电力电子课程设计-脉宽调制技术.docVIP

目 录 第1章 概述 …………………………………………………………………2 第2章 方案确定及分析…………………………………………………… 4 2.1 主电路 ……………………………………………………………… 4 2.2 控制电路 …………………………………………………………… 5 2.3 保护电路………………………………………………………………6 2.4 开关稳压电源各输出点相关波形……………………………………7 第3章 主电路设计…………………………………………………………9 3.1 整流电路设计……………………………………………………… 9 3.2 输出滤波电流设计………………………………………………… 9 3.3 高频变压器的设计…………………………………………………10 3.4 保护电路的设计……………………………………………………12 第4章 控制电路设计…………………………………………………… 13 4.1 芯片的选择…………………………………………………………13 4.2 芯片的工作原理……………………………………………………15 4.3 电路的工作原理……………………………………………………16 4.4 本电路的特点分析…………………………………………………17 第5章 总结……………………………………………………………… 19 附录……………………………………………………………………… 20 参考文献………………………………………………………………… 21 第1章 概述 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域。其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高，体积小和重量轻等突出优点，故获得了广泛得应用。本文所述得开关电源为电流控制型开关电源，是一个电压、电流双闭环控制系统，具有很强的实用价值。开关稳压电源被誉为 “新型高效节能电源”，它代表着稳压电源的发展方向。由于内部器件工作在高频开关状态，因此本身消耗的能量极低，电源效率可以达到80%以上，比串连调整线性稳压电源的效率提高近一倍。随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展，高效率的开关稳压电源已得到越来越广泛的 应用。本文首先概述开关稳压电源的基本工作原理，接着介绍电流型脉宽调制器UC3842芯片，着重论述了UC3842在开关稳压电源中的应用，并以一个实际应用实例分析了电源电路的构成和参数计算。芯片UC3842、桥式整流电路、高频以及大功率晶体管构成的电流控制型脉宽调制开关稳压电源，这种新型的控制方式使得开关电源同时具有很高的电压调整率和负载调整率。其工作原理为：220V的交流电经过桥式整流电路、滤波电路得到一直流电压，再由大功率晶体管不断的导通和关断对直流电压斩波和高频变压器T2的降压作用 得到频率为几十kHz的矩形波电压，然后经整流滤波后得直流输出电压，其中高频变压器T2的自馈线圈Ns2中感应的直流电压反馈到误差放大器并和基准电压 比较得到误差电压Vr，初级线圈中流过的电流在取样0．25 Ω上建立的直流电压反馈到电流测定比较器的同相输入端并和误差电压Vr相比较，从而产生脉冲宽度可调的驱动信号，使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而 变化，输出电压稳定在某个固定的数值。 比如，当由于电源电压变化或负载变化而引起输出电压降低时，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，当由于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，从而维持输出电压 为一恒定值。SG6841与其他PWM控制器的内部结构基本相同，都由偏压源、电流和电压、PWM产生电路、驱动器电路、保护电路等部分组成。不同的是：该器件的振荡器受绿色模式控制器控制，开关电源空载和轻载时，电流取样信号降低，绿色模式控制器使振荡器工作频率降低。SG6841内部产生的脉宽信号还受功率限制控制器控制。开关电源输出功率较大时，电流取样信号电压过大，该信号通过功率限制控制器，可以改变PWM输出脉冲的占空比从而控制输出功率。功率限制控制器还可以控制内部偏压，输出功率过大时，功率限制控制器还可切断内部偏置电源，从而使内部电路停止工作。应当注意SG6840除了无功率限制控制器外，其他与SG6841完全相同。起动电流和工作电流绿色工作模式振荡器频率电流检测及PWM电流限制脉冲前沿消隐欠压锁定输出驱动软起动同步斜坡补偿恒定输出功率限制过热保护UC3842是目前流行的电流型PWM信号发生器，具有精度高、电压稳定、外围电路简单、价格低廉等优点，广泛应用在输出电压范围是4.9～5.1V、功率为20～60W的小型功