【正文】 初級線徑大小為 : IS j? ； 4**Irmsd j?? （ 311） 其中， j 是導線的電流密度，大小為 2A/mm^2； 將值代入公式可得： d=； 根據(jù)一二次側電流關系式子： * NpIsp Ip Ns? （ 312） Np=50， Ns=10；將數(shù)據(jù)代入公式可得： Isp=10A. 根據(jù)公式： ? ? 2* 1 m a x 13KrpI s r m s I s p D K r p??? ? ? ????? （ 313） 可得二次電流有效值 :Isrms=。 又有 4**Irmsd j??得： d=。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可得： 原邊繞組 N1 用 線徑繞 50 匝； 輸出繞組 N2 用 線徑雙線，并繞 10 匝； 反饋繞組 N3 用 線徑繞 9 匝。 輸出整 流濾波電路設計 輸出整流濾波電路見圖 33 所示： 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 18 圖 33 整流濾波電路 開關變壓器次級輸出的低壓脈沖經(jīng)過 D D4 整流，得到脈動直流電，經(jīng) C13， C14 電容濾波，輸出穩(wěn)定的復合要求的直流電源給負載。 有根據(jù)輸出電流 5A 的要求，此次選擇肖特基二極管 MBR745，相關參數(shù)如下表 32 所示： 二極管型號 反向電壓值 工作電流 制造廠家 MBR745 45V MOTOROLA 表 32 肖特基二極管參數(shù)表 控制電路分析設計 此次設計控制芯片采用功能完善的單端輸出驅動集成電路 UC3842 芯 片，其特點是除內(nèi)部 PWM 系統(tǒng)外，還設有多路保護輸入和穩(wěn)定的基準電壓發(fā)生器，同時還具有小電流啟動功能，性能可靠，目前廣泛被各種普通電源采用，還被用于有源因數(shù)改善電路和高壓升壓式開關電源中。 （ 1） UC3842 的介紹 UC3842 是美國 Unitrode 公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調制器芯片。 UC3842 為 8 腳雙列直插式封裝，主要由 基準電壓源、用來精確地控制占空比調定的振蕩器、降壓器、電流測定比較器、 PWM 鎖存器、高增益 E/A 誤差放大器和適用于驅動功率 MOSFET 的大電流推 挽輸出電路等構成。端 1 為 COMP 端；端 2 為反饋端；端 3 為電流測定端；端 4 接 Rt 、 Ct 確定鋸齒波頻率；端 5 接地；端 6 為推挽輸出端，有拉、灌電流的能力；端 7 為集成塊工作電源電壓端，可以工作在 8 ～ 40V ；河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 19 端 8 為內(nèi)部供外用的基準電壓 5V，帶載能力 50mA 。 其內(nèi)部原理結構如圖 34： 圖 34 UC3842 內(nèi)部原理結構 其引腳介紹如下： 1 腳為內(nèi)部誤差放大器輸出端，外接阻容元件可改善誤差放大器的增益和頻率特性； 2 腳為誤差放大器的取樣電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的 基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，而控制脈沖寬度； 3 腳為 PWM 比較器的另一輸入端，當檢測電壓超過 lV 時停止脈沖輸出使電源處于間歇工作狀態(tài)； 4 腳為定時電容 CT 端，內(nèi)部振蕩器工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，頻率為： f=／ (RT CT) ； 5 腳為接地端。 6 腳為推挽輸出端 ，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為 50ns 驅動能力為177。 lA； 7 腳為啟動 /工作電壓輸入端腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為 15mW 。 8 腳為內(nèi)部 5V 基準電壓輸出端，有 50mA 的 負載能力。 （ 2） UC3842 特點介紹 UC3842 在設計中的電路圖如圖 35 所示： 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 20 圖 35 UC3842 應用電路 1．采用單端圖騰柱式 PWM 脈沖輸出，輸出驅動電流為177。 200mA，峰值可達177。 1A。 2．啟動電壓大于 16 V，啟動電流僅 1mA 即可進入工作狀態(tài)。處于正常工作狀態(tài)時，工作電壓在 10～ 34 V 之間，負載電流為 15 mA。超出此限制，開關電源呈欠電壓或過電壓保護狀態(tài)，無驅動脈沖輸出。 3. 內(nèi)設 5V(50mA)基準電壓源，經(jīng) 2 ∶ 1 分壓后作為取樣基準電壓。 4．輸出電流為 200 mA，峰值為 1A，既可驅動雙極型三極管也可驅動 MOSFET 管。若驅動雙極型三極管，應加入開關管截止加速 RC 電路，同時將內(nèi)部振蕩器的頻率限制在 40 kHz 以下。若驅動 MOSFET 管，振蕩頻率由外接 RC 電路設定，工作頻率最高可達 500 kHz。 5．內(nèi)設過流保護輸入 (3 腳 )和誤差放大輸入 (1 腳 )兩個 PWM 控制端。誤差放大器輸入構成主 PWM 控制系統(tǒng)，可使負載變動在 30％～ 100 ％時輸出負載調整率在 8 ％以下，負載變動在 70％～ 100 ％時負載調整率在 3％以下。 6．過流檢測輸入端可對每個脈 沖進行控制，直接控制每個周期的脈寬，使輸出電壓調整率達到 % /V 。如果 3 腳電壓大于 1 V 或 1 腳電壓小于 1 V， PWM 比較器輸出高電平使鎖存器復位，直到下一個脈沖到來時才重新置位。利用 1 腳和 3 腳的電平關系，在外電路控制鎖存器的開 /閉，使鎖存器每個周期只輸出一次觸發(fā)脈沖。因此，電路的抗干擾性極強，開關管不會誤觸發(fā)，提高了可靠性。 7．內(nèi)部振蕩器的頻率由 4 腳外接電阻與 8 腳外接電容設定。集成電路內(nèi)部基準電壓通過 4 腳引入外同步。 4 腳和 8 腳外接 RT、 CT 構成定時電路， CT 的充電與放電過程構成一個振蕩周 期，其振蕩頻率可由下式近似得出： 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 21 *f RC? 反饋電路及保護電路的設計 反饋電路的設計 （ 1）電壓反饋電路如圖 36 所示： 圖 36 電壓反饋電路 上圖中， out 端是輸出電壓 24v 端，輸出電壓通過集成穩(wěn)壓器 TL431 和光電耦合器反饋到 UC3842 的 1 腳，調節(jié) R R11 的分壓比可設定和調節(jié)輸出電壓，達到較高的穩(wěn)壓精度。如果輸出電壓 Uo 升高，集成穩(wěn)壓器 TL431 的陰極到陽極的電流增大，使光電耦合器輸出的三極管電流增大，即 UC3842 的 2 腳 電壓升高， UC3842 的輸出脈寬相應變窄，輸出電壓 Uo 減小。同樣如果輸出電壓 Uo 減小，可通過反饋調節(jié)使之升高。 1. TL431 介紹 TL431 是由德州儀器公司（ TI ）生產(chǎn)的一個具有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設置到從 Verf（ ）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動態(tài)阻抗為 ，在很多應用中用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路，可調壓電源，開關電源等。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 22 TL431 工作原理： 首先， Vout 通過 R 會給 TL431 提供一電流 Ika1mA，使得 TL431 工作起來，當 TL431工作了以后，內(nèi)部就會產(chǎn)生一個 的基準電壓，這樣 R10 和 R11 產(chǎn)生的分壓就會和這個基準比較，而它兩的比較直接影響了 Ika 的大小，譬如輸出建立過程，輸出剛開始沒有，所以輸出為低電平，這樣 Ika 就很小，可以認為為零，而此時， R10， R11 和限流電阻開始分壓，一旦 R11 處的分壓大于 ，這樣 Ika 就會變大，這樣 R R11 上的電流就會變小，從而得到的 Vo 就會降低，如果 R11 的分壓一旦低于 ， Ika 又會減小，這樣流過 R10， R11 支路的電流增加，從而達 到穩(wěn)定電壓的目的。在此次設計電路中，若是 Ika 變大，則光耦就會導通，反饋至控制芯片 UC3842 上面，使得 UC3842 輸出端 PWM的占空比減小，輸出電壓減小， R11 的分壓就會減小， Ika 輸出電流減小，光耦反饋至主控芯片，從而形成反饋。 2 . PC817 介紹 PC817 是日本夏普的一款電子元器件的光電耦合器，廣泛用在 電腦終端機 ，可控硅系統(tǒng)設備，測量儀器，影印機，自動售票，家用電器，如風扇，加熱器等電路之 間的信號傳輸，使之前端與負載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，簡化電路設計。內(nèi)部連接圖見 37 圖如下： 圖 37 PC817 光耦電路內(nèi)部結構圖 耦合器以光為媒介傳輸電信號，它對輸入、輸出電信號有良好的 隔離作用 ，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器 一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及 信號放大 。輸入的電信號驅動 發(fā)光二極管 （ LED），使之發(fā)出一定 波長 的光，被光探測器接收而產(chǎn)生 光電流 ，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電 — 光 — 電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 23 光耦合器輸入輸出間互相隔離，電 信號 傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離 元件 可以大大提高 信噪比。在 計算機 數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口 器件 ，可以大大提高計算機工作的可靠性。 （ 2） 電流反饋電路的介紹 電流反饋保護電路圖見圖 38 所示： 圖 38 電流反饋保護電路 圖中， MOS 管極電流通過 R7 反饋到 3842 的 3 腳，當峰值電流超過設定值時， ISEN 腳電壓會導致芯片內(nèi)部電流比較器翻轉 ， 3842 調節(jié)輸出占空比， MOSFET 電流下降，如檢測到過流電壓遠超過預設值，將會關閉輸出脈沖，系統(tǒng)關閉，系統(tǒng)自動進入間歇啟動階段，短路故障排除后，電流恢復正常，系統(tǒng)恢復輸出。 其中，電阻 R7 的取之大小根據(jù)： 3*1 2 * min* max*PnIp UD ?? 又：7 1UrR Ip?；其中， Ur=，是 ISEN 的內(nèi)部比較電壓， Umin=120v，代入可得， R7=Ω，這里選擇大功率電阻，功率為 1w。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 24 保護電路的設計 由于在設計過程中，由于在主控 芯片 UC3842 的電流、電壓反饋不太穩(wěn)定，因為電阻電壓都是通過計算得來的，沒有仿真等測試，在實際過程中，電路的安全性是電路設計過程中最基本的原則，所以加上了測試部分，即：用單片機檢測 R7 兩端的電阻電壓，當電阻電壓大于 1v 時，就啟動報警程，其中 AD 芯片選擇 AD0809，下面對芯片和相關電路介紹。 （ 1） AT89s52 的單片機介紹 單片機原理圖見圖 39 所示： 圖 39 單片機原理圖 51 單片機是對所有兼容 Intel 8031 指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是 Intel 的 8031 單片機，后來隨著 Flash rom 技術的發(fā)展， 8031 單片機取得了長足的進展，成為應用最廣泛的 8 位單片機之一，其代表型號是 ATMEL 公司的 AT89 系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有 51 系列的兼容機型推出，今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器 /河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 25 計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 （ 2）單片機電源電路設計 電源設計電路見圖 310 圖 310 單片機電源電路 其中， OUT 端是 24v 電壓輸出端， 7805 輸入電壓耐壓值是 36v，輸出 5v 電壓，供保護電路供電。 （ 3）單片機晶振及復位電路 晶振及復位電路見圖 311 圖 311 晶振電路（左） 復位電路（右圖） 單片機工作時，是一條一條地從