单片集成开关电源系统的设计.docVIP

单片集成开关电源系统的设计 图l 隔离式开关电源的方框图 3 UC3842构成的开关电源电路图是由UC3842构成的开关电源电路，220市电由C1、L1?滤除电磁干扰，负温度数的热敏电阻Rt1限流，再经VC整流、C2滤波，电阻R1、电位器RP1降压后加到UC3842的供电端（⑦脚），为UC3842?提供启动电压，电路启动后变压器的付绕组③④的整流滤波电压一方面为UC3842提供正常工作电压，另一方面经R3、R4?分压加到误差放大器的反相输入端②脚，为UC3842提供负反馈电压，其规律是此脚电压越高驱动脉冲的占空比越小以此稳定输出电压。④脚和⑧脚外接的R6、C8?决定了振荡频率其振荡频率的最大值可500KHz。R5、C6用于改善增益和频率特性。⑥脚输出的方波信号经R7、R8?分后驱动MOSFEF功率管，变压器原边绕组①②的能量传递到付边各绕组，经整流滤波后输出各数值不同的直流电压供负载使用。电阻R10?用于电流检测，经R9、C9?滤滤后送入UC3842的③脚形成电流反馈环所以由UC3842构成的电源是双闭环控制系统电压稳定度非常高，当UC3842的③脚电压高1V时振荡器停振，保护功率管不至于过流而损坏。图2 UC3842构成的开关电源? 此电路的调试需要注意：一是调节电位器RP1使电路起振，起振电流在1mA左右；二是起振后变压器③④绕组提供的直流电压应能使电路正常工作，此电压的范围大约为11～17V?之间；三是根据输出电压的数值大小来改变R4，以确定其反馈量的大小；四是根据保护要求来确定检测电阻R10?的大小，通常R10?是2W、1Ω以下的电阻启动过程??首先由电源通过启动电阻R1提供电流给电容C4 C5充电，当C电压达到UC3842的启动电压门槛值16V时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动开关管工作，输出信号为高低电压脉冲。高电压脉冲期间，场效应管导通，电流通过变压器原边，同时把能量储存在变压器中。根据同名端标识情况此时变压器各路副边没有能量输出。当6脚输出的高电平脉冲结束时，场效应管截止，根据楞次定律，变压器原边为维持电流不变，产生下正上负的感生电动势，此时副边各路二极管导通，向外提供能量。同时反馈线圈向UC3842供电。UC3842内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值分别为16V和10V在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内。电源电压接通之后，当7端电压升至16V时UC3842开始工作启动正常工作后，它的消耗电流约为15mA。因为UC3842的启动电流在1mA以内，设计时参照这些参数选取R1，所以在R1上的功耗很小。 当然若VCC端电压较小时，在R1上的压降很小，全部供电工作都可由R1降压后来完成。但是，通常情况下，VCC端电压都比较大，这样完全通过R1来提供正常工作电压就会使R1自身功耗太大，对整个电源来说效率太低。一般来说，随着UC3842的启动，R1的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组，由反馈绕组产生电压来为UC3842供电。故R1的功率不必选得很大，1W、2W就足够了。虽然理论上UC3842启动电流在1mA以内，但实际应用时，按1.6～2.0mA设计则工作比较便利。即当VCC端电压为U伏稳压过程??? 从图中可知，当场效应管导通时，整流电压加在变压器T初级绕组Np上的电能变成磁能储存在变压器中，在场效应管导通结束时，Np绕组中电流达到最大值Ipmax，根据法拉第电磁感应定律：式中：E——整流电压；Lp——变压器初级绕组电感；Ton——场效应管导通时间。在场效应管闭瞬间，变压器次级绕组放电电流为最大值Ismax，若忽略各种损耗应为： n——变压器变比，n=Np/Ns，Np、Ns为变压器初、次级绕组匝数高频变压器在场效应管导通期间初级绕组储存的能量与场效应管关闭期间次级绕组释放的能量相等： 式中：Ls——变压器次级绕组电感；Uo——输出电压；Toff——场效应管关闭时间。 式说明，输出电压Uo与Ton成正比，与匝比n及Toff成反比。比如，由于电源电压变化或负载变化而引起输出电压降低时，反馈线圈的输出电压则会变低，从而使2端电压变低，则脉宽调制器会相应的增大输出PWM波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间变长；反之，当电源电压变化或负载变化而引起输出电压升高时，则脉宽调制器会相应的减小PWM输出脉冲波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间变短，从而维持输电压为一恒定值。UC3842为固定工作频率脉宽调制方式，输出电压或负载变化时仅调整占空比，控制场效应管的导通时间。反馈电压输入2脚，此脚电压与内部2.5V基准进行比较，产生控制电压，从而控制脉冲宽度；输出脉冲的频率由4脚外接定时电阻Rt及定时电容Ct决定 (7) （7）式