動機的控制。軟開關(guān)直流變換器的開關(guān)管在開通或關(guān)斷過程中，或是加于其上的電壓為零，即零電壓開關(guān) （ ZVS），或是通過器件的電流為零，即零電流開關(guān) （ ZCS）。變換器工作狀態(tài)一定時，開關(guān)管開通或關(guān)斷一次的損耗也是一定的，因此開關(guān)頻率 越高，開關(guān)損耗越大。 按開關(guān)管的開關(guān)條件，直流變換器可分為硬開關(guān) （ Hard switching）和軟開關(guān) （ Soft swltching）兩種。變壓器的應(yīng)用還便于實現(xiàn)多路不同電壓或多路相同電壓的輸出。單管直流變換器有八種，即降壓式 （ Buck）變換器、升壓式 （ Boost）變換器、升降壓式 （ BuckBoost）變換器、 Cuk變換器、Zeta 變換器、 Sepic 變換器、正激式 （ Forward）和反激式（ Flyback）等，其中降壓式和升壓式變換器是最基本的，另外幾種是從中派生的。 直流變換器的分類 直流變換器按輸入與輸出間是否有電氣隔離可分為兩類：沒有電氣隔離的稱為不隔離的直流變換器，有電氣隔離的稱為有隔離的直流變換器。 開關(guān)電源主要組成部分是 DC/DC 變換器，它類似于 “ 斬波 ” （ chop）作用，用一個半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，使帶有濾波器 （ L 或／和 C）的負(fù)載線路與直流電壓一會相接，一會斷開，則負(fù)載上也得到另一個直流電壓。此外，開關(guān)頻率工作在幾十 kHz 或更高，濾波電感、 電容可用較小數(shù)值的元件，允許的環(huán)境溫度也可以大大提高。開關(guān)電源分交流和直流兩類：輸出交流的開關(guān)電源一般來說大多數(shù)作 USP使用；直流開關(guān)電源包括 DC/DC 和 AC/DC 兩種，是利用功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性進行功率的變換和調(diào)節(jié)。單向電能變換器只能將電能從一個方向輸入，經(jīng)變換后從另一個方向輸出，而雙向電能變換畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 器可實現(xiàn)電能的雙向流動。它分為四大類： （ 1） AC/DC 變換器 （整流器），是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電 能變換器； （ 2） DC/AC 變換器 （逆變器），是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的電能變換器，是交流開關(guān)電源和不間