【正文】 則電容量要滿足： 3 ???? ?QC （ 342） 實(shí)際選擇 100uF，耐壓 36V 的型號(hào)，再并聯(lián)一個(gè) 的無(wú)極性的電容減少鋁電解電容的 ESR 較大的影響。首先是濾波用的電容，這里電容的取值是這樣確定的，當(dāng)電容充 電到 16V 的時(shí)候，電路開(kāi)始工作，除了電路本身邏輯要消耗 10mA 的電流，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管還需要額外消耗 40mA 電流，那么總的電流消耗大致算 50mA；而由于軟啟動(dòng)（后面會(huì)詳細(xì)介紹）、電源的逐漸穩(wěn)定等等因素存在，可能在 10ms 內(nèi)無(wú)法由饋電回路提供電源，此時(shí)芯片就要消耗電容存儲(chǔ)的能量。但是必須注意到這是一個(gè)有耐壓要求的電阻，基本上這應(yīng)該是一個(gè)耐壓 300V 的電阻，留出余量以后選用 400V 的耐壓檔位是比較理想的。 因此決定把這個(gè)電阻選為 39K。如果這個(gè)電阻設(shè)置的過(guò)大，則在這個(gè)濾波電容 C6 有一定容量的條件下，這個(gè)充電過(guò)程會(huì)比較長(zhǎng)，甚至?xí)跒殡娫唇油ㄝ斎牒?，電源?huì)等 一會(huì)兒然后才開(kāi)始工作。 那么這個(gè)電阻的選擇應(yīng)該使芯片在正常工作電流時(shí)出現(xiàn)在芯片引腳上的電壓低于 12V，則電阻值為： 南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 14 Ω330001010 12342 3 ?? ? ? （ 340） 即理想的電阻阻值應(yīng)大于 33K。假設(shè)電源電壓是 22010%，則整流濾波后的直流電壓是 198V，則電阻值 R 的取值就是： KR 36 41036 1619 8 33 ???? ?? ?? （ 339） 即電阻的取值應(yīng)該在 10K～ 364K 之間。先要了解一下一些已知條件：芯片的工作電壓是 10～ 16V，要使芯片開(kāi)始工作必須南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 13 使芯片的供電電壓達(dá)到 16V 以上；芯片的一般工作電流是 10mA，待機(jī)電流是 （ 是最大值，標(biāo)準(zhǔn)值是 ）；芯片的最大工作電壓是 36V，芯片內(nèi)部有一個(gè) 36V 的穩(wěn)壓二極管，齊納電流是 20mA； D 2 0R43 9 K / 2 WV C CO U TV R E FR T / C TV F BI S E NC M P E NG N D76842315P O W E R13C1 8 C 1 9D 8D 1 0I N 5 8 1 9R 1 22 2D R I V E RU C 3 8 4 4R 1 6 5 . 1 KC 2 6 2 2 0 0 P FC 2 5 1 0 n FV r e f 圖 33 UC3844 的驅(qū)動(dòng)電路 先考慮最壞情況下，芯片不能損壞的電阻值：也就是輸入電壓最高、饋電繞組沒(méi)有正常進(jìn)入工作，此時(shí)輸入電壓加到芯片上和穩(wěn)壓二極管上，在 30mA 的電流下不能超過(guò) 36V。 首先要解決的就是 PWM 芯片的供電問(wèn)題，對(duì)于 UC3844 這款芯片來(lái)說(shuō)，常用的供電電路是這個(gè)樣的：整流后的輸入電壓通過(guò)一個(gè)大阻值的電阻 R4 向芯片供 電，當(dāng)電源開(kāi)始工作以后，由饋電繞組 T2 接替向芯片供電的任務(wù)。 控制芯片驅(qū)動(dòng)電路及定時(shí)電阻電容計(jì)算 UC3844 驅(qū)動(dòng)電路 UC3844 的啟動(dòng)電壓為 +16V,電源開(kāi)啟后，交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后得到的直流電，通過(guò)電阻的降壓后給 C18 充電，一旦 C18 的電壓達(dá)到 16V，芯片啟動(dòng)產(chǎn)生波形驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)串聯(lián)在 MOSFET 柵極的阻尼電阻（阻尼電阻可防止開(kāi)關(guān)管自激振蕩），驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)。 2,4,6,13 空腳 無(wú)連接 (僅對(duì) 14 管腳封裝而言 )。通過(guò)分離的電源連接，可以減小控制電路中開(kāi)關(guān)瞬態(tài)噪聲的影響。 8 電源地 該管腳是一個(gè)接回到電源的分離電源地返回端(僅對(duì) 14 管腳封裝而言 )，用于減少控制電路中開(kāi)關(guān)瞬態(tài)噪聲的影響。 7 12 Vcc 該管腳是控制集成電路的正電源。 4 7 RT/CT 通過(guò)將電阻 RT 連至 Vref 并將電容 CT連至地，使得振蕩器頻率 和最大輸出占空比可調(diào)。 2 3 電壓反饋 該管腳是誤差放大器的反相輸入，通常通過(guò)一個(gè)電阻分壓器連至開(kāi)關(guān)電源輸出。管腳功能如表 32 所示。這樣外圍只需要很少的元件就可以構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)電源。在晶體管時(shí)代（ BJT）找到耐壓超過(guò) 800V 的大功率管子是很困難的事，而網(wǎng)電的220 在考慮 20%的波動(dòng)再整流濾波后會(huì)達(dá)到接近 400V，在 50%占空比的時(shí)候開(kāi)關(guān)管的耐 壓要求已經(jīng)達(dá)到 800V，因此幾乎所有的資料中對(duì)單端反激結(jié)構(gòu)的占空比的設(shè)計(jì)都是 45%。 在單端反激的結(jié)構(gòu)中，由于變壓器繞組的反電動(dòng)勢(shì)存在，作為開(kāi)關(guān)管在關(guān)斷時(shí)需要承受 的電壓為 : qUinUDS ??1 (337) 南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 11 其中 q 表示占空比。因此，肯定選擇 UC384x系列。 控制芯片選擇 開(kāi)關(guān)電 源的控 制核 心是 PWM 控制 芯片 ，這個(gè) 芯片 有很 多選擇 。但一般實(shí)際工作磁通密度變化范圍為 或是更少。具有快速電流控制和快速開(kāi)關(guān)的高性價(jià)比反激變換器設(shè)計(jì)。但注意到電源電壓上升或下降時(shí)，變換器繼續(xù)穗壓的同時(shí)，磁通密度變化范圍將變得更大。所以如果已知 31 匝對(duì)應(yīng) ，則對(duì)應(yīng) 46 匝的 Bpk 應(yīng)等于 (保持 L、 r 不變 ) TBPK 20 ??? (330) 磁通密度的擺幅與幅值的關(guān)系為 南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 10 TBr rB PKAC 1222△B ???????? (332) 如果開(kāi)始將磁通密度變化設(shè)定為 ，當(dāng)二次匝數(shù)約成整數(shù)后 (只進(jìn)位不舍去 )，很有可能得到較小的磁通密度變化，如上所述。 實(shí)際磁通密度變化范圍再根據(jù)電壓參數(shù)方程，解得 B 為 TfAen DVrB pONPK ??? ???????? ?? 221 (329) 但事實(shí)上并非必須使用以上方程計(jì)算。磁通密度變化都不能超過(guò) 。只要已知磁心面積 Ae 與其磁通密度變化范圍，仍能得到所求的匝數(shù)值。 電壓相關(guān)方程 TNALIB? (322) 使 B 與 L 相關(guān)聯(lián)。 由此可得 ? ? 332 1 0 cmcmVe ????? (318) 于是開(kāi)始選取這個(gè)體積 (或更大 )的磁心。另外，增加匝數(shù)將使繞組占用更大的窗口面積。 但對(duì)應(yīng)所需 r 值，還應(yīng)確保 L 值大小。 紋波電流計(jì) 算公式如 (315)所示： )(2 M A XA V GPKR DIII ??? (315) 代入相關(guān)數(shù)值，可得到： AIR ) (2 ???? (316) 磁芯尺寸確定方法 設(shè)計(jì)磁性元件與特制或成品電感不同，須加氣隙以提高磁心的能量?jī)?chǔ)存能力。一般來(lái)講，單片反激開(kāi)關(guān)電源工作于 CCM 連續(xù)工作模式，此時(shí) ?? RPK 。對(duì)于本設(shè)計(jì)所用的 UC3844 器件來(lái)說(shuō)， ORV ? 160V,本設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)取 ORV =160V， DSV 為主開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí) D、 S 間壓降，典型值為 15V。 根據(jù)所計(jì)算的最小和最大輸入直流電壓，可以算出最小和最大直流輸入電流如式 (39)和 (310)所示： AV PI in inin ( m a x )( m in ) ??? (39) AV PI in inin 4 ( m in )( m a x ) ??? (310) 計(jì)算脈沖信號(hào)最大占空比 當(dāng)電網(wǎng)電壓在 220V? 10% 范圍內(nèi)變 化時(shí) ,經(jīng)全波整流后的直流輸入電壓最小為(min)inV 為 240V，最大為 (max)inV 為 342V。尤其是在對(duì)于調(diào)整后的 15V 電壓要求不高，或是保證輸出為最小負(fù)載 時(shí)。此裕量不僅能滿足調(diào)整器的最小壓差，而且一般也可使其在所有負(fù)載情況下均能得到已調(diào)整的 15V。此種情況下，必須使變壓器提供高于輸出 (最終所需的 15V） 3~5V 的電壓。因此選擇此位作為最優(yōu)比。 若以 Vz/VOR 為函數(shù)畫(huà)出上述鉗位損耗曲線可發(fā)現(xiàn)。此種情況下，漏極電壓不能超過(guò) 570V。 南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 6 確 定 以 下 數(shù) 據(jù)1 、 輸 出 功 率2 、 占 空 比3 、 輸 入 電 壓 最 小 值附 帶 計(jì) 算 變 壓器 原 邊 限 流 電阻 值計(jì) 算 原 邊 電 流 峰 值得 到 I p k確 定 以 下 數(shù) 據(jù) ：電 源 工 作 頻 率 f計(jì) 算 變 壓 器 原 邊 電感 量計(jì) 算 變 壓 器氣 隙 長(zhǎng) 度原 邊 匝 數(shù)計(jì) 算 副 邊 匝 數(shù)選 取 原 副 邊 繞 組 導(dǎo)線 概 算 是 否 能 實(shí) 現(xiàn)繞 制1 、 飽 和 磁 通2 、 磁 芯 有 效 截 面 積3 、 實(shí) 效 磁 路 長(zhǎng) 度4 、 初 始 磁 導(dǎo) 率選 擇 變 壓 器 磁 芯 數(shù) 據(jù)確 定 輸 出 電 壓 圖 31 變壓器的設(shè)計(jì)基本流程 估算輸出和輸入功率 根據(jù)設(shè)計(jì)輸出電壓電流的大小，計(jì)算總的輸出功率如式 (31)所示： WIVIVIVIVIVP OOOOOOOOOOO 5531152155544332211 ???????????? (31) 根據(jù)輸出功率和效率，計(jì)算輸入功率如式 (32)所示： WPP Oin %7555 ??? ? (32) 計(jì)算最小和最大直流輸入電壓及電流 交流電經(jīng)過(guò)整流橋后，其最小和最大輸入直流電壓可由式 (33)和 (34)計(jì)算： VACV in 240402198402( m in )( m in ) ??????? (33) VACV in 3 4 222 4 22( m a x )( m a x ) ????? (34) 其中 (33)式中減去的 40V 為直流紋波及整流橋壓降之和的經(jīng)驗(yàn)值，在計(jì)算最南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 7 小值時(shí)使用。 變壓器設(shè)計(jì) 變壓器的設(shè)計(jì)在開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)過(guò)程中尤為重要，電源的性能將取決于變壓器設(shè)計(jì)的合理性。 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 的多路輸出反激式開(kāi)關(guān)電源原理圖 如附錄 1 所示。 南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 5 系統(tǒng)整體架構(gòu) 多路輸出 反激式開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體架構(gòu)如圖 26 所示，主要包括：前級(jí)保護(hù)電路、 EMI 濾波電路、整流濾波電路、漏磁吸收回路、輸出 整流濾波電路、反饋電路、主控制電路等。調(diào)制過(guò)程是當(dāng)控制芯片 UC3844 的檢測(cè)端電流在規(guī)定的范圍內(nèi)， UC3844 輸出占空比與檢測(cè)端電流成反比。PWM— PFM 兼有 PWM 和 PFM 的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)制過(guò)程如圖 25 所示。 ( a )( b )( c )T o n T o f f周 期 變 小頻 率 變 高周 期 變 大頻 率 變 低 圖 24 PFM 調(diào)節(jié)方式 PWMPFM 脈寬脈頻綜合調(diào)制 PWMPFM 脈寬脈頻綜合調(diào)制方式就是控制芯片根據(jù)輸入電壓的變化，不但使輸出脈沖寬度發(fā)生變化，而且頻率也同時(shí)發(fā)生變化的一種調(diào)制方式。 T o nT o f f( a )( b )( c )T o n 變 寬T o n 變 窄T 不 變 圖 23 PWM 調(diào)節(jié)方式 南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 4 PFM 脈沖頻率調(diào)制 PFM 調(diào)制方式就是控制芯片根據(jù)輸入電壓的變化，使輸出脈沖周期發(fā)生變化的一種調(diào)制方式。不論是負(fù)載電流發(fā)生變化，還是輸入電壓發(fā)生變化，都會(huì)引起輸出電壓的變化，通過(guò)反饋采樣這個(gè)變化，然后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓控制系統(tǒng)，最終使輸出脈沖寬度改變，從而達(dá)到輸出穩(wěn)定電壓的目的。 PWM 脈沖寬度調(diào)制 PWM 調(diào)制方式就是控制芯片根據(jù)輸入電壓的變化，使輸出脈沖寬度發(fā)生變化的一種調(diào)制方式。 控制電路分析 在開(kāi)關(guān)電源中，控制電路的主要功能是為開(kāi)關(guān)管提供比率可調(diào)的驅(qū)動(dòng)脈沖，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。此外，設(shè) 計(jì)成 CCM 時(shí)，初級(jí)電路中的交流成分要比 DCM 低，并能減小趨膚效應(yīng)以及高頻變壓器的損耗。 通過(guò)查閱相關(guān)資料，采用 CCM 可比 DCM 減小功耗大約為 25%左右。對(duì)于給定的交流輸入范圍， RPK 值較小時(shí)對(duì)應(yīng)連續(xù)的工作模式和相對(duì)較大的初級(jí)電感量，并且初級(jí)峰值電流 PKI 和初級(jí)有效值電流 RSMI 值 較小 ,這時(shí)可選用較小功率的控制器件和較大尺寸的高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 DCM 的開(kāi)關(guān)電流則是從零開(kāi)始上升到峰值，再迅速降到零，