【正文】 簡易輔助電源。 這種設計中，低頻變壓器的體積往往選的足夠大，以滿足各種安全規(guī)范中對絕緣和漏電特性的要求。 第一種方法： 需要用穩(wěn)壓器的傳統(tǒng)的線 性電源作為輔助電源。主要用于大功率或中功率電源系統(tǒng)，比如在通訊電源、 ATX 電源中，需要電源正?；蚴⌒盘柣螂娫催h程控制的功能時，在功率主回路即使不工作時，輔助電源也要正常供電。根據(jù)輔助電源與功率主回路的關系，開關電源中的輔助電源可以分為兩大類：獨立型和非獨立型。而如果是內(nèi)部輔助電源和 功率主電路輸出共地，那么一般不需要對電壓采樣信號隔離，這時只需對驅動信號隔離。一個重要的原因就是隔離問題。功率主回路主要用來給用戶負載供電，開關電源中的輔助電源主要用于給控制電路、驅動電路或電源系統(tǒng)的監(jiān)控電路供電。上述現(xiàn)象均會造成開關電源無法正常工作，為此幾乎所有的開關電源都設置了防止流涌電流 的軟啟動電路，以保證電源正常而可靠運行。 開關電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路，在進線電源合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流，特別是大功率開關電源，采用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流急劇上升。 開關電源的控制電路有電流控制和電壓控制兩種，電流控制是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電感電流不是一個獨立變量，從而使開關變換器成為一個一階無條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，因而很容易得到大的開環(huán)增益以及小信號、大信號特性。因此，反激式變壓器開關電源要求調控占空比的誤差信號幅度比較低，誤差信號放大器的增益和動態(tài)范圍也比較小，且成本也要降低。因此，反激式變壓器開關電源的體積比其他類型的開關電源的體積要小很多。整個開關電源的性能會受到很大影響，比如輸出功率降低，損耗加大，使用壽命縮短，容易出現(xiàn)故障等等。這樣才能最大化發(fā)揮芯片的作用。因此，反激變換器是對開關電源來說非常重要 ,電力電 子技術研究人員對此進行了大量的研究。因此，要想法設法限制反激變換器功率開關電流尖峰和電壓尖峰。在反激變換器中， 變壓器 起著 電感 和變壓器的雙重作用，由于變壓器 磁芯 處于直流偏磁狀態(tài)，為防磁飽和要加入氣隙，漏感較大。 下圖是反激式變壓器開關電源的簡單工作原理圖： 圖 反激式變壓器開關電源原理圖 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 10 圖中變壓器的初級繞組與次級繞組同名端相反， inU 為輸入直流電壓，開關 S 為功率開關管， C 為輸出濾波電容， R 為負載， L1i 為初級繞組電流， L2i為次級繞組 電流；oU 和 oi為輸出電壓和電流，參考方向如圖 所示。從以上電路分析可以看出， S 導通時，次級繞 組無電流； S 截止時，次級繞組有電流，這就是 “ 反激 ” 的含義。當 S 截止時，初級感應電壓極性反向，使次級繞組感應電壓極性反轉，二極管 D 導通，儲存在變壓器中的能量傳遞給輸出電容 C，同時給負載供電，磁能轉化為電能釋放出來。所謂單 端，指變壓器磁芯僅工作在其磁滯回線的一側。下面重點分析隔離式單端反激轉換電路，電路結構圖如圖所示。通過升壓降壓變換和整流平滑濾波，最后變?yōu)橹绷麟妷夯螂娏?。在這種情況下需要使用稱為隔離變換器的變壓器進行隔離。通過適當?shù)?LC 或 RC 網(wǎng)絡可以在接收端濾除調制高頻方波，并將信號還原為模擬形式。 PWM 相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點是對噪聲抵抗能力的增強，所以某些時候我們必須以 PWM 進行通信。其工作原理如上圖 。直流供電加到負載上 的時候就是通的時候，供電被斷開的時候就是斷的時候。 PWM 信號仍然是數(shù)字的，所以不論在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么為 0，要么完全存在。通過 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 8 參數(shù)相應載荷的變化來調制晶體管基極或柵極的偏置，以此改變晶體管導通的時間，這種方式能使電源輸出電壓在外部工作條件變化時，一直保持恒定。它的原理是利用微處理器的數(shù)字輸出控制模擬 電路。 第三，緩和電網(wǎng)中的尖峰脈沖； 第四，抑制電網(wǎng)的換相缺口； 輸出整流濾波器的作用是將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時防止高頻噪聲對負載的干擾。 輸入濾波器的作用： 第一，對將要進入變頻器的電網(wǎng)中的諧波進行阻止。這些高次諧波，會通過與變頻器輸入端連接的電源線，進入到電網(wǎng)中，進而會影響到使用這一電網(wǎng)的敏感設備的正常工作。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 7 圖 開關電源的基本構成 變頻器的整流慮波電路和逆變電路，可分為晶閘管三相橋半控式整流和三相逆變電路、二極管單相橋式整流和三相逆變電路、晶閘管三相橋全控式整流和三相逆變電路、二極管三相橋式整流和三相逆變電路等 4 類。 設計師可以發(fā)揮各種類型電路的特長，設計出能滿足不同應用場合的開關穩(wěn)壓電源。 (5)電路形式較多。開關穩(wěn)壓電源沒有體積較大工頻變壓器，并且省去了很多散熱片，因為其在功率晶體管上的耗散功率大幅降低。在電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的時候，或者負載有較大的變化時，它仍然可以保證穩(wěn)定的輸出電壓，因此它的穩(wěn)壓范圍較寬、穩(wěn)壓效果比其他電源 好。 (3)穩(wěn)壓范圍寬。開關穩(wěn)壓電源的工作頻率是線性穩(wěn)壓電源的頻率的 1000 倍，這使整流后的濾波效率幾乎也提高了 1000 倍。這就使得功率晶體管的損耗較小，電源的效率可以達到 80%以 上。 開關電源的優(yōu)點： 開關電源的電路結構與線性電源相比有如下幾個優(yōu)點： (1)功耗小，效率高。 開關電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設計 成與線性調節(jié)器相同。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。 與線性電源相比， PWM 開關電源更為有效的工作過程是通過 “ 斬波 ” ，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現(xiàn)的。要加快我國開關電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術創(chuàng)新之路，走出有中國特色的產(chǎn)學研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展做出貢獻。針對開關電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉換電路技術，在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉換技術的實際應用仍存在著技術問題，故仍需在這一領域開 展大量的工作，以使得該項技術得以實用化。另外，開關電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 開關電源高頻化和小型化，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。 開關電源中應用的電力電子器件主要為二極管、 IGBT 和 MOSFET、變壓器。開關電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的 PWM 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 5 開關技術進行創(chuàng)新，實現(xiàn) ZVS、 ZCS 的軟開關技術已成為開關電源的主流技術，并大幅提高了開關電源的工作效率。由于開關電源輕、小、薄的關鍵技術是高頻化，因此國外各大開關電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化 的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（ Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關鍵技術。而電流控制雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個無條件的一階穩(wěn)定系統(tǒng) ,因此系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 c)系統(tǒng)穩(wěn)定性好。輸入電壓的變化會帶動電感電流的變化 ,電 感電流的變化立即被電流控制回路感應而被抑制 ,不需要類似電壓控制調節(jié)的復雜過程，所以響應快。由于電壓誤差放大器可專門用于控制占空比 ,可以很快適應負載變化造成的輸出電壓的變化 ,因此可以顯著改善負載調整率。該信號與經(jīng)電阻采樣反映電流變化的信號 Us 進行比較 ,輸出一個占空比可調節(jié)的 PWM 脈沖信號 ,從而使得輸出的電壓信號 V0 保持恒定。 圖 電流型 PWM 控制系統(tǒng)框圖 該系統(tǒng)采用電流電 壓雙閉環(huán)串級控制結構 ,內(nèi)環(huán)是電流環(huán) ,外環(huán)是電壓環(huán)。 下圖是三相電壓型 PWM 整流器。電壓型 PWM 整流器（ Voltage Source Rectifier,簡稱 VSR）最顯著的拓撲結構特征就是直流側采用電容進行直流儲能，從而使直流側呈低阻抗的電壓源特性。 脈寬調制 PWM 即要求逆變電路輸入直流電壓的有效值是不能控制的，也就是整流電路應為二極管控橋路，而逆變電路通過控制全控元件的開關頻率和開關時間的長短，用來改變其輸出電壓變頻和輸出脈沖占空比，因此 實現(xiàn)頻率和電壓值配合改變目的。治理這種電網(wǎng) “ 污染 ” 最根本的措施就是將 PWM 技術引入整流器的控制，實現(xiàn)網(wǎng)側電流正弦化，且運行于單位功率因數(shù)。二極管整流的主要缺點是：產(chǎn)生諧波和不可控制性。 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 3 變頻器輸出電壓調制和 PWM 技術 整流是變頻器的重要組成部分，它可以通過整流器把工頻交流電轉換成直流電。 （ 4）速度檢測電路 :以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器 (tg、 plg 等 )的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉。 （ 3）驅動電路：驅動主電路器件的電路。 （ 1）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。以電壓型 pwm 逆變器為例示出開關時間和電壓波形。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 （ 2）平波回路 在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。 （ 1）整流器 最近大量使用的是二極管的 變流器，它把工頻電源變換為直流電源。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 并且，用戶只要設定數(shù)據(jù)組編碼，而不必逐項設置，變頻器會將運行參數(shù)自動調整到最佳狀態(tài)。比如速度級鏈、電流平衡、速度跟隨、變頻器功能設置軟件、 PID 控制軟件、通訊軟件等?？梢蕴峁┒喾N不同而且兼容的通信接口，支持多種要求的通信協(xié)議，而且可由個人計算機向變頻器內(nèi)輸入命令和設定功能等等用途。 富士、三菱、西門子、日立、 VACON 等品牌的變頻器，均可通過不同的選件支持不同類型的現(xiàn)場總線。例如集成化和系統(tǒng)化。 新型變頻器為了實現(xiàn)靜音化，在方式上采用高頻載波方式的正弦波 SPWM 調制，還在其輸入側附加交流電抗器，而在逆變電路中則采取 PWM 控制技術，以改善輸入電流的波形和降低電網(wǎng)的諧波。 隨著電力電子技術、微機技術和自動控制原理的不斷發(fā)展，變頻器作為一種智能調速電源，其功能和結構也在不斷地發(fā)展更新。 15V/200mA； 5V/1A) to isolate the output power. Design of the system should ply with the regulations of the industry. Keywords: UC3844， Switching Power Supply， The flyback converter 基于 UC3844 變頻器輔助電源的研究設計 1 第 1 章 緒論 變頻器的發(fā)展 變頻器經(jīng)過逐年的飛速發(fā)展，如今已應用于多種設備和多種行業(yè) ,并且逐漸作為當今電能節(jié)省、改善工藝流程、改良傳統(tǒng)型工業(yè)、提高生產(chǎn)自動化水平、提高工業(yè)產(chǎn)品的質量和改善環(huán)境的主要技術之一。設計完成的該系統(tǒng)應符合各項行業(yè)規(guī)定。要求基于 UC3844 專用 PWM 發(fā)生芯片，采用反激變換器結構的高壓直流（ DC 350V700V）輸入多路（ 5 路： 24V/200mA； 177。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅動功率 MOSFET 的理想器件。 UC3844 是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應用而設計，為設計人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新。 TL431 ................................................................................................................ 16 開關功率管的選擇 ........................................................................................... 18 變壓器設計 ................................................................................................................ 18 計算一次繞組參數(shù) ........................................................................................... 19 計算磁芯參數(shù) .......................................................................................