【正文】 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(fù)時(shí)間短，不僅可以降低損耗，并且可以減小噪聲干擾。 對(duì)于反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： ? ? outinhpsr 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(jí)濾波電容的選擇由下式確定： )(m i nout )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(jì)的最小占空比（估計(jì)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(fù)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(dǎo)通與截止?fàn)顟B(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?zhàn)?壓 器 初級(jí) 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(shè)計(jì) 22 UC3844 的 8 腳的 +5V 基準(zhǔn)電壓經(jīng)過(guò) 14R 給 27C 充電， 27C 再經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部電路 放 電 ， 于 是 在 第 4 腳 就 得 到 鋸 齒 波 電 壓 ， 其 頻 率 為 開(kāi) 關(guān) 頻 率kHzCRf 2714 ?? ，取 14R = ?k10 則 FC ? ? 。 6R 為 MOSFET 的柵極驅(qū)動(dòng)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(cè)需要一個(gè)誤差放大器，本設(shè)計(jì)采用 TL431 構(gòu)成誤差放大器。若只對(duì)一路輸出進(jìn)行反饋，則當(dāng)未檢測(cè)輸出端負(fù)載變化時(shí)，被檢測(cè)的輸出端電壓波動(dòng)很小，但未檢測(cè)的輸出端電壓的變化并不能完全通過(guò)變壓器 耦合到反饋端，因此不能對(duì)其有效調(diào)節(jié)，導(dǎo)致其他輸出端電壓波動(dòng)較大。每個(gè)輸出端被檢測(cè)的電流百分比，即表示了該輸出端被調(diào)節(jié)的程度。取 R10 為 1%精度的電阻，其值為 ?k ，則實(shí)際檢測(cè)電流為 Is=?k =。隨著 UC3844 的啟動(dòng)， 1R 的工作也就基本結(jié)束， 7 腳電壓可以小于 16V，余下的任務(wù)交給輸出繞組 Ns12V，由輸出繞 組 Ns12V 來(lái)為 UC3844 供電，由于UC3844 穩(wěn)定工作后。 1R 阻值的計(jì)算：穩(wěn)壓管 IN4746的穩(wěn)定電流為 UC3844的啟動(dòng)電流小于 1mA，按 1mA 計(jì)算，則 ??? ??? ?? kmAmA VVII VVR Ds tar t Din 18262( m in)1 1( m in)1 （ 314） 輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì) 電路原理圖 對(duì)于市電供電的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì)是必須的，但是相對(duì)于其他電路部分，輸入整流電路的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，但其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)于電源的可靠性和對(duì)電網(wǎng)的影響也有較大的影響。許多交流輸入的場(chǎng)合有些電源還帶有 PFC 功率因數(shù)校正電路，以減小電源對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的影響。 共模扼流圈 L，對(duì)共模信號(hào)呈現(xiàn)很大的阻抗，他通常由線圈繞在高磁導(dǎo)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(dǎo)噪聲，一般 VD VD3 采用快恢復(fù)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(yàn)公式： 在 AC85~265V 輸入時(shí)，一般（ 2~3） F? /W。 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的保護(hù)電路包括過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠壓鎖定、尖峰沖擊電壓保護(hù)等。 1．輸入保護(hù) 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(biāo)稱(chēng)阻值為 10? ，額定電流為 1A。其特點(diǎn)是，工作電壓寬，耐沖擊電流能力強(qiáng)，漏電流小，電阻溫度系數(shù)低，價(jià)格低廉，體積小。這里選取 MY31270/3，標(biāo)稱(chēng)值 220V。短路現(xiàn)象消失后，電源自動(dòng)恢復(fù)正常工作。 MOSFET 尖峰電壓沖擊保護(hù) 由于場(chǎng)效應(yīng)管在由飽和導(dǎo)通進(jìn)入截止的瞬間，急劇變化的漏極電流會(huì)在高頻變壓器初級(jí)繞組上感應(yīng)出反向電動(dòng)勢(shì)，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(dá)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(shè)計(jì)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(guò)程總結(jié) 電路的啟動(dòng)過(guò)程 交流市電經(jīng)過(guò)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(jí)繞組 Np 直接加到 MOSFET 的漏極；另一路經(jīng)啟動(dòng)電阻 1R 向 C8 充電，為 UC3844提供啟動(dòng)電壓，加到控制芯片 UC3844 的第 7 腳，當(dāng) 1C 的充電值達(dá)到 16V 時(shí)，第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 控制芯片啟動(dòng)工作，此過(guò)程稱(chēng)為電源的“軟啟動(dòng)”。其中， 8 腳產(chǎn)生的 5V基準(zhǔn)電壓通過(guò) 14R 對(duì) 27C 進(jìn)行充電，在第 4 腳上形成鋸齒波電壓信號(hào)，其頻率就是電源的工作頻率。 [21] 開(kāi)關(guān)電源儲(chǔ)能過(guò) 程 當(dāng) MOSFET 導(dǎo)通以后，直流電壓經(jīng)高頻變壓器的初級(jí)繞組、 MOSFET 的漏極源極、電流檢測(cè)電阻 5R 、地電流回路，在初級(jí)繞組上產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)同名端的定義，變壓器次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為負(fù)，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(chǔ)存在初級(jí)繞組之中，這樣便完成了儲(chǔ)能過(guò)程。這時(shí)，變壓器初級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓變?yōu)橄抡县?fù)，次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為正向電壓，輸出整流二極管導(dǎo)通，初級(jí)繞組將存儲(chǔ)的能量釋放，傳遞到次級(jí)繞組中，經(jīng)整流濾波電路，得到需要的輸出電壓。 開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓過(guò)程 一路 +5V、 +12V、 +24V 輸出電壓經(jīng) 11R 、 12R 、 13R 分壓后與 TL431 的基準(zhǔn)電壓值 進(jìn)行比較，與輸出電壓的變化產(chǎn)生誤差電壓，并通過(guò)光耦 PC817 把誤差傳遞給 UC3844， 由 UC3844 控制 MOSFET 的占空比以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓下降時(shí)，上述控制過(guò)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(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出電壓保護(hù)與調(diào)節(jié)。由UC3844 構(gòu)成的開(kāi)關(guān)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(diào)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(fù)載。由于高頻變壓器的設(shè)計(jì)是比較困難的，因此可以采用多個(gè)變壓器分擔(dān)不同輸出，將功率進(jìn)行合理的分配。 參考文獻(xiàn) 29 參考文獻(xiàn) [1] 蔡宣三，開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展軌跡，電子產(chǎn)品世界， 2021， 4： 42~43 [2] 徐九玲，謝運(yùn)詳，彭軍，開(kāi)關(guān)電源的新技術(shù)與發(fā)展前景，電氣時(shí)代， 2021，6： 52~55 [3] 張占松，蔡宣三，開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)，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(xué)出版社，2021， 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. [8] 周志敏，周紀(jì)海，開(kāi)關(guān)電源實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，北京：人民郵電出版社，2021： 447~509 [9] 李京民，王柏盛，開(kāi)關(guān)電源中開(kāi)關(guān)變壓器的設(shè)計(jì)，河北煤炭建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 1995， 2： 26~31 [10] 張占松，開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社， 2021， 1： 233~241 [11] 王京梅，蘭中文，余忠，王豪才，高頻開(kāi)關(guān)電源變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021， 4： 362~365 [12] . Comparative assessment between linear and switching power supply sinportable electronic devices， IEEE International Symposium， Electromagic Compatibility， 2021， 2： 839~843 [13] 王兆安，黃俊，電力電子技術(shù)第 4 版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021， 1：43~111 [14] Marty Brown，開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 129~133 [15] 楊旭，裴云慶，王兆安，開(kāi)關(guān)電源技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021； 1~10，221~224 [16] 何希才，新型開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用，科學(xué)出版社， 2021： 76~79 [17] 趙效敏，開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，上海：上海科學(xué)普及出版社， 1995，169~222 參考文獻(xiàn) 30 [18] , , , Soft Switching ForwardFlyback Converter with One Magic Component and Current Doubler Rectification Circuit, IEEE IECON, 2021, 12(22):1161~2021 [19] 王守三， PCB 的電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)、技巧和工藝，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021， 85~90 [20] 楊成明，車(chē)載逆變電源的研究與設(shè)計(jì)： [碩士學(xué)位論文 ]，大連，大連海事大學(xué)， 20~39 [21] , , , Saturabler reactor assisted softswitch technique in PWM DCDC converter,IEEE :93~100 致 謝 31 致 謝 在這里首先 感謝母校對(duì)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)給予的支持和幫助，還要感謝 大學(xué)期間 里所有任課老師對(duì)我的栽培，尤其感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師 孫凱 老師 ，其淵博的學(xué)識(shí)，深邃的思想和 扎實(shí)的理論功底、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 ，孫老師悉心指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我提出的問(wèn)題耐心解答，在 孫 老師的幫助下，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成，在這里對(duì) 孫 老師表示由衷的感謝。 希望在以后的日子里母校蒸蒸日上，祝愿老師和同學(xué)們，工作順利，身體健康。再次向曾鼓勵(lì)、支持與幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝