開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源是實(shí)現(xiàn)電能變換和功率傳遞的主要設(shè)備。在信息時(shí)代，農(nóng)業(yè)、能源、交通運(yùn)輸、通信等領(lǐng)域迅猛發(fā)展，對(duì)電源產(chǎn)業(yè)提出個(gè)更多、更高的要求，如節(jié)能、節(jié)材、減重、環(huán)保、安全、可靠等。這就迫使電源工作者不斷的探索尋求各種鄉(xiāng)關(guān)技術(shù)，做出最好的電源產(chǎn)品，以滿足各行各業(yè)的要求。開(kāi)關(guān)電源是一種新型的電源設(shè)備，較之于傳統(tǒng)的線性電源，其技術(shù)含量高、

2、耗能低、使用方便，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　本文在介紹了開(kāi)關(guān)電源的各種工作方式、其優(yōu)劣勢(shì)、設(shè)計(jì)方法及未來(lái)發(fā)展方向等的基礎(chǔ)上，對(duì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)分為三個(gè)模塊進(jìn)行，分別為輔助電源模塊、PWM控制模塊、升壓電路部分，其中PWM控制電路為電源設(shè)計(jì)的核心。確定電路設(shè)計(jì)方案后，使用Multisim 10對(duì)電路進(jìn)行仿真，并對(duì)電路的參數(shù)進(jìn)行配比，盡量使電路的參數(shù)達(dá)到最佳、使輸出電壓趨于穩(wěn)定，從而達(dá)到

3、設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源，穩(wěn)壓，脈寬調(diào)制，功率</p><p><b>　　ABSTRACAT</b></p><p>　　Power is to achieve power conversion and power transmission major equipment. In the information a

4、ge, agriculture, energy, transportation, communications and other areas Power of the source industry make a greater and higher requirements，such as energy, materials, weight reduction, environmental protection, safety an

5、d reliability. This has forced the power workers have been exploring the technology for a variety of rural customs, the power to make the best products to meet the requirements of all</p><p>　　This paper des

6、cribes the various switching power supply works, its advantages and disadvantages, design and direction of future development, based on the design of the switching power supply. Design is divided into three modules, name

7、ly, auxiliary power module, PWM control module, boost circuit part, which PWM control circuit for the power supply design of the core. Determine the circuit design, the use of Multisim 10 simulate the circuit, and the ra

8、tio of the circuit parameters, circuit paramet</p><p>　　KEY WORDS: Switching Power Supply，Stabilivolt，PWM，power，</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介6</p>&

9、lt;p>　　1.1 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展背景6</p><p>　　1.2 開(kāi)關(guān)電源的基本原理與組成特點(diǎn)6</p><p>　　1.2.1 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理6</p><p>　　1.2.2 開(kāi)關(guān)電源的基本原理7</p><p>　　1.2.3 開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)8</p><p>　　1.

10、3 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的發(fā)展8</p><p>　　1.3.1 國(guó)際發(fā)展史狀況8</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況10</p><p>　　1.4 開(kāi)關(guān)電源的分類10</p><p>　　1.5 穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)13</p><p>　　1.6 開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)與基本設(shè)計(jì)要求15&

11、lt;/p><p>　　第二章 開(kāi)關(guān)變換電路17</p><p>　　2.1 濾波電路17</p><p>　　2.2 反饋電路17</p><p>　　2.2.1 電流反饋電路17</p><p>　　2.2.2 電壓反饋電路18</p><p>　　2.3 電壓保護(hù)電路1

12、8</p><p>　　第三章 UC384220</p><p>　　3.1 UC3842簡(jiǎn)介20</p><p>　　3.1.1 UC3842的引腳及其功能20</p><p>　　3.1.2 UC3842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)21</p><p>　　3.1.3 UC3842的使用特點(diǎn)22</p

13、><p>　　3.2 UC3842的典型應(yīng)用電路23</p><p>　　3.2.1 反激式開(kāi)關(guān)電源23</p><p>　　3.2.2 UC3842控制的同步整流電路24</p><p>　　3 .2.3 升壓型開(kāi)關(guān)電源26</p><p>　　第四章 利用UC3842設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源28<

14、/p><p>　　4.1 電源設(shè)計(jì)指標(biāo)28</p><p>　　4.2 具體電路設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.2.1 啟動(dòng)電路28</p><p>　　4.2.2 PWM脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路30</p><p>　　4.2.3 電路輸出部分的設(shè)計(jì)33</p><p>　　4.3

15、 電路整體分析38</p><p>　　第五章 電源的測(cè)試及仿真39</p><p>　　5.1 仿真軟件Multisim 10概述39</p><p>　　5.2 電路測(cè)試39</p><p>　　5.3 仿真結(jié)果41</p><p>　　5.4 設(shè)計(jì)問(wèn)題及解決方法43</p>

16、<p><b>　　總 結(jié)44</b></p><p><b>　　參考資料45</b></p><p><b>　　致 謝46</b></p><p>　　第一章 開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展背景</p>&l

17、t;p>　　電源[power supply; power source] 向電子設(shè)備提供功率的裝置。把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源。發(fā)電機(jī)能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，干電池能把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能.發(fā)電機(jī).電池本身并不帶電,它的兩極分別有正負(fù)電荷,由正負(fù)電荷產(chǎn)生電壓(電流是電荷在電壓的作用下定向移動(dòng)而形成的),電荷導(dǎo)體里本來(lái)就有,要產(chǎn)生電流只需要加上電壓即可,當(dāng)電池兩極接上導(dǎo)體時(shí)為了產(chǎn)生電流而把正負(fù)電荷釋放出去,當(dāng)電荷散盡時(shí),也就電

18、荷流(壓)消了.干電池等叫做電源。通過(guò)變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號(hào)的電子設(shè)備叫做信號(hào)源。晶體三極管能把前面送來(lái)的信號(hào)加以放大，又把放大了的信號(hào)傳送到后面的電路中去。晶體三極管對(duì)后面的電路來(lái)說(shuō)，也可以看作是信號(hào)源。整流電源、信號(hào)源有時(shí)也叫做電源。 電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，進(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入90年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，

19、程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。 </p><p>　　電力電子技術(shù)的發(fā)展,特別是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速發(fā)展,將開(kāi)關(guān)電源的工作頻率提高到相當(dāng)高的水平,使其具有高穩(wěn)定性和高性價(jià)比等特性。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)，信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)電源技術(shù)又提出了更高的要求,從而促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。</p>

20、;<p>　　1.2 開(kāi)關(guān)電源的基本原理與組成特點(diǎn)</p><p>　　1.2.1 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理</p><p>　　開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種, 實(shí)際應(yīng)用中, 調(diào)寬式使用的較多, 在目前開(kāi)發(fā)和使用的開(kāi)關(guān)電源集成電路中, 絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。調(diào)寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理如圖1-1所示。</p><p>　　圖1

21、-1.調(diào)寬式開(kāi)關(guān)電源的基本原理</p><p>　　對(duì)于單極性矩形脈沖來(lái)說(shuō), 其直流平均電壓U0取決于矩形脈沖的寬度, 脈沖越寬, 其直流平均電壓值就越高。其中有:U0=UmT1/T式中, Um為矩形脈沖的最大電壓值; T為矩形脈沖周期, T1為矩形脈沖寬度。由此可知, 當(dāng)Um與T不變時(shí), 直流平均電壓U0將與脈沖寬度T1成正比。這樣, 只要設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄, 就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的

22、。</p><p>　　1.2.2 開(kāi)關(guān)電源的基本原理</p><p>　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源（簡(jiǎn)稱開(kāi)關(guān)電源）是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開(kāi)關(guān)電源一般多采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制方式。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開(kāi)關(guān)電源逐步向高頻化方向發(fā)展。高頻化使開(kāi)關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，研究、開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的開(kāi)關(guān)電源就變得十分

23、必要，尤其在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。</p><p>　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源具有， 效率高， 輸出功率大， 輸入電壓變化范圍寬， 節(jié)約能耗等優(yōu)點(diǎn)， 而被廣泛使用在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中。開(kāi)關(guān)電源的工作原理就是通過(guò)改變開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通時(shí)間和工作周期的比值即占空比來(lái)改變輸出電壓， 通常有三種調(diào)制方式: 脈沖寬度調(diào)制( P W M ) 、脈沖頻率調(diào)制( P F M )和混合調(diào)制。P W M調(diào)制是指開(kāi)關(guān)周期恒

24、定， 通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變占空比的方式， 因?yàn)橹芷诤愣ǎ?濾波電路的設(shè)計(jì)容易，是應(yīng)用最普遍的調(diào)制方式。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的主回路框圖如圖1-2 所示， 由隔離變壓器產(chǎn)生一個(gè)1 8 V的交流， 經(jīng)過(guò)整流濾波成一個(gè)直流， 然后再進(jìn)行D C - D C 變換， 有P W M 的驅(qū)動(dòng)電路， 去控制開(kāi)關(guān)電源管的導(dǎo)通和截止， 而產(chǎn)生出一個(gè)穩(wěn)定的電壓源，如圖1-2。</p><p><b>　　圖1-2.</b&g

25、t;</p><p>　　1.2.3 開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 效率高。開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗小，效率高，一般在80%～90%，高的可達(dá)90%以上；</p><p>　　(2) 重量輕。由于開(kāi)關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼

26、片，從而使其重量只有同容量線性電源的1/5，體積也大大縮小了；</p><p>　　(3) 穩(wěn)壓范圍寬。開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓在90~270 V內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化在±2%以下。合理設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬并保證開(kāi)關(guān)電源的高效率；</p><p>　?。?）安全可靠。在開(kāi)關(guān)電源中，由于可以方便地設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，因此當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保障

27、其功能可靠； </p><p>　　(5) 功耗小。由于開(kāi)關(guān)電源的工作頻率高，一般在20 kHz以上，因此濾波元件的數(shù)值可以大大減小，從而減小功耗；特別是，由于功率開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周圍元件不致因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞，因此采用開(kāi)關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。</p><p>　　1.3 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的發(fā)展</p>

28、<p>　　1.3.1 國(guó)際發(fā)展史狀況</p><p><b>　?。?）發(fā)展史</b></p><p>　　1955年美國(guó)的科學(xué)家羅耶（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的飽和來(lái)進(jìn)行自激振蕩的晶體管直流變換器。此后，利用這一技術(shù)的各種形式的晶體管直流變換器不斷地被研制和涌現(xiàn)出來(lái)。從而取代了早期采用的壽命短、可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低的旋轉(zhuǎn)式和機(jī)械振子式

29、換流設(shè)備。由于晶體管直流變換器中的功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以由此而制成的穩(wěn)壓電源輸出的組數(shù)多、極性可變、效率高、體積小、重量輕，因而當(dāng)時(shí)被廣泛地應(yīng)用于航天及軍事電子設(shè)備上。由于那時(shí)的微電子設(shè)備及技術(shù)十分落后，不能制作耐壓較高、開(kāi)關(guān)速度較高、功率較大的晶體管，所以這個(gè)時(shí)期的直流變換器只能采用低電壓輸入，并且轉(zhuǎn)換的速度也能太高。</p><p>　　60年代末，由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展，高反壓的晶體管出現(xiàn)了。從此

30、直流變換器就可以直接由市電經(jīng)整流、濾波后輸入，不再需要有工頻變壓器了。從而極大地?cái)U(kuò)大了它的應(yīng)用范圍，并且在此基礎(chǔ)上誕生了無(wú)工頻降壓變壓器的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。省掉了工頻變壓器，又使開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量大為減小。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源才真正做到了效率高、體積小、重量輕。</p><p>　　70年代以后，于這種技術(shù)有關(guān)的高頻、高反壓的功率晶體管，高頻電容，開(kāi)關(guān)二極管，開(kāi)關(guān)變壓器鐵心等元器件也不斷地被研制和生產(chǎn)出來(lái)，使無(wú)工頻變壓

31、器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源得到了飛速發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、通信、航天、彩色電視機(jī)等領(lǐng)域中，從而使無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源成為各種電源中的佼佼者。</p><p>　　（2）目前正在克服的困難</p><p>　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子的高速發(fā)展、集成度高、功能強(qiáng)的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設(shè)備的體積在不斷的縮小，重量在不斷的減輕。所有從事這方面研究和生產(chǎn)的人們對(duì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的開(kāi)關(guān)

32、變壓器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開(kāi)關(guān)變壓器或者通過(guò)別的途徑來(lái)取代開(kāi)關(guān)變壓器，使之能夠滿足電子儀器和設(shè)備為小型化的需要。這是從事開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源研制的科技人員目前正在克服的第一個(gè)困難。</p><p>　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的效率是與開(kāi)關(guān)管的變換速度成正比的，并且開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中由于采用了開(kāi)關(guān)變壓器以后，才能使之有一組輸入得到極性、大小各不相同得多組輸出。要進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的效率

33、，就必須提高電源的工作頻率。但是，當(dāng)頻率提高以后，對(duì)整個(gè)電路中的元件又有了新的要求。例如，高頻電容、開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器、儲(chǔ)能電感等都會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題。進(jìn)一步研制適應(yīng)高頻率工作的有關(guān)電路元器件，是從事開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源研制的科技人員要解決的問(wèn)題。</p><p>　　工作在線性狀態(tài)的穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用因而串聯(lián)閑心穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開(kāi)關(guān)干擾，且波紋電壓輸出較小。但是，在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其交變

34、電壓和電流會(huì)通過(guò)電路中的元器件產(chǎn)生較強(qiáng)的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾就會(huì)污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器及設(shè)備的正常工作。隨著愛(ài)管穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾措施的不斷改進(jìn)，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)得到進(jìn)一步地克服，可以達(dá)到不妨礙一般的電子儀器、設(shè)備和家用電器正常工作的程度。所以，克服開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高它的使用范圍，司從事開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第三個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)

35、發(fā)展情況</p><p>　　我國(guó)的晶體管直流變換器及開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源研制工作始于60年代初期。到60年代中期進(jìn)入了實(shí)用階段，70年代初期開(kāi)始研制無(wú)工頻降壓變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。1974年研制成功了工作頻率為10kHz、輸出電壓為5V的無(wú)工頻降壓變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。近10多年來(lái)，我國(guó)的許多研究所、工廠及高等院校已研制出多種型號(hào)的工作頻率在20KHz左右、輸出在功率在1000W一下的無(wú)工頻降壓變氣開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，并應(yīng)用于電

36、子計(jì)算機(jī)、通信、電視等方面，取得了較好的效果。工作頻率為100KHz~~200KHz的高頻開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源于80年代初期就已開(kāi)始試制，90年代初期就已試制成功。目前正走在向?qū)嵱秒A段和再進(jìn)一步提高工作頻率。許多年來(lái)，雖然我國(guó)在無(wú)工頻將開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源方面做了巨大的努力，并取得了可喜的成果，但是，目前我國(guó)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源技術(shù)與一些先進(jìn)的國(guó)家相比仍然有角的差距。此外，這些年來(lái)，我國(guó)雖然把無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率從數(shù)十KHz提高到數(shù)百KHz，把

37、輸出功率由數(shù)十瓦提高到數(shù)千瓦，但是，由于我國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)與工藝跟不上時(shí)代的發(fā)展，導(dǎo)致我們自己研制和生產(chǎn)出的無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的開(kāi)關(guān)管大部分采用的仍是進(jìn)口的晶體管。所以我</p><p>　　1.4 開(kāi)關(guān)電源的分類</p><p>　　現(xiàn)在，電子技術(shù)和應(yīng)用迅速的發(fā)展，對(duì)電子儀器和設(shè)備的要求是：在性能上，更加安全可靠；在功能上，不斷地增加；在使用上，自動(dòng)化程度要越來(lái)越高；在體積上，要日

38、趨小型化。這是采用具有眾多優(yōu)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電源就顯得更加重要了。所以，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源在計(jì)算機(jī)、通信、航天、彩色電視機(jī)等方面都得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。發(fā)揮了巨大的作用，這大大促進(jìn)了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的發(fā)展，從事這方面研究和生產(chǎn)的人員也在不斷的增加，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的品種和類型也越來(lái)越多。</p><p>　　常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源分類方法有下列幾種：</p><p>　　（1）按激勵(lì)方式劃分</p>

39、<p><b>　　i他激式</b></p><p>　　電路中專設(shè)激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的振蕩器</p><p><b>　　ii自激式</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)管兼作振蕩器中的振蕩管</p><p>　?。?）按調(diào)制方式劃分</p><p><b>　

40、　i.脈寬調(diào)制</b></p><p>　　振蕩頻率保持不變，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變和調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。有時(shí)通過(guò)取樣電路、耦合電路等構(gòu)成反饋閉環(huán)回路，來(lái)穩(wěn)定輸出電壓的幅度。</p><p><b>　　ii.頻率調(diào)整型</b></p><p>　　占空比保持不變，通過(guò)改變振蕩器的振蕩頻率來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的幅度。</p&g

41、t;<p><b>　　iii.混合型</b></p><p>　　通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間的振蕩頻率來(lái)完成調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓幅度的目的。</p><p>　?。?）按開(kāi)關(guān)管電流的工作方式劃分</p><p><b>　　i.開(kāi)關(guān)型</b></p><p>　　用開(kāi)關(guān)晶體管把直流變成高頻標(biāo)準(zhǔn)方

42、波。</p><p><b>　　ii.諧振型</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)晶體管與LC諧振回路將直流變成標(biāo)準(zhǔn)的正弦方波電路形式是類是與它激式</p><p>　?。?）晶體管的類型劃分</p><p><b>　　i.晶體管型</b></p><p>　　采用晶體管作為

43、開(kāi)關(guān)管</p><p><b>　　ii.可控硅型</b></p><p>　　采用可控硅作為開(kāi)關(guān)管。這種電路的特點(diǎn)是直接輸入交流電不需要一次整流部分。</p><p>　?。?）負(fù)載的連接方式劃分</p><p><b>　　i.串聯(lián)型</b></p><p>　　儲(chǔ)能電感

44、串聯(lián)在輸入與輸出電壓之間。</p><p><b>　　ii.并聯(lián)型</b></p><p>　　儲(chǔ)能電感并聯(lián)在輸入與輸出之間。</p><p>　?。?）按晶體管的連接方式劃分</p><p><b>　　i.單端式</b></p><p>　　僅使用一個(gè)晶體管作為電路中的

45、開(kāi)關(guān)管。這種電路的特點(diǎn)是價(jià)格低、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單輸出功率不能提高。 </p><p>　　ii.推挽式 </p><p>　　使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，將其連接成推挽功率放大器形式。這種電路的特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)變壓器必須具有中心抽頭。<

46、/p><p><b>　　iii.半橋式</b></p><p>　　使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，將其連接成半橋的形式。它的特點(diǎn)是適應(yīng)于輸入電壓較高的場(chǎng)合。</p><p><b>　　iv.全橋式</b></p><p>　　使用四個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管。將其連接成全橋式。它的特點(diǎn)是輸出功率較大。</p>

47、<p>　?。?）按輸入與輸出電壓的大小劃分</p><p><b>　　i.升壓式</b></p><p>　　輸出電壓比輸入電壓高。實(shí)際上就是并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　ii.降壓式</b></p><p>　　輸出電壓比輸入電壓低。實(shí)際上就是串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源

48、。</p><p>　?。?）按工作方式劃分</p><p><b>　　i.可控整流型</b></p><p>　　所謂可控整流型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，是指采用可控硅整流元件作為調(diào)整開(kāi)關(guān)，可由交流市電電網(wǎng)直接供電，也可采用變壓器變壓后供電。（這種供電方式在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源剛興起的初期常常采用，目前基本上不太采用。）在工作的半波內(nèi)，截去正弦曲線的前一部分，

49、這一部分所占角度稱為截止角，導(dǎo)通的正弦曲線的后一部分稱為導(dǎo)通角，依靠調(diào)節(jié)導(dǎo)通角的大小，可達(dá)到天界輸出電壓和穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p><b>　　ii.斬波型</b></p><p>　　斬波型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源是指直流供電，輸入直流電壓加到開(kāi)關(guān)電路上，在開(kāi)關(guān)電路的輸出端得到單向的脈動(dòng)直流，經(jīng)過(guò)濾波得到與輸入電壓不同的直流輸出電壓。電路還從輸出電壓取樣，經(jīng)過(guò)比較、

50、放大，控制脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，用以控制調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間的長(zhǎng)短或開(kāi)關(guān)的工作頻率，最后達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。電路的過(guò)壓保護(hù)也是依據(jù)這一部分所提供的取樣信號(hào)來(lái)進(jìn)行的。</p><p><b>　　iii.隔離型</b></p><p>　　這種形式的開(kāi)關(guān)電源是在輸入回路與逆變電路之間，經(jīng)過(guò)高頻變壓器（也可稱為開(kāi)關(guān)變壓器），利用磁場(chǎng)的變化實(shí)現(xiàn)能量傳遞，沒(méi)

51、有電流間的直接流通。隔離型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源采用直流供電，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電路，將直流電變成頻率很高的交流電，在經(jīng)過(guò)變壓隔離器、變壓（升壓或降壓），然后經(jīng)整流器整流，最后就可以得到新的、極性和數(shù)值各不相同的多組直流輸出電壓。電路從輸出點(diǎn)取樣，經(jīng)放大器后反饋到開(kāi)關(guān)控制器，控制驅(qū)動(dòng)電路的工作，最后達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p>　?。?）按電路結(jié)構(gòu)劃分</p><p><b>　　i.散

52、件式</b></p><p>　　整個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路都是采用分立式元器件組成的，它的電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可靠性差。</p><p><b>　　ii.集成電路式</b></p><p>　　整個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源或電路的一部分是由集成電路組成的。這種集成電路通常為厚膜電路。有的厚膜集成電路中包括可開(kāi)關(guān)晶體管，有的則不包括開(kāi)關(guān)晶體管。這種電

53、源的特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、可靠性高。</p><p>　　以上五花八門(mén)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的品種都是站在不同的角度，以開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源不同的特點(diǎn)命名的。盡管各種電路的激勵(lì)方法、輸出直流電壓的調(diào)節(jié)方式。儲(chǔ)能電感的連接方式、開(kāi)關(guān)管的器件類型以及串并聯(lián)的結(jié)構(gòu)等各不相同，但是他們最后總可以歸結(jié)為串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源這兩大類。</p><p>　　1.5 穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)&l

54、t;/p><p>　　隨著穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展，技術(shù)日益成熟，發(fā)展的方向也各不相同，但總的有以下四種方向。</p><p><b>　?。?）高頻化</b></p><p>　　理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明, 電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話, 用電設(shè)備的體積重

55、量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5 ~ l 0 % 。無(wú)論是逆變式整流焊機(jī), 還是通訊電源用的開(kāi)關(guān)式整流器, 都是基于這一原理。同樣, 傳統(tǒng)" 整流行業(yè)" 的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造, 成為" 開(kāi)關(guān)變換類電源" , 其主要材料可以節(jié)約9 0 % 或更高, 還可節(jié)電3 0 % 或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高, 促使許多原來(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備

56、固態(tài)化, 帶來(lái)顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益, 更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。</p><p><b>　?。?）模塊化</b></p><p>　　模塊化有兩方面的含義, 其一是指功率器件的模塊化, 其二是指電源單元的模塊化。我們常見(jiàn)的器件模塊, 含有一單元、兩單元、六單元直至七單元, 包括開(kāi)關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管, 實(shí)質(zhì)上都屬于" 標(biāo)準(zhǔn)"

57、 功率模塊( S P M ) 。近年,有些公司把開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去, 構(gòu)成了" 智能化" 功率模塊( I P M ) , 不但縮小了整機(jī)的體積, 更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上, 由于頻率的不斷提高, 致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重, 對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力( 表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺) 。為了提高系統(tǒng)的可靠性, 有些制造商開(kāi)發(fā)了" 用戶專用" 功率模塊(ASPM)

58、, 它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中, 這樣的模塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格、合</p><p>　　理的熱、電、 機(jī)械方面的設(shè)計(jì), 達(dá)到優(yōu)化完美的境地。由此可見(jiàn), 模塊化的目的不僅在于使用方便, 縮小整機(jī)體積, 更重要的是取消傳統(tǒng)連線, 把寄生參數(shù)降到最小, 從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　（3）數(shù)字化</b>&

59、lt;/p><p>　　在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中, 控制部分是按模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代, 電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是, 現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要, 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟, 顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn): 便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾( 提高抗干擾能力) 、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào), 也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以, 在八、九十年

60、代, 對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō), 模擬技術(shù)還是有用的,特別是: 諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC) 問(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決, 離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí), 但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源, 需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí), 數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)了。</p><p><b>　　（4）綠色化</b></p><p>　　電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義: 首先是顯著節(jié)電, 這

61、意味著發(fā)電容量的節(jié)約, 而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因, 所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染; 其次這些電源不能( 或少) 對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)( I E C )對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn), 如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備, 往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源: 向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降, 使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰, 甚至出現(xiàn)缺角和畸變。 2 0 世紀(jì)末, 各種有源濾波器和有源

62、補(bǔ)償器的方案誕生, 有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為21世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　總而言之, 開(kāi)關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn), 將標(biāo)志著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的成熟, 實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年, 隨著通信行業(yè)的發(fā)展, 以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開(kāi)關(guān)電源, 吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。開(kāi)關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨, 因此,

63、 同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng), 并將很快發(fā)展起來(lái)。還有其它許多以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。</p><p>　　1.6 開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)與基本設(shè)計(jì)要求</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，反映直流穩(wěn)壓電源的固有特性，如輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，

64、反映直流穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。（1）特性指標(biāo)</p><p>　　i．輸出電壓范圍　　</p><p>　　符合直流穩(wěn)壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。該指標(biāo)的上限是由最大輸入電壓和最小輸入－輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值決定?！　?lt;/p><p>　　ii．最大輸入－輸出

65、電壓差　　</p><p>　　該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入－輸出之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)?！　?lt;/p><p>　　iii.最小輸入－輸出電壓差　　</p><p>　　該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所需的最小輸入－輸出之間的電壓差值。　　</p><p&g

66、t;　　iv.輸出負(fù)載電流范圍　　 </p><p>　　輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，直流穩(wěn)壓電源應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范所給出的指標(biāo)。 </p><p><b>　?。?）質(zhì)量指標(biāo)</b></p><p>　　i.電壓調(diào)整率SV　　</p><p>　　電壓調(diào)整率是表征直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的

67、重要指標(biāo)，又稱為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當(dāng)輸入電壓VI變化時(shí)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓VO穩(wěn)定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對(duì)變化的百分比表示。電壓調(diào)整率公式見(jiàn)圖2－2－1。　　</p><p>　　ii．電流調(diào)整率SI　　</p><p>　　電流調(diào)整率是反映直流穩(wěn)壓電源負(fù)載能力的一項(xiàng)主要自指標(biāo)，又稱為電流穩(wěn)定系數(shù)。它表征當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，直流穩(wěn)壓電源對(duì)由于負(fù)載電流（輸出電

68、流）變化而引起的輸出電壓的波動(dòng)的抑制能力，在規(guī)定的負(fù)載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來(lái)表示直流穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率?！?lt;/p><p>　　iii．紋波抑制比SR　　</p><p>　　紋波抑制比反映了直流穩(wěn)壓電源對(duì)輸入端引入的市電電壓的抑制能力，當(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸入和輸出條件保持不變時(shí)，紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰－峰值與輸出紋波電壓峰－峰值之比表示，一般

69、用分貝數(shù)表示，但是有時(shí)也可以用百分?jǐn)?shù)表示，或直接用兩者的比值表示。</p><p>　　iv．溫度穩(wěn)定性K　</p><p>　　集成直流穩(wěn)壓電源的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的直流穩(wěn)壓電源工作溫度Ti最大變化范圍內(nèi)（Tmin≤Ti≤Tmax）直流</p><p>　　輸出電壓的相對(duì)變化的百分值。</p><p><b>　?。?）極限指

70、標(biāo)</b></p><p>　　i．最大輸入電壓　　是保證直流穩(wěn)壓電源安全工作的最大輸入電壓。</p><p>　　ii．最大輸出電流　　是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。</p><p>　　第二章 開(kāi)關(guān)變換電路</p><p><b>　　2.1 濾波電路</b></p><

71、;p>　　輸入濾波電路具有雙向隔離作用，它可抑制從交流電網(wǎng)輸入的干擾信號(hào)，同時(shí)也防止開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)產(chǎn)生的諧波和電磁干擾信號(hào)影響交流電網(wǎng)。圖2-1所示濾波電路是一種復(fù)合式EMI濾波器，L1、L2和C1構(gòu)成第一級(jí)濾波，共模電感L3和電容C2、C3進(jìn)行第二級(jí)濾波。</p><p>　　圖2-1輸入濾波電路</p><p>　　C1用于濾除差模干擾，選用高頻特性較好的薄膜電容。電阻R給電容提

72、供放電回路，避免因電容上的電荷積累而影響濾波器的工作特性。C2、C3跨接在輸出端，能有效地抑制共模干擾。為了減小漏電流，C2、C3宜選用陶瓷電容器。</p><p><b>　　2.2 反饋電路</b></p><p>　　2.2.1 電流反饋電路</p><p>　　電流反饋電路采用電流互感器，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)管上的電流作為采樣電流，原理如圖

73、2-2所示。電流互感器的輸出分為電流瞬時(shí)值反饋和電流平均值反饋兩路，R2上的電壓反映電流瞬時(shí)值。開(kāi)關(guān)管上的電流變化會(huì)使UR2變化，UR2接入U(xiǎn)C3842的保護(hù)輸入端⑶腳，當(dāng)UR2＝1V時(shí)，UC3842芯片的輸出脈沖將關(guān)斷。通過(guò)調(diào)節(jié)R1、R2的分壓比可改變開(kāi)關(guān)管的限流值，實(shí)現(xiàn)電流瞬時(shí)值的逐周期比較，屬于限流式保護(hù)。輸出脈沖關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流平均值的保護(hù)，屬于截流式保護(hù)。兩種過(guò)流保護(hù)互為補(bǔ)充，使電源更為安全可靠。采用電流互感器采樣，使控制電路

74、與主電路隔離，同時(shí)與電阻采樣相比降低了功耗，有利于提高整個(gè)電源的效率。</p><p>　　圖2-2電流反饋電路</p><p>　　2.2.2 電壓反饋電路</p><p>　　電壓反饋電路如圖2-3所示。輸出電壓通過(guò)集成穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器反饋到UC3842的⑴腳，調(diào)節(jié)R1、R2的分壓比可設(shè)定和調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到較高的穩(wěn)壓精度。如果輸出電壓UO升高，集

75、成穩(wěn)壓器TL431的陰極到陽(yáng)極的電流增大，使光電耦合器輸出的三極管電流增大，即UC3842⑴腳對(duì)地的分流變大，UC3842的輸出脈寬相應(yīng)變窄，輸出電壓UO減小。同樣如果輸出電壓UO減小，可通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使之升高。</p><p>　　圖2-3電壓反饋電路</p><p>　　2.3 電壓保護(hù)電路</p><p>　　圖2-4所示為輸出過(guò)電壓保護(hù)電路。穩(wěn)壓管VS的擊穿

76、，電壓稍大于輸出電壓額定值，輸出正常時(shí)，VS不導(dǎo)通，晶閘管V的門(mén)極電壓為零，不導(dǎo)通。當(dāng)輸出過(guò)壓時(shí)，VS擊穿，V受觸發(fā)導(dǎo)通，使光電耦合器輸出三極管電流增大，通過(guò)UC3842控制開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。</p><p>　　圖2-4輸出過(guò)電壓保護(hù)電</p><p>　　第三章 UC3842</p><p>　　3.1 UC3842簡(jiǎn)介</p><p>　

77、　繼MC1394、AN5900之后，人們又開(kāi)發(fā)出功能更完善的它激單端輸出驅(qū)動(dòng)集成電路。其特點(diǎn)是除內(nèi)部PWM系統(tǒng)外，還設(shè)有多路保護(hù)輸入和穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器，同時(shí)還具有小電流啟動(dòng)功能。典型的UC3842就是其中的代表，它功能完善，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(kāi)關(guān)電源中。UC3842是美國(guó)Unitrode公司[14]生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片。</p>&l

78、t;p>　　UC3842為8腳雙列直插式封裝，其內(nèi)部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準(zhǔn)電壓源、用來(lái)精確地控制占空比調(diào)定的振蕩器、降壓器、電流測(cè)定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。端1為COMP端；端2為反饋端；端3為電流測(cè)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；端8為

79、內(nèi)部供外用的基準(zhǔn)電壓5V，帶載能力50mA。</p><p>　　3.1.1 UC3842的引腳及其功能</p><p>　　圖3－1 UC3842的引腳</p><p>　　UC3842的引腳如圖3－1所示 ，其中：</p><p>　?、倌_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;</p>&

80、lt;p>　?、谀_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2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，而控制脈沖寬度；</p><p>　?、勰_為PWM比較器的另一輸入端，當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò)l V時(shí)停止脈沖輸出使電源處于間歇工作狀態(tài)；</p><p>　?、苣_為定時(shí)電容CT端，內(nèi)部振蕩器工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=1.8／(RT×CT);</p&g

81、t;<p><b>　?、菽_為接地端。</b></p><p>　?、弈_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±l A；</p><p>　?、吣_為啟動(dòng)/工作電壓輸入端腳是直流電源供電端，具有欠、過(guò)壓鎖定功能，芯片功耗為15mW。</p><p>　?、嗄_為內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA

82、的負(fù)載能力。</p><p>　　3.1.2 UC3842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　UC3842為雙列8腳單端輸出的它激式開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)集成電路，其內(nèi)部電路包括振蕩器、誤差放大器、電流取樣比較器、PWM鎖存電路、5VC基準(zhǔn)電源、欠壓鎖定電路、圖騰柱輸出電路、輸出電路等，見(jiàn)圖3-2。</p><p>　　圖3-2UC3842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p>&

83、lt;p>　　(1) 5v的基準(zhǔn)電源:內(nèi)部電源,經(jīng)衰減得到2.5v作為誤差比較器的比較基準(zhǔn).該電源還可以提供外部5v/50mA.</p><p>　?。?） 振蕩器:產(chǎn)生波振蕩.RT接在4RET 8腳之間,CT接4GND5之間. 頻率f=1.8/CTRT,最大為500kHz.</p><p>　?。?） 誤差放大器：由VFB端輸入的反饋電壓和2.5V做比較，誤差電壓COMP用于調(diào)節(jié)脈

84、沖寬度。Comp端引出接外部RC網(wǎng)絡(luò),以改變?cè)鲆婧皖l率特性.</p><p>　?。?） 輸出電路：圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)，電路1A，驅(qū)動(dòng)MOS管及雙極型晶體管。</p><p>　?。?） 電流取樣比較器：③腳ISENSE用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)管電流，可以用電阻或電流互感器采樣，當(dāng)VISENSE>1V時(shí)，關(guān)閉輸出脈沖，使開(kāi)關(guān)管關(guān)斷。這實(shí)際上是一個(gè)過(guò)流保護(hù)電路。</p><p>

85、;　?。?） 欠壓鎖定電路VVLO：開(kāi)通閾值16V，關(guān)閉閾值10V。具有滯回特性。</p><p>　?。?） PWM鎖存電路：保證每一個(gè)控制脈沖作用不超過(guò)一個(gè)脈沖周期，即所謂逐脈沖控制。另外，VCC與GND之間的穩(wěn)壓管用于保護(hù)，防止器件損壞。</p><p>　　3.1.3 UC3842的使用特點(diǎn)</p><p>　　UC3842的使用方便簡(jiǎn)單，其使用特點(diǎn)如下

86、：</p><p>　　(1) 采用單端圖騰柱式PWM脈沖輸出，輸出驅(qū)動(dòng)電流為±200mA，峰值可達(dá)±1A?！　?2) 啟動(dòng)電壓大于16 V，啟動(dòng)電流僅1 mA即可進(jìn)入工作狀態(tài)。處于正常工作狀態(tài)時(shí)，工作電壓在10～34 V之間，負(fù)載電流為15 mA。超出此限制，開(kāi)關(guān)電源呈欠電壓或過(guò)電壓保護(hù)狀態(tài)，無(wú)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出?！　?3) 內(nèi)設(shè)5 V(50 mA)基準(zhǔn)電壓源，經(jīng)2∶1分壓后作為取樣基準(zhǔn)電壓。

87、</p><p>　　（4）輸出電流為200 mA，峰值為1 A，既可驅(qū)動(dòng)雙極型三極管也可驅(qū)動(dòng)MOSFET管。若驅(qū)動(dòng)雙極型三極管，應(yīng)加入開(kāi)關(guān)管截止加速RC電路，同時(shí)將內(nèi)部振蕩器的頻率限制在40 kHz以下。若驅(qū)動(dòng)MOSFET管，振蕩頻率由外接RC電路設(shè)定，工作頻率最高可達(dá)500 kHz。 (5) 內(nèi)設(shè)過(guò)流保護(hù)輸入(3腳)和誤差放大輸入(1腳)兩個(gè)PWM控制端。誤差放大器輸入構(gòu)成主PWM控制系統(tǒng)，可使負(fù)載變

88、動(dòng)在30％～100％時(shí)輸出負(fù)載調(diào)整率在8 ％以下，負(fù)載變動(dòng)在70％～100％時(shí)負(fù)載調(diào)整率在3％以下。</p><p>　　(6) 過(guò)流檢測(cè)輸入端可對(duì)每個(gè)脈沖進(jìn)行控制，直接控制每個(gè)周期的脈寬，使輸出電壓調(diào)整率達(dá)到0.01%／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(fù)位，直到下一個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)才重新置位。利用①腳和③腳的電平關(guān)系，在外電路控制鎖存器的開(kāi)/閉，使鎖存器每個(gè)周期只輸出一

89、次觸發(fā)脈沖。因此，電路的抗干擾性極強(qiáng)，開(kāi)關(guān)管不會(huì)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(shè)定。集成電路內(nèi)部基準(zhǔn)電壓通過(guò)④腳引入外同步。④腳和⑧腳外接RT、 CT構(gòu)成定時(shí)電路，CT的充電與放電過(guò)程構(gòu)成一個(gè)振蕩周期，其振蕩頻率可由下式近似得出：</p><p>　?。?-1） </p><p>　　3.2

90、 UC3842的典型應(yīng)用電路</p><p>　　3.2.1 反激式開(kāi)關(guān)電源</p><p>　　反激電路中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一對(duì)相互耦合的電感。工作過(guò)程是：開(kāi)關(guān)開(kāi)通后，V處于斷態(tài)，初級(jí)繞組的電流線性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加；開(kāi)關(guān)關(guān)斷后，初級(jí)繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場(chǎng)能量通過(guò)次級(jí)繞組和V向輸出端釋放。</p><p>　　圖3-3是反激式開(kāi)關(guān)電

91、源原理圖，其中的控制芯片采用UC3842。電源的輸出電壓等級(jí)有三種：＋5V、＋12V、－12V。該電路變換器是一個(gè)降壓型開(kāi)關(guān)電路。由單管驅(qū)動(dòng)隔離變壓器TC主繞組N1電流，C2、R3可以提供變壓器原邊泄放的通路。輸出經(jīng)整流、濾波送負(fù)載。芯片所用的電源Vcc由R2從整流后電壓提供。Vcc同時(shí)也作為輔助反饋繞組N3的反饋電壓。</p><p>　　反饋比較電路信號(hào)是從輔助繞組N3經(jīng)過(guò)V1、V2、C3、C4等整流濾波后得

92、到的Vcc分壓提取的。C6、R7構(gòu)成信號(hào)的有源濾波。開(kāi)關(guān)管電流被R10取樣后，經(jīng)R9、C7濾波，送芯片ISENSE端，當(dāng)反饋信號(hào)值超過(guò)閾值1V時(shí)，確認(rèn)過(guò)載，關(guān)斷電源輸出。芯片輸出部分由OUT端驅(qū)動(dòng)單MOSFET管，C8、V3對(duì)開(kāi)關(guān)管有電壓鉗位作用。</p><p>　　圖3-3 UC3842組成的反激式電源</p><p>　　3.2.2 UC3842控制的同步整流電路</p&g

93、t;<p>　　圖3－4為使用它激式驅(qū)動(dòng)電路UC3842組成的5V／10A開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。其基本技術(shù)參數(shù)如下：輸入電壓8～16V，輸出電壓5V，最大負(fù)載電流10A，輸出端脈沖紋波峰值<80mV，輸入電壓、負(fù)載電流以及環(huán)境溫度在額定范圍內(nèi)變化時(shí)輸出電壓變動(dòng)小于2 %，環(huán)境溫度-10～+70℃，變換器頻率120KHz，在允許的輸入電壓范圍內(nèi)，負(fù)載電流最大時(shí)開(kāi)關(guān)電源的平均效率95％。</p><p>

94、　　設(shè)驅(qū)動(dòng)脈沖在Tn期間，變換器開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，向電感存儲(chǔ)磁能。存儲(chǔ)能量正比于Tn的脈沖寬度。在驅(qū)動(dòng)脈沖Tn截止后，經(jīng)過(guò)設(shè)定的死區(qū)時(shí)間TD，脈沖間歇期的低電平輸出通過(guò)控制電路，使續(xù)流二極管上并聯(lián)的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。低內(nèi)阻的MOSFET管D－S極并聯(lián)接入續(xù)流二極管，使電路等效內(nèi)阻大幅度降低，儲(chǔ)能電感能量釋放電流增大，向負(fù)載放電。死區(qū)時(shí)間的設(shè)定，是為了避免兩只不同功能開(kāi)關(guān)管形成瞬間共態(tài)導(dǎo)通，造成供電電路短路損壞開(kāi)關(guān)管。由于MOSFET管無(wú)存儲(chǔ)效應(yīng)，可

95、以將死區(qū)時(shí)間TD設(shè)置短一些，更利于在穩(wěn)壓電路的控制下大范圍改變脈寬速度，以實(shí)現(xiàn)更大的穩(wěn)壓范圍。</p><p>　　圖3-4 基于同步整流技術(shù)的電源電路</p><p>　　UC3842采用脈沖寬度調(diào)制方式穩(wěn)定輸出電壓，其各腳功能及外圍元器件作用如下：</p><p>　?、倌_為內(nèi)部誤差比較器的誤差檢測(cè)輸出端，在集成電路內(nèi)部控制脈寬調(diào)制器。外電路接入R2作為負(fù)反饋

96、電阻，以穩(wěn)定增益。C8作為頻率特性校正，避免比較器產(chǎn)生自激。</p><p>　?、谀_為比較器正向輸入端。穩(wěn)壓器輸出5V電壓，由R4、R1分壓，正常穩(wěn)壓狀態(tài)為2.5V取樣電壓。比較器的反向輸入端在集成電路內(nèi)部，由5V基準(zhǔn)電壓分壓得到2.5V基準(zhǔn)電壓。</p><p>　?、勰_為高電平保護(hù)輸入端，其輸入電平保護(hù)閾值為1V。在1V以下，可以控制輸出驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，達(dá)到1V，則瞬間關(guān)斷輸出脈沖。

97、在圖4-12中，由電流互感器T1對(duì)開(kāi)關(guān)管VT2導(dǎo)通電流取樣，經(jīng)V1整流，R5、R6分壓后，送入集成電路⑵腳作為開(kāi)關(guān)管過(guò)流保護(hù)。電容器C11為高次諧波旁路電容，以避免脈沖尖峰使保護(hù)電路誤動(dòng)作。</p><p>　?、苣_為內(nèi)部振蕩器的外接定時(shí)電路端子，5V基準(zhǔn)電壓通過(guò)電阻向電容器C10充電。R3、C10設(shè)定振蕩器的脈沖頻率。該振蕩器頻率設(shè)定為120KHz。</p><p><b>　

98、?、菽_為共地端。</b></p><p>　?、弈_為PWM驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端，用以驅(qū)動(dòng)P-N溝道對(duì)管VTl組成的移相驅(qū)動(dòng)器。</p><p>　?、吣_為供電端，接入8～16V輸入電壓。</p><p>　　該電路的同步整流器由VT1、VT2和VT3組成。開(kāi)關(guān)管VT2為P溝道FET管IRF4905，其漏源極導(dǎo)通電阻為20M?，關(guān)斷時(shí)間80ns。</p&g

99、t;<p>　　開(kāi)關(guān)管VT3為N溝道FET管IRF3205，其導(dǎo)通電阻8M?，其漏——源極并聯(lián)接在續(xù)流二極管V2兩端。V2為反壓10V、最大電流30A的肖特基二極管，當(dāng)負(fù)載電流最大時(shí)，其飽和壓降在0.5V左右。VT3導(dǎo)通后，與V2并聯(lián)，將此電壓降低到100mV，大大降低了開(kāi)關(guān)管的損耗。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)VT2、VT3的輪流導(dǎo)通，電路中由雙場(chǎng)效應(yīng)管VT1組成驅(qū)動(dòng)脈沖相位分離電路。VT1內(nèi)部

100、由P溝道和N溝道FET對(duì)管組成。當(dāng)IC1⑥腳輸出驅(qū)動(dòng)脈沖為高電平時(shí)，VT1內(nèi)部P溝道FET管截止，N溝道FET管導(dǎo)通，VT2柵極通過(guò)R7、VT1⑦腳和①腳得到電壓，VT2導(dǎo)通，輸入電壓通過(guò)VT2源——漏極加到L2左端，由電源向L2存儲(chǔ)磁能，同時(shí)向負(fù)載供電。電流呈線性增長(zhǎng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖達(dá)到截止點(diǎn)時(shí)，Cl2充電電壓最大。在VT2導(dǎo)通的同時(shí)，VT1導(dǎo)通，其⑦腳和①腳將VT3柵源極短路，使VT3截止。在L2存儲(chǔ)能量期間，VT2也反偏截止。<

101、/p><p>　　在驅(qū)動(dòng)脈沖的截止期，IC1⑥腳輸出低電平，VT1內(nèi)部P溝道FET管導(dǎo)通，將VT2的柵源極短路。此時(shí)VT1的N溝道FET管截止。使VT2也截止，L2釋放磁場(chǎng)能量，V2正偏導(dǎo)通，VT1⑤腳漏極輸出高電平經(jīng)過(guò)R7，使VT3導(dǎo)通，其漏源極低內(nèi)阻并聯(lián)在續(xù)流二極管V2兩端，使L2的釋放電流增大。此部分電路中，利用MOS FET管的快速開(kāi)關(guān)特性對(duì)VT2、VT3的導(dǎo)通／截止進(jìn)行控制，使VT2、VT3開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)一步降

102、低。由于L2在磁-電的存儲(chǔ)／釋放過(guò)程中難免形成開(kāi)關(guān)脈沖紋波，因此電路中濾波電容C12為6只100μF的電容并聯(lián)，以有效地降低電解電容的分布電感，使其高次諧波的濾波性能更好。</p><p>　　3 .2.3 升壓型開(kāi)關(guān)電源</p><p>　　由UC3842組成的它激式升壓開(kāi)關(guān)電源電路見(jiàn)圖3-5。儲(chǔ)能電感L5、 開(kāi)關(guān)管VT7組成斬波式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，UC3842構(gòu)成開(kāi)關(guān)控制電路。輸入經(jīng)負(fù)溫度

103、系數(shù)電阻NTC、橋式整流器、電容C4，成為直流電壓，正極經(jīng)L5并聯(lián)接入VT7。當(dāng)VT7導(dǎo)通時(shí)，輸入整流電壓經(jīng)L5、VT7漏源極、R6完成回路，輸入整流電壓全部加在L5兩端，從而使電能變?yōu)榇拍艽鎯?chǔ)于L5。當(dāng)VT7截止時(shí)，L5產(chǎn)生的自感電勢(shì)與輸入整流電壓串聯(lián)連接，通過(guò)升壓二極管V6、 電容C7向負(fù)載供電。VT7導(dǎo)通時(shí)間正比于L5存儲(chǔ)能量，因此，控制VT7通斷占空比，可以控制升壓幅度。這種升壓電路適合不同輸入電壓輸入，取代了傳統(tǒng)的交流輸入11

104、0/220 V自動(dòng)切換電路。</p><p>　　圖3-5 由UC3842組成的它激式升壓開(kāi)關(guān)電源電路</p><p>　　在圖3-5中，升壓電路由UC3842為核心，構(gòu)成它激式開(kāi)關(guān)電路。為了提高升壓電路的可靠性，UC3842采用多路取樣的控制方式形成保護(hù)電路。UC3842在該開(kāi)由UC3842組成的它激式升壓開(kāi)關(guān)電源電路見(jiàn)圖3-5。儲(chǔ)能電感L5、開(kāi)關(guān)管VT7組成斬波式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，UC38

105、42構(gòu)成開(kāi)關(guān)控制電路。輸入經(jīng)負(fù)溫度系數(shù)電阻NTC、橋式整流器、電容C4，成為直流電壓，正極經(jīng)L5并聯(lián)接入VT7。當(dāng)VT7導(dǎo)通時(shí)，輸入整流電壓經(jīng)L5、VT7漏源極、 R6完成回路，輸入整流電壓全部加在L5兩端，從而使電能變?yōu)榇拍艽鎯?chǔ)于L5。當(dāng)VT7截止時(shí)，L5產(chǎn)生的自感電勢(shì)與輸入整流電壓串聯(lián)連接，通過(guò)升壓二極管V6、 電容C7向負(fù)載供電。VT7導(dǎo)通時(shí)間正比于L5存儲(chǔ)能量，因此，控制VT7通斷占空比，可以控制升壓幅度。這種升壓電路適合不同輸

106、入電壓輸入，取代了傳統(tǒng)的交流輸入110/220 V自動(dòng)切換電路。</p><p>　　為了使振蕩頻率穩(wěn)定，C12的充電電壓取自UC3842⑧腳內(nèi)部的5 V基準(zhǔn)電壓。如果電路故障使UC3842輸出驅(qū)動(dòng)脈沖占空比過(guò)大時(shí)，VT7導(dǎo)通時(shí)間將變長(zhǎng)，截止時(shí)間將縮短，其漏源極平均電流增大，致使過(guò)流取樣電阻R6、 R7壓降增大，此時(shí)UC3842③腳電壓升高，通過(guò)內(nèi)部比較器控制觸發(fā)器，使驅(qū)動(dòng)脈沖占空比減小。如果過(guò)流取樣電壓達(dá)到1

107、V左右，則自動(dòng)持續(xù)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖，避免輸出電壓超高損壞負(fù)載電路和開(kāi)關(guān)管。</p><p>　　第四章 利用UC3842設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源</p><p>　　4.1 電源設(shè)計(jì)指標(biāo)</p><p>　　要求該電源在電阻負(fù)載條件下滿足：</p><p>　?。?）輸出電壓UO可調(diào)范圍：30V～36V；</p><p>　　

108、（2）最大輸出電流I0max：2A；</p><p>　?。?）U2從15V變到21V時(shí)，電壓調(diào)整率SU≤2%（IO=2A）；</p><p>　?。?）IO從0變到2A時(shí)，負(fù)載調(diào)整率SI≤5%（U2=18V）；</p><p>　?。?）DC-DC變換器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；</p><p>　?。?）具

109、有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流IO（th）=2.5±0.2A；</p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路：</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)電源由隔離變壓器、整流濾波和DC—DC變換網(wǎng)絡(luò)組成。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是DC～DC變換器，它包含了開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)器件、儲(chǔ)能器件、脈沖變壓器、濾波器、輸出整流器等所有功率器件和控制模塊，而控制模塊的設(shè)計(jì)又是DC/DC的核心，一般DC/DC

110、變換的控制模塊使用PWM調(diào)制的專用芯片，如TL494，UC3842等。芯片內(nèi)部集成了振蕩器(由外接電阻電容來(lái)決定頻率)，誤差比較器，PWM調(diào)制器等，有的甚至有保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路。在此情況下用集成芯片外加少量的電路即可構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源，穩(wěn)定性能較好，控制簡(jiǎn)單，芯片功耗幾乎可以忽略不計(jì)，且成本低。過(guò)流保護(hù)可以使用電流取樣電阻串接在負(fù)載上。當(dāng)取樣的電流超過(guò)指定的范圍，立即切斷負(fù)載，或者降低輸出電壓，然后過(guò)一段時(shí)間再自動(dòng)啟動(dòng)，接上負(fù)載，由繼電器來(lái)控