【正文】 輸出整流電路原理圖如圖所示 第三章 系統(tǒng)設計 20 + 5 VG N DC 1 3 C 1 4D 5L 2 圖 37 輸出整流電路 輸出整流管宜采用正向壓降小的肖特基二極管，這樣可以減少損耗，其反向恢復時間短，不僅可以降低損耗，并且可以減小噪聲干擾。 對于反激式拓撲結構： ? ? o u tin hpsr VVNNV ?? DC ? 5V： ? ? Voin hpVsVr VVNNV 555 ?? =15V ，采用 2GWJ42 DC ? 12V： ? ? Voin hpVsVr VVNNV 121212 ?? =35V，采用 2GWJ42 DC+24V： ? ? Voin hpVsVr VVNNV 242424 ?? =66V，采用 HRP34 第一級濾波電容的選擇由下式確定： )(mino u t )1(CpkpkoutfV DI??? （ 37） 其中： outI 是輸出端的額定電流，單位為 A； minD 是在高輸入電壓和輕載下所估計的最小占空比（估計值為 是比較合適的）； )( pkpkV ? 是最大的輸出電壓紋波峰峰值，單位為 mV。通常濾波電感可以選擇 H，輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負載電流的變化，在這里可以選擇 100μ F。為了完成此功能，功率 MOSFET 需要工作在導通與截止狀態(tài)，這樣可降低功率器件損耗。 功率 MOSFET 控制電路及其參 數(shù)選擇 C 8C 9C 1 0C 1 1C 1 2R 4R 5R 6R 7D 1 4D 1 5U C 3 8 4 412345678+12V反 饋變 壓 器 初級 繞 組R 1 4C 2 7R 3 圖 38 控制電路及 MOSFET 電路圖 第三章 系統(tǒng)設計 22 UC3844 的 8 腳的 +5V 基準電壓經(jīng)過 14R 給 27C 充電， 27C 再經(jīng)過芯片內部電路 放 電 ， 于 是 在 第 4 腳 就 得 到 鋸 齒 波 電 壓 ， 其 頻 率 為 開 關 頻 率kHzCRf 2714 ?? ，取 14R = ?k10 則 FC ? ? 。 6R 為 MOSFET 的柵極驅動電阻，一般取 10Ω ~20Ω，這里選用 15Ω 。為了減小光耦合器的漂移，二次側需要一個誤差放大器，本設計采用 TL431 構成誤差放大器。若只對一路輸出進行反饋，則當未檢測輸出端負載變化時，被檢測的輸出端電壓波動很小，但未檢測的輸出端電壓的變化并不能完全通過變壓器耦合到反饋端，因此不能對其有效調節(jié)，導致其他輸出端電壓波動較大。每個輸出端被檢測的電流百分比，即表示了該輸出端被調節(jié)的程度。取 R10 為 1%精度的電阻，其值為 ?k ，則實際檢測電流為 Is=?k =。隨著 UC3844 的啟動， 1R 的工作也就基本結束， 7 腳電壓可以小于 16V，余下的任務交給輸出繞組 Ns12V，由輸出繞組 Ns12V 來為 UC3844 供電，由于UC3844 穩(wěn)定工作后。 1R 阻值的計算：穩(wěn)壓管 IN4746的穩(wěn)定電流為 UC3844的啟動電流小于 1mA，按 1mA 計算，則 ??? ??? ?? kmAmA VVII VVR Ds t a r t Din 18262( m i n )1 1( m i n )1 （ 314） 輸入整流濾波電路的設計 電路原理圖 對于市電供電的開關穩(wěn)壓電源，輸入整流濾波電路的設計是必須的，但是相對于其他電路部分，輸入整流電路的設計相對簡單，但其設計的好壞對于電源 的可靠性和對電網(wǎng)的影響也有較大的影響。許多交流輸入的場合有些電源還帶有 PFC 功率因數(shù)校正電路，以減小電源對電網(wǎng)供電質量的影響。 共模扼流圈 L，對共模信號呈現(xiàn)很大的阻抗，他通常由線圈繞在高磁導率、低損耗的鐵氧體磁環(huán)上制作完成的。 額定電流 I/A 1 3 6 10 12 15 電 感 量 范 圍/mH 8~12 2~4 ~ ~ ~ ~ L 典型值 /mH 8 這里選擇 L 值為 8mH。一般采用陶瓷電容，電容量在 2200~4200pF 之間。 為了降低 500kHz 以下的傳導噪聲，一般 VD VD3 采用快恢復二極管，這里取 FR156， VD VD4 取 1N4007. 輸入濾波電容 C5 的選取可以根據(jù)經(jīng)驗公式： 在 AC85~265V 輸入時，一般（ 2~3） F? /W。 保護電路的設計 系統(tǒng)的保護電路包括過電流保護、過電壓保護、欠壓鎖定、尖峰沖擊電壓保護等。 1．輸入保護 a．一般在輸入端加熔絲管，這里用 2A 的熔絲管較為合理。其特性為其阻值隨溫度升高而降低。這里選擇 8101NTCR，標稱阻值為 10? ，額定電流為 1A。其特點是，工作電壓寬，耐沖擊電流能力強，漏電流小，電阻溫度系數(shù)低，價格低廉，體積小。這里選取 MY31270/3，標稱值 220V。短路現(xiàn)象消失后，電源自動恢復正常工作。 MOSFET 尖峰電壓沖擊保護 由于場 效應管在由飽和導通進入截止的瞬間，急劇變化的漏極電流會在高頻變壓器初級繞組上感應出反向電動勢，加上變壓器漏感產(chǎn)生的浪涌尖脈沖直接加在 MOSFET 漏極，其峰值可達到直流輸入電壓的數(shù)倍，它們與直流輸入電壓疊加， MOSFET 很容易因此擊穿。本設計中 2R ， 7C ， 12D 和 3R ， 9C ， 14D 共同組成了尖峰電壓鉗位電路。 [17][18] 電路工作過程總結 電路的啟動過程 交流市電經(jīng)過整流電路得到的直流電壓分成兩路：一路經(jīng)高頻變壓器初級繞組 Np 直接加到 MOSFET 的漏極；另一路經(jīng)啟動電阻 1R 向 C8 充電，為 UC3844提供啟動電壓，加到控制芯片 UC3844 的第 7 腳，當 1C 的充電值達到 16V 時，第三章 系統(tǒng)設計 27 控制芯片啟動工作，此過程稱為電源的“軟啟動”。其中， 8 腳產(chǎn)生的 5V基準電壓通過 14R 對 27C 進行充電，在第 4 腳上形成鋸齒波電壓信號，其頻率就是電源的工作頻率。 [21] 開關電源儲能過程 當 MOSFET 導通以后，直流電壓經(jīng)高頻變壓器的初級繞組、 MOSFET 的漏極源極、電流檢測電阻 5R 、地電流回路，在初級繞組上產(chǎn)生上正下負的感應電動勢，根據(jù)同名端的定義，變壓器次級繞組產(chǎn)生的 感應電動勢均為負，輸出整流二極管均反偏截止，高頻變壓器將電能以磁能的形式儲存在初級繞組之中，這樣便完成了儲能過程。這時，變壓器初級繞組產(chǎn)生的感應電壓變?yōu)橄抡县?，次級繞組產(chǎn)生的感應電壓為正向電壓，輸出整流二極管導通，初級繞組將存儲的能量釋放，傳遞到次級繞組中，經(jīng)整流濾波電路，得到需要的輸出電壓。 開關電源穩(wěn)壓過程 一路 +5V、 +12V、 +24V 輸出電壓經(jīng) 11R 、 12R 、 13R 分壓后與 TL431 的基準電壓值 進行比較，與輸出電壓的變化產(chǎn)生誤差電壓，并通過光耦 PC817 把誤差傳遞給 UC3844，由 UC3844 控制 MOSFET 的占空比以實現(xiàn)穩(wěn)壓。當開關電源輸出的電壓下降時，上述控制過程正好相反。 采用 UC3844作為控制芯片，充分使用了 UC3844電壓電流雙閉環(huán)反饋功能，實現(xiàn)了對輸出電壓保護與調節(jié)。由UC3844 構成的開關電源控制性能好，功能完善，可靠性高。 電壓采樣及反饋電路由 光電耦合器 PC81三端可調穩(wěn)壓管 TL431 組成 。并采用多路反饋，控制更加有效，可以適用于各種負載。由于高頻變壓器的設計是比較困難的，因此可以采用多個變壓器分擔不同輸出，將功率 進行合理的分配。 參考文獻 29 參考文獻 [1] 蔡宣三，開關電源的發(fā)展軌跡，電子產(chǎn)品世界， 2020， 4： 42~43 [2] 徐九玲，謝運詳，彭軍，開關電源的新技術與發(fā)展前景，電氣時代， 2020，6： 52~55 [3] 張占松，蔡宣三，開關電源的原理與設計，北京：電子工業(yè)出版社， 1998，78~112 [4] 楊蔭福，段善旭，朝澤云，電力電子裝置及系統(tǒng)，北京：清華大學出版社，2020， 25~43 [5] ST Datasheet of high performance current mode PWM controller UC3842B/3B/4B/5B， March 1999： l~15 [6] Anon． TL431， A， B Series． MOTOROLA 公司資料： TL431， A， B Series [7] Anon． High Density Mounting Type Photo coupler． SHARP 公司資料： PC817 Series. 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