基于UC3842芯片的單端反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

趙志敏

摘 要：基于UC3842芯片，采用模塊化設(shè)計(jì)方案，制作了一款單端反激式開關(guān)電源。該開關(guān)電源對(duì)電源技術(shù)的發(fā)展有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：UC3842芯片；電源設(shè)計(jì)；單端反激式開關(guān)；電路控制

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0036-02

1 問題的提出

在現(xiàn)代電子設(shè)備中，電能變換和功率傳遞都離不開直流電源，且對(duì)電源的要求越來越高。近年來，隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，高效率的開關(guān)電源已被廣泛應(yīng)用在生活中，小型化、高頻化、繼承化的特點(diǎn)已成為開關(guān)穩(wěn)壓電源發(fā)展的方向。單端反激式變換器電路簡單，可以高效提供直流輸出，被應(yīng)用在許多方面，并取得很好的效果。

2 單端反激式開關(guān)電源概述

UC3842芯片是目前我國應(yīng)用比較廣泛的一種高性能固定頻率電流型控制脈寬調(diào)制芯片，它是由美國Unitrode公司開發(fā)的新型控制器，具有良好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，且穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性也有了明顯提高。

單端反激式開關(guān)電源的工作原理是利用UC3842集成芯片單電源供電、帶電流正向補(bǔ)償和單路調(diào)制輸出的特點(diǎn)。變壓器變壓比的大小是由輸出電壓的大小決定的。對(duì)于那些處在驅(qū)動(dòng)隔離輸出的單端開關(guān)高頻中的小容量開關(guān)電源，通常用UC3842構(gòu)成的傳統(tǒng)離線式反激變換器電路，將誤差比較器的反向輸入端通過反饋繞組。將經(jīng)過電阻分壓后得到的信號(hào)與內(nèi)部2.5 V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，誤差比較器的輸出端與反向輸入端接成PI補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，誤差比較器的輸出端與電流采樣電壓進(jìn)行比較，從而達(dá)到控制PWM序列的占空比，實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定的目的。

3 單端反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)

3.1.1 電路形式

電路采用單端反激式形式。

3.1.2 交流電源電壓

交流電源的電壓為220 V，誤差為10%.

3.1.3 開關(guān)電源的輸出電壓和輸出電流

開關(guān)電源的輸出電壓和電流有以下三種形式：①+30 V，1 A；②12 V，0.5 A；③+5 V，1 A。

3.1.4 開關(guān)管的開關(guān)頻率

開關(guān)管的開關(guān)頻率f=100 kHz。

3.2 控制電路的設(shè)計(jì)

在開關(guān)電源中，主電路的主要功能是負(fù)責(zé)電能的使用；控制電路主要負(fù)責(zé)的是對(duì)電信號(hào)的處理工作，給開關(guān)管提供驅(qū)動(dòng)脈沖，在開關(guān)電源中起著至關(guān)重要的作用。由于峰值電流控制模式具有暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)快、簡單自動(dòng)的磁通平衡功能、瞬時(shí)峰值電流限流供能、自動(dòng)均流并聯(lián)功能等優(yōu)點(diǎn)，所以下文的控制電路采用峰值電流控制模式。

3.3 單端反激式高頻變壓器的設(shè)計(jì)

3.3.1 單端反激式變壓器的設(shè)計(jì)

單端反激式變壓器又可以叫作電感儲(chǔ)能式變壓器。在本次設(shè)計(jì)中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：①變壓器中磁芯的選擇要求；②原邊繞組匝數(shù)的選擇；③原邊電流的最大值計(jì)算；④各副邊繞組匝數(shù)的計(jì)算；⑤變壓器中的磁路間隙的計(jì)算；⑥原邊繞組的電感計(jì)算；⑦各繞組線徑的計(jì)算；⑧對(duì)窗口進(jìn)行驗(yàn)算。

3.3.2 反饋電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

3.3.2.1 過壓、欠壓保護(hù)電路及反饋

本次設(shè)計(jì)中輸出電壓反饋和保護(hù)如圖1所示。

3.3.2.2 過流保護(hù)電路及反饋

電阻R10和R9以及電容C9共同組成了過流保護(hù)電路。R9上的電壓所反映的是電流的瞬時(shí)值，如果開關(guān)電源發(fā)生過電流，那么開關(guān)管S1漏極的電流會(huì)立刻增大，然后接入到UC3842的保護(hù)輸入端③腳；當(dāng)?shù)扔? V時(shí)，UC3842芯片的輸出脈沖就會(huì)馬上關(guān)斷。如果想改變開關(guān)管的限流值，可以通過調(diào)節(jié)電阻R10和R9的分壓比來實(shí)現(xiàn)，圖2為過流保護(hù)電路及輸出反饋圖。

主電路的設(shè)計(jì)原理如圖3所示，它的控制芯片采用的是UC3842，輸出的電壓等級(jí)分為+30 V、+12 V和+5 V三種。這個(gè)電路的變換器采用的是一個(gè)降壓型開關(guān)電路，其中電容C2和電阻R3可以提供變壓器原邊需要的泄放通路，輸出經(jīng)過整流和濾波，然后送到負(fù)載。芯片所需要的電源VCC是由R2從整流后電壓提供的，而VCC同時(shí)也可以作為輔助反饋繞組N3的反饋電壓。

4 結(jié)束語

上文主要從單端反激式開關(guān)電源的系統(tǒng)參數(shù)、控制電路和高頻變壓器等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出了主電路設(shè)計(jì)原理圖，為今后此方面的實(shí)踐應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王家慶.智能型高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的原理使用與維護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2000.

〔編輯：李玨〕

摘 要：基于UC3842芯片，采用模塊化設(shè)計(jì)方案，制作了一款單端反激式開關(guān)電源。該開關(guān)電源對(duì)電源技術(shù)的發(fā)展有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：UC3842芯片；電源設(shè)計(jì)；單端反激式開關(guān)；電路控制

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0036-02

1 問題的提出

在現(xiàn)代電子設(shè)備中，電能變換和功率傳遞都離不開直流電源，且對(duì)電源的要求越來越高。近年來，隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，高效率的開關(guān)電源已被廣泛應(yīng)用在生活中，小型化、高頻化、繼承化的特點(diǎn)已成為開關(guān)穩(wěn)壓電源發(fā)展的方向。單端反激式變換器電路簡單，可以高效提供直流輸出，被應(yīng)用在許多方面，并取得很好的效果。

2 單端反激式開關(guān)電源概述

UC3842芯片是目前我國應(yīng)用比較廣泛的一種高性能固定頻率電流型控制脈寬調(diào)制芯片，它是由美國Unitrode公司開發(fā)的新型控制器，具有良好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，且穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性也有了明顯提高。

單端反激式開關(guān)電源的工作原理是利用UC3842集成芯片單電源供電、帶電流正向補(bǔ)償和單路調(diào)制輸出的特點(diǎn)。變壓器變壓比的大小是由輸出電壓的大小決定的。對(duì)于那些處在驅(qū)動(dòng)隔離輸出的單端開關(guān)高頻中的小容量開關(guān)電源，通常用UC3842構(gòu)成的傳統(tǒng)離線式反激變換器電路，將誤差比較器的反向輸入端通過反饋繞組。將經(jīng)過電阻分壓后得到的信號(hào)與內(nèi)部2.5 V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，誤差比較器的輸出端與反向輸入端接成PI補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，誤差比較器的輸出端與電流采樣電壓進(jìn)行比較，從而達(dá)到控制PWM序列的占空比，實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定的目的。

3 單端反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)

3.1.1 電路形式

電路采用單端反激式形式。

3.1.2 交流電源電壓

交流電源的電壓為220 V，誤差為10%.

3.1.3 開關(guān)電源的輸出電壓和輸出電流

開關(guān)電源的輸出電壓和電流有以下三種形式：①+30 V，1 A；②12 V，0.5 A；③+5 V，1 A。

3.1.4 開關(guān)管的開關(guān)頻率

開關(guān)管的開關(guān)頻率f=100 kHz。

3.2 控制電路的設(shè)計(jì)

在開關(guān)電源中，主電路的主要功能是負(fù)責(zé)電能的使用；控制電路主要負(fù)責(zé)的是對(duì)電信號(hào)的處理工作，給開關(guān)管提供驅(qū)動(dòng)脈沖，在開關(guān)電源中起著至關(guān)重要的作用。由于峰值電流控制模式具有暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)快、簡單自動(dòng)的磁通平衡功能、瞬時(shí)峰值電流限流供能、自動(dòng)均流并聯(lián)功能等優(yōu)點(diǎn)，所以下文的控制電路采用峰值電流控制模式。

3.3 單端反激式高頻變壓器的設(shè)計(jì)

3.3.1 單端反激式變壓器的設(shè)計(jì)

單端反激式變壓器又可以叫作電感儲(chǔ)能式變壓器。在本次設(shè)計(jì)中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：①變壓器中磁芯的選擇要求；②原邊繞組匝數(shù)的選擇；③原邊電流的最大值計(jì)算；④各副邊繞組匝數(shù)的計(jì)算；⑤變壓器中的磁路間隙的計(jì)算；⑥原邊繞組的電感計(jì)算；⑦各繞組線徑的計(jì)算；⑧對(duì)窗口進(jìn)行驗(yàn)算。

3.3.2 反饋電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

3.3.2.1 過壓、欠壓保護(hù)電路及反饋

本次設(shè)計(jì)中輸出電壓反饋和保護(hù)如圖1所示。

3.3.2.2 過流保護(hù)電路及反饋

電阻R10和R9以及電容C9共同組成了過流保護(hù)電路。R9上的電壓所反映的是電流的瞬時(shí)值，如果開關(guān)電源發(fā)生過電流，那么開關(guān)管S1漏極的電流會(huì)立刻增大，然后接入到UC3842的保護(hù)輸入端③腳；當(dāng)?shù)扔? V時(shí)，UC3842芯片的輸出脈沖就會(huì)馬上關(guān)斷。如果想改變開關(guān)管的限流值，可以通過調(diào)節(jié)電阻R10和R9的分壓比來實(shí)現(xiàn)，圖2為過流保護(hù)電路及輸出反饋圖。

主電路的設(shè)計(jì)原理如圖3所示，它的控制芯片采用的是UC3842，輸出的電壓等級(jí)分為+30 V、+12 V和+5 V三種。這個(gè)電路的變換器采用的是一個(gè)降壓型開關(guān)電路，其中電容C2和電阻R3可以提供變壓器原邊需要的泄放通路，輸出經(jīng)過整流和濾波，然后送到負(fù)載。芯片所需要的電源VCC是由R2從整流后電壓提供的，而VCC同時(shí)也可以作為輔助反饋繞組N3的反饋電壓。

4 結(jié)束語

上文主要從單端反激式開關(guān)電源的系統(tǒng)參數(shù)、控制電路和高頻變壓器等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出了主電路設(shè)計(jì)原理圖，為今后此方面的實(shí)踐應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王家慶.智能型高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的原理使用與維護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2000.

〔編輯：李玨〕

摘 要：基于UC3842芯片，采用模塊化設(shè)計(jì)方案，制作了一款單端反激式開關(guān)電源。該開關(guān)電源對(duì)電源技術(shù)的發(fā)展有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：UC3842芯片；電源設(shè)計(jì)；單端反激式開關(guān)；電路控制

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0036-02

1 問題的提出

在現(xiàn)代電子設(shè)備中，電能變換和功率傳遞都離不開直流電源，且對(duì)電源的要求越來越高。近年來，隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，高效率的開關(guān)電源已被廣泛應(yīng)用在生活中，小型化、高頻化、繼承化的特點(diǎn)已成為開關(guān)穩(wěn)壓電源發(fā)展的方向。單端反激式變換器電路簡單，可以高效提供直流輸出，被應(yīng)用在許多方面，并取得很好的效果。

2 單端反激式開關(guān)電源概述

UC3842芯片是目前我國應(yīng)用比較廣泛的一種高性能固定頻率電流型控制脈寬調(diào)制芯片，它是由美國Unitrode公司開發(fā)的新型控制器，具有良好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，且穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性也有了明顯提高。

單端反激式開關(guān)電源的工作原理是利用UC3842集成芯片單電源供電、帶電流正向補(bǔ)償和單路調(diào)制輸出的特點(diǎn)。變壓器變壓比的大小是由輸出電壓的大小決定的。對(duì)于那些處在驅(qū)動(dòng)隔離輸出的單端開關(guān)高頻中的小容量開關(guān)電源，通常用UC3842構(gòu)成的傳統(tǒng)離線式反激變換器電路，將誤差比較器的反向輸入端通過反饋繞組。將經(jīng)過電阻分壓后得到的信號(hào)與內(nèi)部2.5 V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，誤差比較器的輸出端與反向輸入端接成PI補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，誤差比較器的輸出端與電流采樣電壓進(jìn)行比較，從而達(dá)到控制PWM序列的占空比，實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定的目的。

3 單端反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)

3.1.1 電路形式

電路采用單端反激式形式。

3.1.2 交流電源電壓

交流電源的電壓為220 V，誤差為10%.

3.1.3 開關(guān)電源的輸出電壓和輸出電流

開關(guān)電源的輸出電壓和電流有以下三種形式：①+30 V，1 A；②12 V，0.5 A；③+5 V，1 A。

3.1.4 開關(guān)管的開關(guān)頻率

開關(guān)管的開關(guān)頻率f=100 kHz。

3.2 控制電路的設(shè)計(jì)

在開關(guān)電源中，主電路的主要功能是負(fù)責(zé)電能的使用；控制電路主要負(fù)責(zé)的是對(duì)電信號(hào)的處理工作，給開關(guān)管提供驅(qū)動(dòng)脈沖，在開關(guān)電源中起著至關(guān)重要的作用。由于峰值電流控制模式具有暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)快、簡單自動(dòng)的磁通平衡功能、瞬時(shí)峰值電流限流供能、自動(dòng)均流并聯(lián)功能等優(yōu)點(diǎn)，所以下文的控制電路采用峰值電流控制模式。

3.3 單端反激式高頻變壓器的設(shè)計(jì)

3.3.1 單端反激式變壓器的設(shè)計(jì)

單端反激式變壓器又可以叫作電感儲(chǔ)能式變壓器。在本次設(shè)計(jì)中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：①變壓器中磁芯的選擇要求；②原邊繞組匝數(shù)的選擇；③原邊電流的最大值計(jì)算；④各副邊繞組匝數(shù)的計(jì)算；⑤變壓器中的磁路間隙的計(jì)算；⑥原邊繞組的電感計(jì)算；⑦各繞組線徑的計(jì)算；⑧對(duì)窗口進(jìn)行驗(yàn)算。

3.3.2 反饋電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

3.3.2.1 過壓、欠壓保護(hù)電路及反饋

本次設(shè)計(jì)中輸出電壓反饋和保護(hù)如圖1所示。

3.3.2.2 過流保護(hù)電路及反饋

電阻R10和R9以及電容C9共同組成了過流保護(hù)電路。R9上的電壓所反映的是電流的瞬時(shí)值，如果開關(guān)電源發(fā)生過電流，那么開關(guān)管S1漏極的電流會(huì)立刻增大，然后接入到UC3842的保護(hù)輸入端③腳；當(dāng)?shù)扔? V時(shí)，UC3842芯片的輸出脈沖就會(huì)馬上關(guān)斷。如果想改變開關(guān)管的限流值，可以通過調(diào)節(jié)電阻R10和R9的分壓比來實(shí)現(xiàn)，圖2為過流保護(hù)電路及輸出反饋圖。

主電路的設(shè)計(jì)原理如圖3所示，它的控制芯片采用的是UC3842，輸出的電壓等級(jí)分為+30 V、+12 V和+5 V三種。這個(gè)電路的變換器采用的是一個(gè)降壓型開關(guān)電路，其中電容C2和電阻R3可以提供變壓器原邊需要的泄放通路，輸出經(jīng)過整流和濾波，然后送到負(fù)載。芯片所需要的電源VCC是由R2從整流后電壓提供的，而VCC同時(shí)也可以作為輔助反饋繞組N3的反饋電壓。

4 結(jié)束語

上文主要從單端反激式開關(guān)電源的系統(tǒng)參數(shù)、控制電路和高頻變壓器等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出了主電路設(shè)計(jì)原理圖，為今后此方面的實(shí)踐應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王家慶.智能型高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的原理使用與維護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2000.

〔編輯：李玨〕