【正文】 損壞的電路。為了補(bǔ)償電源輸出的電壓降，直接從負(fù)載上檢測(cè)輸出電壓的方法。工作用期是從零到它開關(guān)電源設(shè)計(jì) 8 的正常工作點(diǎn)所用的時(shí)間。 快速短路保護(hù)電路；一種用于電源輸出端的保 護(hù)電路。 占空比；在高頻開關(guān)電源中，開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間和變換器的工作周期之比。現(xiàn)代的電子設(shè)備生產(chǎn)廠家一般都要滿足國(guó)際市場(chǎng)的需求，所以他們所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源必須要適應(yīng)世界范圍的交流輸入電壓，通常是交流 90— 130v 和 180 一 260v的范圍。 在圖 2— 1 中，兩種輸入交流電壓的轉(zhuǎn)換由開關(guān) S1 來(lái)完成，此外，本電路中的壓敏電阻 Rv 和可控硅 Vs 具有浪涌電流抑制、瞬間輸入電壓保護(hù)的功能。在交流電的正半周，通過(guò)二極管 VDl和電容器 c1 被充電到交流電壓的峰值。這樣，電路輸出的直流電壓應(yīng)該是電容器 c1 和 c2 上充電電壓之和．即 160V 十 160V＝ 320V。 輸入保護(hù)器件 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 10 隔離式開關(guān)電源在加電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極高的浪涌電流設(shè)計(jì)者必須在電源的輸入端采取一些限流措施，才能有效地將浪涌電流減小到允許的范圍之內(nèi)。如果不采取任何保護(hù)措施，浪涌電流可接近幾百安培。用以增加對(duì)交流線路的阻抗，把浪捅電流減小到安全值。當(dāng)輸入濾波電容充滿電后．由于雙向可控硅和電阻是并聯(lián)的，可以把電阻短路，對(duì)其進(jìn)行分流。設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真地選擇雙向可控 硅的參數(shù)，并加上足夠的散熱片，因?yàn)樵谒鼘?dǎo)通時(shí)，要流過(guò)全部的輸入電流。 熱敏電阻技術(shù)：這種方法是把 NTC(負(fù)溫度系數(shù) )的熱敏電阻串聯(lián)在交流輸入端或者串聯(lián)在經(jīng)過(guò)橋式整流后的直流線上。 在圖 2— 2 中， T 是熱敏電阻的溫度系數(shù)，用每度百分比 (％／ c)表示。這樣，由于阻值較大，它就限制了浪涌電流。由于熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，隨著電阻的加熱，其電阻值開始下降，如果熱 敏電阻選擇得合適，在負(fù)載電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其阻值應(yīng)該是最小。 輸入陽(yáng)間電壓保護(hù) 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 11 在一般情況下，交流電網(wǎng)上的電壓為 115v 或 230v 左右，但有時(shí)也會(huì)有高壓的尖峰出現(xiàn)。受嚴(yán)重的雷電影響，電網(wǎng)上的高壓尖峰可達(dá) 5kv。 由此可見，雖然電壓尖峰持續(xù)的時(shí)間很短，但是它確有足夠的 能量使開關(guān)電源的輸入濾波器、開關(guān)晶體管等造成致命的損壞。 用在這種環(huán)境中最通用的抑制干擾器件是金局氧化物壓敏電阻 (MOV)瞬態(tài)電壓抑制器。壓敏電阻起到一個(gè)可變阻抗的作用。瞬間的能量消耗在壓敏電阻上，在選擇壓敏電阻時(shí)應(yīng)按下述步驟進(jìn)行。 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 12 第 3章 隔離單端反激式變換器電路 圖 3— 1 所示的單端反激式變換器電路在其輸入和輸出回路之間缺少安全隔離措施。在電路中，它是以變壓器的形式出現(xiàn)的，但實(shí)際上它起的作用是扼流圈，所以應(yīng)該稱它為變壓器 — 扼流圈。 典型的單端隔離反激式變換器電路結(jié)構(gòu)如圖 3— 4 所示。在變壓器次級(jí)回路無(wú)電流流過(guò)，即沒有能量傳遞給負(fù)載。 圖 3— 4 隔離單端反激式變換電路及相關(guān)波形 由于隔離變壓器 T 除了具有初、次級(jí)間安全隔離的作用外，它還有變壓器和扼流圈的作用，所以在反激式變換器的輸出部分一般不需要加電感，但在實(shí)際應(yīng)用中，往往在整流開關(guān)電源設(shè)計(jì) 13 器和濾波電容之間加一個(gè)小的電感線圈，用以降低高頻開關(guān)噪聲的峰值。所使用的開關(guān)晶體管必須符合兩個(gè)條件，即在晶體管截止時(shí)，要能承受集電極尖峰電壓，在晶體管導(dǎo)通時(shí)，要能承受集電極的尖峰電流。所謂占空比指的是晶體管導(dǎo)通的時(shí)間與晶體管的一個(gè)工作周期 (導(dǎo)通時(shí)間十截止時(shí)間 )之比。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)， x 一般取 左右，這樣它就限制了集電極峰值電壓， vc《 mn＜2． 2vm。 按如下粗算考慮：交流輸入電壓 180— 260V，取 260V， 260v 乘以 1． 4(有效值 )，即是整流后的直流電壓 260 L 4＝ 354V， 360V 再乘以 2． 2 除 800V，實(shí)際取 值 M mf 等于900V 即可。 公式中， il是變壓器初級(jí)繞組的峰值電流而 n 是變壓器初級(jí)與次級(jí)間的匝數(shù)比。 略去推導(dǎo)過(guò)程，由輸出功率和輸入電壓表達(dá)的晶體管工作電流的公式為： 假定變換器的 效率 V 是 ，最大工作占空比入 f＝ 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 14 . 單端反激式變換器電路中的變壓器繞組 由于在單端反激式變換器電路中，變壓器初級(jí)繞組只在 B— H 待佐曲線 [磁滯回線 )的一個(gè)方向上被驅(qū)動(dòng)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)注意不要使其飽和，更為詳盡的分析和設(shè)計(jì)將在第五章給出。其值為 15 Ue：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。 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 15 第 4章 UC3842的原理及技術(shù)參數(shù) 原理 與特點(diǎn) UC3842 是開關(guān)電源用電流控制方式的脈寬調(diào)制集成電路。 該電路主要特點(diǎn)有： 1， 內(nèi)含欠電壓鎖定電路 2， 低起動(dòng)電流（典型值為 ） 3， 穩(wěn)定的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源 4， 大電流推挽輸出（驅(qū)動(dòng)電流達(dá) 1A） 5， 工作 頻率可到 500kHz 6， 自動(dòng)負(fù)反饋補(bǔ)償電路 7， 雙脈沖抑制 8， 較強(qiáng)的負(fù)載響應(yīng)特性 UC3842 內(nèi)部工作原理簡(jiǎn)介 圖 1 示出了 UC3842 內(nèi)部框圖和引腳圖， UC3842 采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有 8 個(gè)引腳，各腳功能如下： ① 腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性； ② 腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度； ③ 腳為電流檢測(cè)輸入端， 當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò) 1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工 作狀態(tài)； ④ 腳為定時(shí)端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定， f=(RTC T)； ⑤ 腳為公共地端； 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 16 ⑥ 腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為 50ns 驅(qū)動(dòng)能力為 177。 圖 1 UC3842 內(nèi)部原理框圖 工作描述 開關(guān)電源設(shè)計(jì) 17 UC3842A， UC3843A系列是專門設(shè)汁用于出線和直流 — 直流變換器應(yīng)用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計(jì)者提供使用最少外部元件的高性能價(jià)格比的解決方案。電容 CT由 的參考電壓通過(guò)電阻 RT充電，充至約 ,再由一個(gè)內(nèi)部的電流宿放電至 。圖 l顯示 R，與振蕩器頻率關(guān)系曲線，圖 2顯示輸出靜區(qū)時(shí)間與頻率關(guān)系曲線．它們都是在給定的 CT值時(shí)得到的。振蕩器門限是溫度補(bǔ)償?shù)?，放電電流?T=2 5℃叫被微調(diào)并確保在177。結(jié)果顯示在圖 3和圖中。這可通過(guò)將時(shí)鐘信號(hào)加到圖 2 0所示的電路 來(lái)完成。圖 21所示為多單元同步的一種方法。 誤差放大器提供一個(gè)有可訪問(wèn)反相輸入和輸出的全補(bǔ)償誤差放大器。同相輸入在內(nèi)部偏置于 2． 5V而不經(jīng)管腳引出。最大輸入偏置電流為 ，它將引起輸出電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和等效輸入分壓器源電阻的 乘積。輸出電壓因兩個(gè)二極管壓降而失調(diào) (≈ )并在連接至電流取樣比較器的反相輸入之前被三分，這將在管腳 l處于其最低狀態(tài)時(shí) (VOl)，保證在輸出 (管腳 6)不出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖。最小誤差放大器反饋電阻受限于放大器的拉電流 ()和到達(dá)比較器的 (VOH)： 電流取樣比較器和脈寬調(diào)制鎖存器 UC3842A， UC3843A作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān) 導(dǎo)通山振蕩器起始，當(dāng)峰值電感電流到達(dá)誤差放大甜輸出／補(bǔ)償 (管腳 1)建立的門限電平時(shí)中止。所用的電流取樣比較器 — 脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個(gè)單脈沖出現(xiàn)在輸出端。此電壓由電流取洋輸入 (管腳 3)監(jiān)視并與來(lái)自誤差放大器的輸出電平相比較。在這些 條件下，電流取樣比較器門限將被內(nèi)部箝位至 。使用丁兩個(gè)外部二極管來(lái)補(bǔ)償內(nèi)部二極管，以便在溫度范田內(nèi)有固定箝位電壓。通常正電流波形的前沿可以觀察到一個(gè)窄尖脈沖，當(dāng)輸出負(fù)載較輕時(shí)，它可能會(huì)引起電源不穩(wěn)定。在電流取樣輸入 端增加一個(gè) RC濾波器，使它的時(shí)間常數(shù)接近尖脈沖的持續(xù)時(shí)間，通常將消除不穩(wěn)定性 (參見圖 2 6)。正電源端 (Vcc)和參考輸出 (Vref)各由分離的比較器監(jiān)視。 Vcc比較器上下門限分別為： UCX842A 16V／ 10V， ／ 。大滯后和小啟動(dòng)電流使開關(guān)電源設(shè)計(jì) 19 得 UCX842A特別適合干需要有效的自舉啟動(dòng)技術(shù)的 離線變換器應(yīng)用中 (圖 3 3)。一個(gè) 36V的齊納二極管作為一個(gè)并聯(lián)穩(wěn)壓管，從 Vcc連接至地。最小工作電爪： UCX842A為 11V， UCX843A為 。 型值為 50ns的上升、下降時(shí)間，還附加丁一個(gè)內(nèi)部電路，使得任何時(shí)候只要欠壓鎖定有效。但不同的電壓反饋電路，其輸出電壓的穩(wěn)定精度是不同的。 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 2 所示，輸出電壓 Vo 經(jīng) R2 及 R4 分壓后作為采樣信號(hào)，輸入 UC3842 腳 2（誤差放大器的反向輸入端）。當(dāng)采樣電壓小于 時(shí)，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(hào)的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定