開關(guān)電源-控制電路的設(shè)計ppt課件

1、第第8章章 控制電路的設(shè)計控制電路的設(shè)計引言引言8.1 8.1 控制電路構(gòu)造和主要組成部分的原理控制電路構(gòu)造和主要組成部分的原理8.2 8.2 電壓方式控制電路的設(shè)計電壓方式控制電路的設(shè)計8.3 8.3 峰值電流方式控制電路的設(shè)計峰值電流方式控制電路的設(shè)計8.4 8.4 平均電流方式控制電路的設(shè)計平均電流方式控制電路的設(shè)計 引引 言言v開關(guān)電源的主電路主要處置電能，而控制電路主開關(guān)電源的主電路主要處置電能，而控制電路主要處置電信號，屬于要處置電信號，屬于“弱電電路，它控制著主電弱電電路，它控制著主電路開關(guān)器件的任務(wù)。電源的很多目的，如穩(wěn)壓穩(wěn)路開關(guān)器件的任務(wù)。電源的很多目的，如穩(wěn)壓穩(wěn)流精度、紋波

2、、輸出特性等也與控制電路相關(guān)。流精度、紋波、輸出特性等也與控制電路相關(guān)?？刂齐娐返脑O(shè)計質(zhì)量對電源的性能至關(guān)重要，是控制電路的設(shè)計質(zhì)量對電源的性能至關(guān)重要，是設(shè)計任務(wù)的重點。設(shè)計任務(wù)的重點。v控制電路功能眾多，相對復(fù)雜，設(shè)計內(nèi)容復(fù)雜，控制電路功能眾多，相對復(fù)雜，設(shè)計內(nèi)容復(fù)雜，周期較長，甚至能夠呈現(xiàn)反復(fù)，有時一些參數(shù)確周期較長，甚至能夠呈現(xiàn)反復(fù)，有時一些參數(shù)確實定還需求經(jīng)過實驗來得到。實定還需求經(jīng)過實驗來得到。8.1 8.1 控制電路構(gòu)造和主要組成部分的原理控制電路構(gòu)造和主要組成部分的原理v控制電路的構(gòu)造控制電路的構(gòu)造調(diào)理器調(diào)理器PWM驅(qū)動驅(qū)動基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源維護(hù)維護(hù)并機均流并機均流反響反響封鎖信號封

3、鎖信號去主電路去主電路電壓電壓/電流電流/溫度溫度銜接并機線銜接并機線u* i*ufif圖8-1一、驅(qū)動電路一、驅(qū)動電路驅(qū)動電路是控制電路與主電路的接口，同開驅(qū)動電路是控制電路與主電路的接口，同開關(guān)電源的可靠性、效率等性能親密相關(guān)。關(guān)電源的可靠性、效率等性能親密相關(guān)。驅(qū)動電路需求有很高的快速性，能提供一驅(qū)動電路需求有很高的快速性，能提供一定的驅(qū)動功率，并具有較高的抗干擾和隔定的驅(qū)動功率，并具有較高的抗干擾和隔離噪聲才干。離噪聲才干。二、調(diào)理器電路二、調(diào)理器電路調(diào)理器的作用是將給定量和反響量進(jìn)展比較調(diào)理器的作用是將給定量和反響量進(jìn)展比較和運算，得到控制量。調(diào)理器的中心是運和運算，得到控制量。調(diào)理

4、器的中心是運算放大器。算放大器。三、并機均流電路三、并機均流電路開關(guān)電源經(jīng)常需求并機組成系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，以獲開關(guān)電源經(jīng)常需求并機組成系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，以獲得更大的容量和更高的可靠性。得更大的容量和更高的可靠性。根據(jù)各種負(fù)載對供電可靠性要求的不同，電根據(jù)各種負(fù)載對供電可靠性要求的不同，電源可以采用以下幾種不同的運轉(zhuǎn)方式：源可以采用以下幾種不同的運轉(zhuǎn)方式：單機運轉(zhuǎn)單機運轉(zhuǎn)采用單一電源向負(fù)載供電。采用單一電源向負(fù)載供電。特點：構(gòu)造簡單、本錢低、但可靠性不高，特點：構(gòu)造簡單、本錢低、但可靠性不高，一旦電源發(fā)生缺點，供電中斷。一旦電源發(fā)生缺點，供電中斷。并機均流控制的原理并機均流控制的原理并聯(lián)運轉(zhuǎn)并聯(lián)運轉(zhuǎn)N個電源并聯(lián)

5、構(gòu)成的電源系統(tǒng)向負(fù)載供電，每個個電源并聯(lián)構(gòu)成的電源系統(tǒng)向負(fù)載供電，每個電源的功率為負(fù)載所需功率的電源的功率為負(fù)載所需功率的1/N。特點：每個電源發(fā)生缺點時，供電不中斷，僅是特點：每個電源發(fā)生缺點時，供電不中斷，僅是最大供電才干有所降低。電源數(shù)量多，本錢上升。最大供電才干有所降低。電源數(shù)量多，本錢上升。用于可靠性要求較高的場所。用于可靠性要求較高的場所。并聯(lián)冗余運轉(zhuǎn)并聯(lián)冗余運轉(zhuǎn)N+M個電源并聯(lián)任務(wù)，每個電源的功率為負(fù)載個電源并聯(lián)任務(wù)，每個電源的功率為負(fù)載最大功率的最大功率的1/N。運轉(zhuǎn)時，每個電源平均承當(dāng)。運轉(zhuǎn)時，每個電源平均承當(dāng)負(fù)載功率。負(fù)載功率。特點：發(fā)生缺點的電源數(shù)量小于等于特點：發(fā)生缺點

6、的電源數(shù)量小于等于M時，電時，電源系統(tǒng)仍能提供負(fù)載所需的全部功率。電源數(shù)源系統(tǒng)仍能提供負(fù)載所需的全部功率。電源數(shù)量多，本錢更高。用于可靠性要求非常高的場量多，本錢更高。用于可靠性要求非常高的場所。所。為了到達(dá)可靠性目的，應(yīng)盡量使并聯(lián)運轉(zhuǎn)的每為了到達(dá)可靠性目的，應(yīng)盡量使并聯(lián)運轉(zhuǎn)的每個電源的輸出電流分配平衡。個電源的輸出電流分配平衡。v電源并聯(lián)后輸出電流不相等的緣由：電源并聯(lián)后輸出電流不相等的緣由：v在輸出電壓一樣的條件下，電壓調(diào)理器誤差信號在輸出電壓一樣的條件下，電壓調(diào)理器誤差信號 不同，這反映了電路參數(shù)的分散性。不同，這反映了電路參數(shù)的分散性。v為了補償這種分散性，使各電源的輸出電流相等，為了

7、補償這種分散性，使各電源的輸出電流相等，并且電壓調(diào)理器誤差信號都等于零。必需采取控制并且電壓調(diào)理器誤差信號都等于零。必需采取控制措施措施設(shè)置均流電路。設(shè)置均流電路。v并聯(lián)均流方式可以分為：并聯(lián)均流方式可以分為：v利用輸出電壓調(diào)整率均流電源輸出電壓隨輸出電利用輸出電壓調(diào)整率均流電源輸出電壓隨輸出電流變化而變化的程度，即兩者之比稱為輸出電壓調(diào)流變化而變化的程度，即兩者之比稱為輸出電壓調(diào)整率，它反映了電源等效內(nèi)阻的大小。人為增大各整率，它反映了電源等效內(nèi)阻的大小。人為增大各電源等效內(nèi)阻，并保證一定的一致性。電源等效內(nèi)阻，并保證一定的一致性。主從方式均流主控制器穩(wěn)壓，其電壓調(diào)理器輸出作為主從方式均流主

8、控制器穩(wěn)壓，其電壓調(diào)理器輸出作為其他從控制器的電流參考信號，其他從電源按照電流源其他從控制器的電流參考信號，其他從電源按照電流源運轉(zhuǎn)，均流精度高，可達(dá)運轉(zhuǎn)，均流精度高，可達(dá)0.5%。缺陷是主控制器一旦損。缺陷是主控制器一旦損壞，那么系統(tǒng)癱瘓。壞，那么系統(tǒng)癱瘓。無主或自動選主的均流方式根本思緒是在電源間經(jīng)過無主或自動選主的均流方式根本思緒是在電源間經(jīng)過并機電纜或稱均流總線來傳送均流信號，每個電源根據(jù)并機電纜或稱均流總線來傳送均流信號，每個電源根據(jù)均流信號調(diào)理本身輸出電流，到達(dá)相互一致目的。均流信號調(diào)理本身輸出電流，到達(dá)相互一致目的。最大電流自動均流法最大電流自動均流法自動選主的主從均流法等自動選

9、主的主從均流法等v最大電流自動均流法原理最大電流自動均流法原理v均流母線電壓正比于輸出電流最大的電源的電流，即均流信均流母線電壓正比于輸出電流最大的電源的電流，即均流信號為各電源電流的最大值。號為各電源電流的最大值。v各電源調(diào)理本身電流方法：均流信號與本電源反響電流信號各電源調(diào)理本身電流方法：均流信號與本電源反響電流信號之差乘以比例系數(shù)，加到本電源的電壓給定中。當(dāng)誤差增大之差乘以比例系數(shù)，加到本電源的電壓給定中。當(dāng)誤差增大時，本電源電壓給定略微提高，使得本電源開環(huán)電壓提高，時，本電源電壓給定略微提高，使得本電源開環(huán)電壓提高，分得更多的負(fù)載電流。分得更多的負(fù)載電流。v缺陷：經(jīng)過調(diào)理電壓給定來調(diào)理

10、輸出電流，會構(gòu)成輸出電壓缺陷：經(jīng)過調(diào)理電壓給定來調(diào)理輸出電流，會構(gòu)成輸出電壓的動搖，影響穩(wěn)壓精度；同時假設(shè)比例系數(shù)過大，那么會構(gòu)的動搖，影響穩(wěn)壓精度；同時假設(shè)比例系數(shù)過大，那么會構(gòu)成輸出電壓競相上升，能夠?qū)е聡?yán)重事故。假設(shè)限定電壓范成輸出電壓競相上升，能夠?qū)е聡?yán)重事故。假設(shè)限定電壓范圍，那么當(dāng)均流電路調(diào)理才干到達(dá)極限時，電源只能退出均圍，那么當(dāng)均流電路調(diào)理才干到達(dá)極限時，電源只能退出均流。流。v自動選主的主從均流法原理自動選主的主從均流法原理v各電源公用一個電壓調(diào)理器，其輸出作為電源的電流給定，各電源公用一個電壓調(diào)理器，其輸出作為電源的電流給定，每個電源含有電流調(diào)理器，由于每個電源的電流給定一

11、樣，每個電源含有電流調(diào)理器，由于每個電源的電流給定一樣，因此各自輸出電流是一樣的。實踐系統(tǒng)中，每個電源都含有因此各自輸出電流是一樣的。實踐系統(tǒng)中，每個電源都含有電壓調(diào)理器，在運轉(zhuǎn)時電壓調(diào)理器都處于任務(wù)形狀，其輸出電壓調(diào)理器，在運轉(zhuǎn)時電壓調(diào)理器都處于任務(wù)形狀，其輸出經(jīng)過均流母線仲裁處最大值，對應(yīng)最大值的是主機，其他電經(jīng)過均流母線仲裁處最大值，對應(yīng)最大值的是主機，其他電源為從機。源為從機。v v留意：均流電路的設(shè)計，不只需使各并聯(lián)開關(guān)電源模塊在正留意：均流電路的設(shè)計，不只需使各并聯(lián)開關(guān)電源模塊在正常任務(wù)情況下可以均流運轉(zhuǎn)，而且應(yīng)該思索當(dāng)本模塊發(fā)生缺常任務(wù)情況下可以均流運轉(zhuǎn)，而且應(yīng)該思索當(dāng)本模塊發(fā)生

12、缺點時，不應(yīng)顯著影響其他模塊的任務(wù)。點時，不應(yīng)顯著影響其他模塊的任務(wù)。四、維護(hù)電路四、維護(hù)電路控制電路應(yīng)包含維護(hù)電路，維護(hù)電路包含本身控制電路應(yīng)包含維護(hù)電路，維護(hù)電路包含本身維護(hù)和負(fù)載維護(hù)兩方面的功能。一旦呈現(xiàn)缺維護(hù)和負(fù)載維護(hù)兩方面的功能。一旦呈現(xiàn)缺點，立刻便開關(guān)電路停頓任務(wù)，并以聲或光點，立刻便開關(guān)電路停頓任務(wù)，并以聲或光的方式報警，以保證在任何情況下，本身不的方式報警，以保證在任何情況下，本身不損壞，并且不損壞負(fù)載。損壞，并且不損壞負(fù)載。自我維護(hù)功能：自我維護(hù)功能：輸入過電壓輸入過電壓系統(tǒng)過熱系統(tǒng)過熱輸入欠電壓、過電流輸入欠電壓、過電流負(fù)載維護(hù)功能：負(fù)載維護(hù)功能：輸出過電壓輸出過電壓輸出欠

13、電壓輸出欠電壓v輸入過電壓、輸入欠電壓、過熱維護(hù)電路中，應(yīng)輸入過電壓、輸入欠電壓、過熱維護(hù)電路中，應(yīng)采用滯環(huán)比較器，以便在缺點情況消逝后，電源采用滯環(huán)比較器，以便在缺點情況消逝后，電源可以自動恢復(fù)任務(wù)。可以自動恢復(fù)任務(wù)。v過電流維護(hù)電路應(yīng)采用鎖存器將過電流信號鎖存。過電流維護(hù)電路應(yīng)采用鎖存器將過電流信號鎖存。并且，鎖存器應(yīng)附加復(fù)位電路，以便在缺點排除并且，鎖存器應(yīng)附加復(fù)位電路，以便在缺點排除后重新開場任務(wù)，或者采用時間較長的延時復(fù)位后重新開場任務(wù)，或者采用時間較長的延時復(fù)位電路，以降低過電流維護(hù)的頻度。電路，以降低過電流維護(hù)的頻度。v輸出過電壓和欠電壓通常由電源或負(fù)載的嚴(yán)重缺輸出過電壓和欠電壓

14、通常由電源或負(fù)載的嚴(yán)重缺點引起，也應(yīng)采用鎖存器將缺點信號鎖存，一旦點引起，也應(yīng)采用鎖存器將缺點信號鎖存，一旦呈現(xiàn)，應(yīng)立刻停機報警，等待人工干涉。呈現(xiàn)，應(yīng)立刻停機報警，等待人工干涉。v典型的過電壓維護(hù)電路典型的過電壓維護(hù)電路vR1、R2構(gòu)成的分壓電路作為構(gòu)成的分壓電路作為v 輸入電壓輸入電壓Ui的檢測電路，的檢測電路，Av 點電壓為點電壓為UA=UiR2/R1+R2，R3、v R4、 RP與比較器與比較器C1構(gòu)成滯環(huán)構(gòu)成滯環(huán)v 比較電路，環(huán)寬為比較電路，環(huán)寬為UCCR3/R4。v 調(diào)理調(diào)理RP可以改動過電壓?？梢愿膭舆^電壓保v 護(hù)的限值。護(hù)的限值。v原理：原理：vUA*R4/R3+R4高于高于U

15、H比較器翻轉(zhuǎn)比較器翻轉(zhuǎn)輸出電壓輸出電壓Uo變變?yōu)殡娫措妷簽殡娫措妷篣CC。虛斷。虛斷v輸入電壓回落，輸入電壓回落，UA+R3*UCC-UH/R4低于低于UH比較器比較器再次翻轉(zhuǎn)再次翻轉(zhuǎn)輸出電壓輸出電壓Uo回到零。虛短回到零。虛短圖8-2+ +- -R1R1R2R2UiUiA AR3R3R4R4RPRPUoUoUccUccUccUccUHUHC1C1GNDGNDGNDGNDv典型的過電流鎖存電路典型的過電流鎖存電路v電流互感器的一次側(cè)串電流互感器的一次側(cè)串v 入主電路中，變壓器一次入主電路中，變壓器一次v 側(cè)支路或開關(guān)支路，用側(cè)支路或開關(guān)支路，用v 以檢測電流。以檢測電流。R1是電流是電流v 互

16、感器二次側(cè)的電流采互感器二次側(cè)的電流采v 樣電阻，樣電阻，uR1= R1iS/n，n為電流互感器二次繞為電流互感器二次繞組與一次繞組的匝數(shù)比。組與一次繞組的匝數(shù)比。v原理原理:v主電路電流增大主電路電流增大uR1= R1iS/n增大增大uR1大于大于UH C1輸出由低電平變?yōu)楦唠娖捷敵鲇傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖絉S觸發(fā)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)器翻轉(zhuǎn)Q變?yōu)楦唠娖阶優(yōu)楦唠娖椒怄i封鎖PWM輸出輸出主電路主電路中開關(guān)全部關(guān)斷中開關(guān)全部關(guān)斷主電路各支路電流為零主電路各支路電流為零維護(hù)。維護(hù)。復(fù)位復(fù)位去封鎖去封鎖PWMPWM輸出輸出is+ +-SRQ1:n1:n電流電流互感器互感器R1uR1uH圖8-3C1v一次電流維護(hù)后，假

17、設(shè)要重啟電路，那么必需在一次電流維護(hù)后，假設(shè)要重啟電路，那么必需在RSRS觸發(fā)器的觸發(fā)器的R R端施加復(fù)位信號，使端施加復(fù)位信號，使RSRS觸發(fā)器的輸出觸發(fā)器的輸出形狀重新變?yōu)榈碗娖剑麟娐分匦麻_場任務(wù)。形狀重新變?yōu)榈碗娖剑麟娐分匦麻_場任務(wù)。五、PWM控制電路v作用作用: :將在一定范圍內(nèi)延續(xù)變化的控制量模擬信將在一定范圍內(nèi)延續(xù)變化的控制量模擬信號轉(zhuǎn)換為號轉(zhuǎn)換為PWMPWM信號，該信號的開關(guān)頻率固定，占信號，該信號的開關(guān)頻率固定，占空比跟隨輸入信號延續(xù)變化?？毡雀S輸入信號延續(xù)變化。v常用的集成常用的集成PWMPWM控制器控制器:SG3525:SG3525、TL494TL494和和UC382

18、5UC3825、UC3842/3/4/5/6UC3842/3/4/5/6、UC3875/6/7/8/9UC3875/6/7/8/9等。等。v集成集成PWMPWM控制器控制器v電壓方式控制器電壓方式控制器v電流方式控制器電流方式控制器v峰值電流方式峰值電流方式v平均電流方式平均電流方式v電荷方式電荷方式v開關(guān)電源的控制方式開關(guān)電源的控制方式v電壓方式：電壓反響控制環(huán)電壓方式：電壓反響控制環(huán)v電流方式：電壓反響控制外環(huán)，電流控制內(nèi)環(huán)電流方式：電壓反響控制外環(huán)，電流控制內(nèi)環(huán)v電流方式控制方式的根本思想電流方式控制方式的根本思想 ：v在輸出電壓閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，添加了直接或間接在輸出電壓閉環(huán)的控制系統(tǒng)

19、中，添加了直接或間接的電流反響控制。的電流反響控制。v電流控制方式的優(yōu)點：電流控制方式的優(yōu)點：v 1 1系統(tǒng)的穩(wěn)定性加強，穩(wěn)定域擴展。系統(tǒng)的穩(wěn)定性加強，穩(wěn)定域擴展。v 2 2系統(tǒng)動態(tài)特性改善。輸出電壓中由輸入系統(tǒng)動態(tài)特性改善。輸出電壓中由輸入電壓引入的低頻紋波被完全消除。電壓引入的低頻紋波被完全消除。v 3 3具有快速限制電流的才干。采用電流控制具有快速限制電流的才干。采用電流控制方式后，電源中可以不用再設(shè)置輸出短路維護(hù)電路。方式后，電源中可以不用再設(shè)置輸出短路維護(hù)電路。v電壓控制方式的構(gòu)造圖電壓控制方式的構(gòu)造圖+u u* *VRVRPWMPWMufufL LC CRLRL+u u* *VRV

20、RPWMPWMufufL LC CRLRL+i i* *IRIRififk k電流控制方式的構(gòu)造圖電流控制方式的構(gòu)造圖v峰值電流方式峰值電流方式v峰值電流方式控制系統(tǒng)的構(gòu)造圖如圖峰值電流方式控制系統(tǒng)的構(gòu)造圖如圖a，主要的波，主要的波形如圖形如圖b。ab+Ui-LS+ +- -R QR QS SiSiRiSiLCLKCLKttttCLK0SiRiRiLiSt0t1000t2v根本原理根本原理v開關(guān)的開通由開關(guān)的開通由CLK信號控制，信號控制，CLK信號每隔一定信號每隔一定時間使時間使RSFF置位，置位，Q=1開關(guān)開通開關(guān)開通iL上升至給上升至給定值定值iR比較器輸出信號翻轉(zhuǎn)比較器輸出信號翻轉(zhuǎn)RS

21、FF復(fù)復(fù)位位,Q=0開關(guān)復(fù)位。開關(guān)復(fù)位。v峰值電流方式控制采用電流給定信號與電感電流峰值電流方式控制采用電流給定信號與電感電流直接比較的方法，并含有直接比較的方法，并含有RS觸發(fā)電路。觸發(fā)電路。v峰值電流方式優(yōu)點：控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、呼應(yīng)速峰值電流方式優(yōu)點：控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、呼應(yīng)速度快、實現(xiàn)容易、并能限制電路中的峰值電流，度快、實現(xiàn)容易、并能限制電路中的峰值電流，從而維護(hù)器件，因此得到了廣泛運用，是目前運從而維護(hù)器件，因此得到了廣泛運用，是目前運用最為廣泛的電流方式控制方法。用最為廣泛的電流方式控制方法。v峰值電流方式的缺陷：峰值電流方式的缺陷：v該方法控制的是電感電流的峰值。對很多需求準(zhǔn)確該方

22、法控制的是電感電流的峰值。對很多需求準(zhǔn)確控制電感電流平均值的開關(guān)電源來說，是不允許的?？刂齐姼须娏髌骄档拈_關(guān)電源來說，是不允許的。v峰值電流方式控制電路中，將電感電流直接與電流峰值電流方式控制電路中，將電感電流直接與電流給定信號比較，但電感電流中通常含有一些開關(guān)過給定信號比較，但電感電流中通常含有一些開關(guān)過程的噪聲信號，容易構(gòu)成比較器的誤動作，使電感程的噪聲信號，容易構(gòu)成比較器的誤動作，使電感電流發(fā)生不規(guī)那么的動搖。電流發(fā)生不規(guī)那么的動搖。v針對這些問題，提出了平均電流方式控制。針對這些問題，提出了平均電流方式控制。v平均電流方式控制平均電流方式控制v平均電流方式控制的原理平均電流方式控制的

23、原理v該方式采用該方式采用PI調(diào)理器作為電流調(diào)理器，并將調(diào)理器調(diào)理器作為電流調(diào)理器，并將調(diào)理器輸出的控制量輸出的控制量uc與鋸齒波信號與鋸齒波信號us相比較，得到周期相比較，得到周期固定、占空比變化的固定、占空比變化的PWM信號，用以控制開關(guān)的信號，用以控制開關(guān)的通與斷。通與斷。+Ui-S+ +- -+ +- -ususucucLSiL-iRiL+ +- -+ +- -ususv常見的集成PWM控制器內(nèi)部電路的典型構(gòu)造如圖圖8-4+ +- -基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源欠電壓維護(hù)欠電壓維護(hù)封鎖封鎖振蕩器振蕩器分頻器分頻器驅(qū)動驅(qū)動A A驅(qū)動驅(qū)動B BPWMPWM比較器比較器+ +- -ucucEAEA驅(qū)動電路：

24、構(gòu)造通常為推挽構(gòu)造的跟隨電路，驅(qū)動電路：構(gòu)造通常為推挽構(gòu)造的跟隨電路，用來提供足夠的驅(qū)動功率，以有效地驅(qū)動主電用來提供足夠的驅(qū)動功率，以有效地驅(qū)動主電路的開關(guān)器件。路的開關(guān)器件。欠電壓維護(hù)電路：對集成欠電壓維護(hù)電路：對集成PWMPWM控制器的電源施控制器的電源施行監(jiān)控，一旦電源跌落至閾值以下時，就封鎖行監(jiān)控，一旦電源跌落至閾值以下時，就封鎖輸出驅(qū)動脈沖，以免電源掉電過程中，輸出混輸出驅(qū)動脈沖，以免電源掉電過程中，輸出混亂的脈沖信號而構(gòu)成開關(guān)器件的損壞。亂的脈沖信號而構(gòu)成開關(guān)器件的損壞。封鎖電路：由外部信號控制，一旦有外部信號封鎖電路：由外部信號控制，一旦有外部信號動身，立刻封鎖輸出脈沖信號，給

25、外部維護(hù)電動身，立刻封鎖輸出脈沖信號，給外部維護(hù)電路提供了一個可控的封鎖信號。路提供了一個可控的封鎖信號。1.UC1842/2842/38421.UC1842/2842/3842采用峰值電流方式控制，專門用于構(gòu)成正激型、反采用峰值電流方式控制，專門用于構(gòu)成正激型、反激型等開關(guān)電源的控制電路。激型等開關(guān)電源的控制電路。UC3842UC3842主要性能目的主要性能目的最大電源電壓最大電源電壓/V :36/V :36驅(qū)動輸出峰值電流驅(qū)動輸出峰值電流/mA :1000/mA :1000最高任務(wù)頻率最高任務(wù)頻率/kHz :500/kHz :500基準(zhǔn)源電壓基準(zhǔn)源電壓/V :5/V :5基準(zhǔn)源溫度穩(wěn)定性基

26、準(zhǔn)源溫度穩(wěn)定性/ /mV/mV/:0.2 :0.2 誤差放大器開環(huán)增益誤差放大器開環(huán)增益/dB :90/dB :90誤差放大器單位增益帶寬誤差放大器單位增益帶寬/MHz :1/MHz :1誤差放大器輸入失調(diào)電壓誤差放大器輸入失調(diào)電壓/uA :0.1/uA :0.1六、常用的集成六、常用的集成PWMPWM控制器引見控制器引見vUC3842UC3842主要性能目的主要性能目的v電流放大器增益電流放大器增益/ /倍倍 :3 :3v電流放大器最大輸入差分電壓電流放大器最大輸入差分電壓/V :1/V :1v啟動電壓啟動電壓/V :16/V :16v啟動電流啟動電流/mA :1/mA :1封裝及管腳圖vU

27、C3842內(nèi)部構(gòu)造如圖vUC3842UC3842各組成部分的原理各組成部分的原理v內(nèi)部包含內(nèi)部包含5V5V基準(zhǔn)源，用于電壓調(diào)理器的誤差放大基準(zhǔn)源，用于電壓調(diào)理器的誤差放大器和峰值電流比較器等。具有可以提供器和峰值電流比較器等。具有可以提供1A1A峰值電峰值電流的驅(qū)動電路、電源欠電壓維護(hù)電路等。流的驅(qū)動電路、電源欠電壓維護(hù)電路等。v振蕩器的振蕩頻率由外接電阻振蕩器的振蕩頻率由外接電阻RTRT和電容和電容CTCT決議，決議， CTCT也決議死區(qū)時間的長短。死區(qū)時間、開關(guān)頻率也決議死區(qū)時間的長短。死區(qū)時間、開關(guān)頻率同同RTRT和和CTCT關(guān)系如下關(guān)系如下v驅(qū)動電路構(gòu)造為推挽構(gòu)造的跟隨電路，輸出峰值驅(qū)

28、動電路構(gòu)造為推挽構(gòu)造的跟隨電路，輸出峰值電流可達(dá)電流可達(dá)500mA500mA，可直接驅(qū)動主電路的開關(guān)器件。，可直接驅(qū)動主電路的開關(guān)器件。TDCt300TTTCRf75. 1ftft：時鐘頻率：時鐘頻率kHzkHzRTRT：外接電阻：外接電阻kkCTCT：外接電容：外接電容uFuFtDtD：死區(qū)時間：死區(qū)時間ususvUC3842UC3842各組成部分的原理各組成部分的原理v欠電壓維護(hù)電路對集成欠電壓維護(hù)電路對集成PWMPWM控制器的電源施行監(jiān)控?？刂破鞯碾娫词┬斜O(jiān)控。v初上電時，當(dāng)電源電壓低于啟動電壓約初上電時，當(dāng)電源電壓低于啟動電壓約16V16V時時封鎖封鎖PWMPWM信號輸出信號輸出輸出端

29、引腳輸出端引腳6 6為低電平。為低電平。v當(dāng)電源電壓大于啟動電壓當(dāng)電源電壓大于啟動電壓經(jīng)過軟啟動經(jīng)過軟啟動 UC3842 UC3842內(nèi)部電路開場任務(wù)內(nèi)部電路開場任務(wù)PWMPWM信號輸出。信號輸出。v假設(shè)電源電壓跌至維護(hù)閾值約假設(shè)電源電壓跌至維護(hù)閾值約10V10V以下以下PWMPWM信號被封鎖，防止輸出混亂脈沖，以維護(hù)主電路信號被封鎖，防止輸出混亂脈沖，以維護(hù)主電路開關(guān)器件。開關(guān)器件。v當(dāng)電源電壓再次大于啟動電壓當(dāng)電源電壓再次大于啟動電壓再經(jīng)軟啟動再經(jīng)軟啟動UC3842UC3842內(nèi)部電路重新任務(wù)內(nèi)部電路重新任務(wù)恢復(fù)恢復(fù)PWMPWM信號輸出。信號輸出。v采用采用UC3842UC3842為控制器

30、構(gòu)成的功率為為控制器構(gòu)成的功率為27W27W反激型多路反激型多路輸出開關(guān)電源。輸出開關(guān)電源。2.SG1525/2525/35252.SG1525/2525/3525SG3525SG3525主要性能目的主要性能目的最大電源電壓最大電源電壓/V :40/V :40驅(qū)動輸出峰值電流驅(qū)動輸出峰值電流/mA :500/mA :500最高任務(wù)頻率最高任務(wù)頻率/kHz :500/kHz :500基準(zhǔn)源電壓基準(zhǔn)源電壓/V :5.1/V :5.1基準(zhǔn)源溫度穩(wěn)定性基準(zhǔn)源溫度穩(wěn)定性/ /mV/mV/:0.3 :0.3 誤差放大器開環(huán)增益誤差放大器開環(huán)增益/dB :75/dB :75誤差放大器單位增益帶寬誤差放大器單

31、位增益帶寬/MHz :2/MHz :2誤差放大器輸入失調(diào)電壓誤差放大器輸入失調(diào)電壓/mV :2 /mV :2 封鎖閾值電壓封鎖閾值電壓/V :0.4/V :0.4啟動電壓啟動電壓/V :8/V :8待機電流待機電流/mA :14/mA :14封裝管腳vSG3525內(nèi)部構(gòu)造圖vSG3525SG3525各組成部分的原理各組成部分的原理vSG3525SG3525采用精度為采用精度為1%1%的的5.1V5.1V帶隙基準(zhǔn)源，溫度穩(wěn)帶隙基準(zhǔn)源，溫度穩(wěn)定性較高、噪聲等級較低，能提供定性較高、噪聲等級較低，能提供1-20mA1-20mA的電流，的電流，可作為電路中電壓和電流的給定基準(zhǔn)?？勺鳛殡娐分须妷汉碗娏鞯?/p>

32、給定基準(zhǔn)。v振蕩器的振蕩頻率由外接電阻振蕩器的振蕩頻率由外接電阻RTRT和電容和電容CTCT決議，決議， CTCT也決議死區(qū)時間的長短。開關(guān)頻率同也決議死區(qū)時間的長短。開關(guān)頻率同RTRT和和CTCT關(guān)關(guān)系如下系如下TDTtCRRf37 . 01ftft：時鐘頻率：時鐘頻率kHzkHzRTRT：外接電阻：外接電阻kkCTCT：外接電容：外接電容uFuFRDRD：引腳：引腳6 6、7 7間跨接的電阻值間跨接的電阻值kkvSG3525SG3525各組成部分的原理各組成部分的原理vSG3525SG3525采用電壓方式控制方法采用電壓方式控制方法v振蕩器輸出的時鐘信號觸發(fā)振蕩器輸出的時鐘信號觸發(fā)RSRS

33、觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)成構(gòu)成PWMPWM信號上升沿信號上升沿主電路的開關(guān)器件導(dǎo)通。主電路的開關(guān)器件導(dǎo)通。vEAEA的輸出信號同振蕩器輸出的三角波信號相比較的輸出信號同振蕩器輸出的三角波信號相比較三角波瞬時值高于三角波瞬時值高于EAEA的輸出的輸出PWMPWM比較器翻轉(zhuǎn)比較器翻轉(zhuǎn)觸發(fā)觸發(fā)RSRS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)構(gòu)成構(gòu)成PWMPWM信號下降沿信號下降沿主主電路的開關(guān)器件關(guān)斷。電路的開關(guān)器件關(guān)斷。vRSRS觸發(fā)器輸出的觸發(fā)器輸出的PWMPWM信號的占空比為信號的占空比為0-100%0-100%，思，思索到死區(qū)，最大占空比通常為索到死區(qū)，最大占空比通常為90%-95%90%-95%。vSG3525SG35

34、25各組成部分的原理各組成部分的原理vT T觸發(fā)器作用為分頻器觸發(fā)器作用為分頻器v將將RSRS觸發(fā)器的輸出分頻觸發(fā)器的輸出分頻得到占空比為得到占空比為50%50%、頻率、頻率為振蕩器頻率為振蕩器頻率1/21/2的方波。的方波。vT T觸發(fā)器輸出的兩路互補方波同觸發(fā)器輸出的兩路互補方波同RSRS觸發(fā)器輸出的觸發(fā)器輸出的PWMPWM信號相信號相“或或 得到兩路互補的占空比為得到兩路互補的占空比為0-0-50%50%的的PWMPWM信號。信號。v思索到死區(qū)，最大占空比通常為思索到死區(qū)，最大占空比通常為45%-47.5%45%-47.5%。vPWMPWM信號適用于半橋、全橋、推挽等雙端電路的控信號適用

35、于半橋、全橋、推挽等雙端電路的控制。制。vSG3525SG3525各組成部分的原理各組成部分的原理v驅(qū)動電路構(gòu)造為推挽構(gòu)造的跟隨電路，輸出峰值電驅(qū)動電路構(gòu)造為推挽構(gòu)造的跟隨電路，輸出峰值電流可達(dá)流可達(dá)500mA500mA，可直接驅(qū)動主電路的開關(guān)器件。，可直接驅(qū)動主電路的開關(guān)器件。v欠電壓維護(hù)電路對集成欠電壓維護(hù)電路對集成PWMPWM控制器的電源施行監(jiān)控。控制器的電源施行監(jiān)控。v初上電時，當(dāng)電源電壓低于啟動電壓約初上電時，當(dāng)電源電壓低于啟動電壓約8V8V時時封鎖封鎖PWMPWM信號輸出信號輸出輸出端輸出端A A、B B為低電平。為低電平。v當(dāng)電源電壓大于啟動電壓當(dāng)電源電壓大于啟動電壓經(jīng)過軟啟動經(jīng)

36、過軟啟動 SG3525 SG3525內(nèi)部電路開場任務(wù)內(nèi)部電路開場任務(wù)PWMPWM信號輸出。信號輸出。v假設(shè)電源電壓跌至維護(hù)閾值約假設(shè)電源電壓跌至維護(hù)閾值約7V7V以下以下PWMPWM信信號被封鎖，防止輸出混亂脈沖，以維護(hù)主電路開關(guān)號被封鎖，防止輸出混亂脈沖，以維護(hù)主電路開關(guān)器件。器件。v當(dāng)電源電壓再次大于啟動電壓當(dāng)電源電壓再次大于啟動電壓再經(jīng)軟啟動再經(jīng)軟啟動 SG3525SG3525內(nèi)部電路重新任務(wù)內(nèi)部電路重新任務(wù)恢復(fù)恢復(fù)PWMPWM信號輸出。信號輸出。vSG3525SG3525各組成部分的原理各組成部分的原理v封鎖電路由引腳封鎖電路由引腳1010的信號控制，一旦有外部信號的信號控制，一旦有外

37、部信號觸發(fā)，立刻封鎖輸出脈沖信號，給外部維護(hù)電路觸發(fā)，立刻封鎖輸出脈沖信號，給外部維護(hù)電路提供一個可控的封鎖信號。當(dāng)外部封鎖信號撤銷提供一個可控的封鎖信號。當(dāng)外部封鎖信號撤銷后，后， SG3525 SG3525要再經(jīng)過一次軟啟動過程，才重新開要再經(jīng)過一次軟啟動過程，才重新開場任務(wù)。場任務(wù)。v控制電路以SG3525為中心的推挽型開關(guān)電源v振蕩器部分的振蕩器部分的RT和和CT端引腳端引腳5、6分別對地分別對地銜接電容和電阻，其取值按下式確定：銜接電容和電阻，其取值按下式確定：v在在CT端和放電端引腳端和放電端引腳5、7間跨接放電電阻，間跨接放電電阻，通常其值為數(shù)歐至數(shù)百歐。調(diào)整放電電阻的大小通常其

38、值為數(shù)歐至數(shù)百歐。調(diào)整放電電阻的大小可以改動死區(qū)時間?？梢愿膭铀绤^(qū)時間。v誤差放大器通常用作電壓調(diào)理器，其外圍電路通誤差放大器通常用作電壓調(diào)理器，其外圍電路通常接成常接成PID電路，以到達(dá)較好的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)精電路，以到達(dá)較好的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)性能。度、動態(tài)性能。TDTtCRRf37 . 013.UC1846/2846/3846采用峰值電流方式控制，用于半橋型、全橋型、推挽型開關(guān)電源的控制。UC3846主要性能目的最大電源電壓/V :40驅(qū)動輸出峰值電流/mA :500最高任務(wù)頻率/kHz :500基準(zhǔn)源電壓/V :5基準(zhǔn)源溫度穩(wěn)定性/mV/:0.4 誤差放大器開環(huán)增益/dB :105誤差

39、放大器單位增益帶寬/MHz :1誤差放大器輸入失調(diào)電壓/mV :0.5 vUC3846主要性能目的v電流放大器增益/倍 :2.75v電流放大器最大輸入差分電壓/V :1.2v限流偏置電壓/V :0.5v封鎖閾值電壓/V :0.35v啟動電壓/V :7.7v欠電壓維護(hù)閾值滯環(huán)寬度/V :0.75v待機電流/mA :17vUC3846內(nèi)部構(gòu)造圖如圖vUC3846各組成部分的原理vUC3846采用精度為1%的帶隙基準(zhǔn)源，溫度穩(wěn)定性較高、噪聲等級較低，能提供1-10mA的電流，可作為電路中電壓和電流的給定基準(zhǔn)。v振蕩器的振蕩頻率由外接電阻RT和電容CT決議， CT也決議死區(qū)時間的長短。死區(qū)時間、開關(guān)頻

40、率同RT和CT關(guān)系如下TDCt145TTTCRf2 . 2ft：時鐘頻率kHzRT：外接電阻kCT：外接電容uFtD：死區(qū)時間usvUC3846各組成部分的原理vUC3846采用峰值電流方式控制方法。v時鐘信號觸發(fā)RS觸發(fā)器構(gòu)成PWM信號上升沿主電路的開關(guān)器件導(dǎo)通。v開關(guān)器件導(dǎo)通電感電流增長CA輸出增長CA輸出高于EA的輸出比較器翻轉(zhuǎn)觸發(fā)RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)構(gòu)成PWM信號下降沿主電路的開關(guān)器件關(guān)斷。vRS觸發(fā)器輸出的PWM信號的占空比為0-100%，思索到死區(qū)，最大占空比通常為90%-95%。v簡單地說，即“開關(guān)器件在固定時辰開通，電流瞬時值到達(dá)電流給定值時，開關(guān)器件關(guān)斷。vUC3846各組成部分的

41、原理vT觸發(fā)器作用為分頻器。v將RS觸發(fā)器的輸出分頻得到占空比為50%、頻率為振蕩器頻率1/2的方波。vT觸發(fā)器輸出的兩路互補方波同RS觸發(fā)器輸出的PWM信號相“或 得到兩路互補的占空比為0-50%的PWM信號。v思索到死區(qū)，最大占空比通常為45%-47.5%。vPWM信號適用于半橋、全橋、推挽等雙端電路的控制。v驅(qū)動電路構(gòu)造為推挽構(gòu)造的跟隨電路，輸出峰值電流可達(dá)500mA，可直接驅(qū)動主電路的開關(guān)器件。vUC3846各組成部分的原理v欠電壓維護(hù)電路對集成PWM控制器的電源施行監(jiān)控。v初上電時，當(dāng)電源電壓低于啟動電壓約7.7V時封鎖PWM信號輸出輸出端A、B為低電平。v當(dāng)電源電壓大于啟動電壓經(jīng)過

42、軟啟動 UC3846內(nèi)部電路開場任務(wù)PWM信號輸出。v假設(shè)電源電壓跌至維護(hù)閾值約7V以下PWM信號被封鎖，防止輸出混亂脈沖，以維護(hù)主電路開關(guān)器件。v當(dāng)電源電壓再次大于啟動電壓再經(jīng)軟啟動 UC3846內(nèi)部電路重新任務(wù)恢復(fù)PWM信號輸出。vUC3846各組成部分的原理v封鎖電路由引腳16的信號控制，一旦有外部信號觸發(fā)，立刻封鎖輸出脈沖信號，給外部維護(hù)電路提供一個可控的封鎖信號。當(dāng)外部封鎖信號撤銷后，UC3846要再經(jīng)過一次軟啟動過程，才重新開場任務(wù)。v圖8-10為一個控制電路以UC3846為中心的推挽型開關(guān)電源的原理圖v振蕩器部分的RT和CT端引腳8、9分別對地銜接電容和電阻，其取值按下式確定：v

43、誤差放大器通常用作電壓調(diào)理器，其外圍電路通常接成PID電路 圖中采用PI電路，以到達(dá)較好的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)性能。TDCt145TTTCRf2 . 24.UC1875/2875/3875采用峰值電流方式控制，用于半橋型、全橋型、推挽型開關(guān)電源的控制。UC3875主要性能目的最大電源電壓/V :20驅(qū)動輸出峰值電流/mA :3000最高任務(wù)頻率/kHz :2000基準(zhǔn)源電壓/V :5誤差放大器開環(huán)增益/dB :60誤差放大器單位增益帶寬/MHz :11誤差放大器輸入失調(diào)電流/uA :0.6啟動電壓/V :10.75啟動電流/mA :0.15vUC3875內(nèi)部構(gòu)造圖如圖8-11vUC3875任

44、務(wù)時間信號關(guān)系如圖8-12000000000鋸齒波信號(18)同步信號(17)振蕩器輸出(16)A路輸出(14)B路輸出(13)A、B間死區(qū)C路輸出(9)D路輸出(8)C、D間死區(qū)tttttttttvUC3875經(jīng)過改動外圍電路的接法，可以構(gòu)成電壓方式控制電路或峰值電流方式控制電路。v電壓方式控制電路的接法v將斜率控制引腳18銜接到鋸齒波輸入引腳19，EA的輸出信號直接與鋸齒波相比較，控制移相角。EA的輸出電壓越高，越接近0；EA的輸出電壓越低，越接近180。v峰值電流方式控制電路的接法v將電路中的電流反響銜接到鋸齒波輸入引腳19，此時EA作為電壓控制器，EA的輸出為峰值電流控制環(huán)的給定信號，

45、當(dāng)電流反響到達(dá)EA輸出值時，超前臂換相。vUC3875構(gòu)成的典型峰值電流方式控制電路如圖8-13v該電路采用電流互感器構(gòu)成電流反響，互感器可以串入移相全橋型主電路中變壓器的一次側(cè)，VD9-VD12構(gòu)成橋式整流電路，將交流的電流反響信號整流成直流脈動信號。A、B、C、D各路輸出引腳直接驅(qū)動脈沖變壓器，用以驅(qū)動全橋電路中的4個開關(guān)器件，VD1-VD8用于維護(hù)UC3875，防止脈沖變壓器的漏感構(gòu)成過電壓而損壞UC3875。8.2 電壓方式控制電路的設(shè)計v電壓方式控制電路的主要內(nèi)容是電壓調(diào)理器的構(gòu)造方式和參數(shù)確實定。v一、電壓調(diào)理器構(gòu)造方式v開關(guān)電源通常都要求有較高的輸出電壓穩(wěn)壓精度，普通要求到達(dá)2%

46、以內(nèi)，較好的電源應(yīng)該優(yōu)于0.5%，這樣高的穩(wěn)態(tài)精度采用P調(diào)理器很難到達(dá)，因此，電壓調(diào)理器的構(gòu)造方式都采用PI或PID調(diào)理器，由于積分環(huán)節(jié)的存在，實際上，輸出電壓的穩(wěn)態(tài)誤差為零。實踐電路中，由于運放零偏、漂移和基準(zhǔn)源與反響電路的誤差等問題，實踐穩(wěn)態(tài)誤差不會為零，但已可以到達(dá)較高的精度。v上述三種調(diào)理器的電路方式如圖8-14v在電壓方式控制中，控制量用來直接控制占空比。v在電流方式控制中，電壓調(diào)理器的控制量作為電流環(huán)的給定信號，用來控制輸出電流。圖8-14ur :電壓參考信號，是電壓給定uf :電壓反響uc :控制量+-ucR1RufurR2+-ucR1RufurR2 C1+-ucR1RufurR

47、2 C2C1v這三種調(diào)理器的傳送函數(shù)分別為vPI調(diào)理器具有1個零點，而PID調(diào)理器具有2個零點。通常電壓調(diào)理器都采用PI調(diào)理器，其構(gòu)造簡單，參數(shù)整定比較容易。在某些動態(tài)性能要求較高的電源中，可采用PID調(diào)理器。v留意：微分環(huán)節(jié)的引入會導(dǎo)致反響信號中高頻成分被放大，容易遭到高頻信號的干擾。12RRuuuufrrc sCRsRRsusususufrrc12121 sCRsCRsCRsusususufrrc21221111二、電壓調(diào)理器的參數(shù)二、電壓調(diào)理器的參數(shù)v假設(shè)電壓調(diào)理器采用PI調(diào)理器，需確定2個參數(shù)：v零點1/R2C1，普通首先確定v增益R2/R1v零點確定后，可以根據(jù)Bode圖確定增益。v確定增益的原那么：使相位裕量為3050。LC1確定零點的原那么：開關(guān)電源電路的傳函是二階振蕩環(huán)節(jié)，其共軛極點由濾波參數(shù)決議。這一對共軛極點是開關(guān)電路的主導(dǎo)極點，為了較好地補償這一對極點呵斥的相位滯后，電壓調(diào)理器的零點1/(R2C1)應(yīng)選取在這一對共軛極點對應(yīng)的頻率處，即 。8.3 峰值電流方式控制電路的設(shè)計v峰值