UC2845的應用與PWM變壓器設計

1、UC2845D8和開關電源設計資料及電源維修方法 UC2845芯片資料介紹及維修方法和設計匯總第一節(jié):UC2845D芯片介紹管腳介紹 Unitrode公司的UC2845D(D是貼片)是一種高性能固定頻率電流型控制器,包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內部基準電源和欠壓鎖定等單元,其結構圖 UC2845的管腳圖 1腳: 是誤差放大器的輸出端,外接阻容元件用于改善誤差放器的 增益和頻率特性。2腳: 是反饋電壓輸入端,此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準 電壓進行比較,產生誤差(控制)電壓,誤差(控制)電壓變大,第6 腳輸出脈沖變窄,占空比降低,抑制輸出電壓的增加,從而使輸 出

2、電壓穩(wěn)定,而控制脈沖寬度,脈寬越寬,電源輸出電壓越高, Vref比較器高低門限為:3.6V/3.4V。 3腳: 電流檢測輸入端。在外圍電路中,在功率開關管(如Mos管)的源 極串接一個小阻值的取樣電阻,將脈沖變壓器的電流轉換成電 壓,此電壓送入3腳,控制脈寬。此外,當電源電壓異常時,功率開 關管的電流增大,當取樣電阻上的電壓超過1V時,縮小脈沖寬度 使電源處于間歇工作狀態(tài),UC2845就停止輸出,有效地保護了功 率開關管。4腳: 定時端,內部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定， f=1.72(Rt*Ct)當上電后，5VDC通過Rt電阻給Ct充電,使腳電壓近 似線性上升,當電壓上升到2.8

3、V時,在振蕩器內部,將定時電容 器CT上的電壓突然放掉,當電壓下降到1.4V時,電壓又開始上 升,這樣就形成一個鋸齒波電壓。 5腳: 為公共地端。 6腳: 為推挽輸出端,輸出的頻率是振蕩頻率的1/2,內部為圖騰柱式, 上升、下降時間僅為50ns,驅動能力為±1A。7腳: Vcc是電源。VCC比較器上下門限分別為:8.4V/7.6V,UC2845最 小工作電壓為8.2V,此時耗電在1mA以下。輸入電壓可以通過一 個大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后,輸入電壓可在 7.6V36V之間波動,(內部有一個36V的齊納二極管作為穩(wěn)壓管,從VCC連接至地,它的作用是保護集成電路免受系統(tǒng)啟動或運

4、行期間所產生的過高電壓的破壞),低于7.6V就停止工作。工作時耗電約為15mA,此電流可通過反饋電阻提供。當Vcc欠壓,UC2845D8參考電壓輸出端8腳將無+5V輸出,從而導致RC振蕩停止工作。 8腳: 為5V基準電壓輸出端,有50mA的負載能力。 主要特性 用于20-50W的小功率開關電源,管腳少,電路簡單。 1. 單輸出級,可以驅動MOS、晶體管。 2. 自動前饋補償。 3. 鎖存脈寬調制,用于逐周期限流。 4. 具有精密的電壓基準源(±l),電壓調整率可達0.01%。 5. 基準電壓為4.95.1V,電流模式工作頻率可達500kHz。 6. 低啟動電壓和工作電流,啟動電流&l

5、t;1mA,工作電流15mA。 7. 電流圖騰柱輸出,1A。8.有欠電壓鎖定保護和過電流保護功能。芯片原理內部框圖如圖4-5。5V基準內部偏置SR電流取樣比較器PWM鎖存誤差放大器振蕩器VrefTUccGNDCT/RTUFBCOMPISENSEOUTPUTUREFUVLO2RR2.5VDC 圖4-5:UC2845電源控制芯片原理框圖第二節(jié) 開關電源常見故障的維修一.檢查UC2845D8芯片好壞的方法1.可在UC2845D8的腳和腳之間加12V直流電壓,腳接電源正,腳接電源負2.UC2845D8的腳有5V電壓輸出。有間歇式的0-2.5V鋸齒電壓波形。有較寬的脈沖輸出。有2.5V電壓。二.常見的故

6、障:上電后,311V電壓正常,電路無輸出電壓,啟不動,但不燒保險絲。 檢查UC2845D8的第腳供電情況1.第腳沒有電壓或啟動門限電壓<8.4VDC首先:檢查啟動電阻(R203)是否變?yōu)闊o窮大或電阻漏焊和有斷線而不通,穩(wěn)壓二極管(D236)是否擊穿和方向焊反。 其次:用萬用表測4N90的D(漏極)與主繞組一端通否? 最后:用萬用測負載是否有短路現(xiàn)象。2.第腳電壓跳變,第8腳5VDC電壓沒有a.一般為第腳對地有短路,或自饋電壓沒建立起來,檢查是否短路和自饋電路b.用萬用表測第腳與地通否,測啟動繞組與二極管,電容,電阻通斷情況3.第7腳與第8腳同時跳變,一般為次級短路4.第7腳電壓正常第8腳

7、5V正常,第腳電壓跳變,電源不工作一般是開關MOS管斷路或第腳到柵極(G)之間斷路。2.保險絲熔斷,且玻璃管嚴重發(fā)黑。數(shù)字萬用表用二極管檔(指針式用RX100檔)對負載部分的主要元件進行在路測量,如整流濾波中的整流二極管擊穿,說明電路存在嚴重短路,一般為交流濾波回路短路、整流二極管短路、直流濾波電容短路和開關管短路。 檢修方法:啟動電路 自饋電路 吸收回路 過流保護回路 過壓保護回路 負載電路 a.啟動電路檢查啟動電阻(R203)是否變?yōu)闊o窮大或電阻漏焊和有斷線而不通,穩(wěn)壓二極管(D236)是否擊穿和方向焊反。b.自饋電路用萬用表測自饋電繞組與二極管,電容,電阻通斷情況,整流二極管(D213)

8、是否擊穿和方向焊反否,電容(C224)短路否, 電容(C225)短路及有無爆裂痕跡和方向焊反否。c. 六個吸收回路(主繞組,功率器件)=2;輸出負載饒組=4R2，C18，D5用于吸收開關管關斷時，變壓器漏感產生的過電壓1.兩個吸收回路(主繞組和付饒組)a.查第一個吸收回路:整流二極管(D201)是否擊穿和方向焊反否,電容(C202)短路和有無爆裂痕跡,放電電阻(R201)燒毀或阻值變成無窮大。b.查第二個吸收回路:MOS管是否燒壞,造成漏極D和S源極短路,電容(C221)有無爆裂痕跡,放電電阻(R234)燒毀或阻值變成無窮大。2.四個吸收回路:(輸出負載饒組,電阻和電容吸收次級整流管的尖峰電壓

9、)a.查第一個吸收回路:電容(C207)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電阻(RX201)燒毀或阻值變成無窮大(24V1)。b.查第二個吸收回路:電容(C208)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電阻(RX202)燒毀或阻值變成無窮大(24V2)。c.查第三個吸收回路:電容(C209)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電阻(RX203)燒毀或阻值變成無窮大(12V)。d.查第四個吸收回路:電容(C210)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電阻(RX204)燒毀或阻值變成無窮大(15V)。 f.過壓保護回路 1.穩(wěn)壓二極管(D212)是否擊穿和方向焊反,R238阻值是否正常 2.當輸出電壓+12V加大,R249與R251,R252組

10、成的誤差放大器電路,經電阻分壓后得到的取樣電壓加大與精密2.5V電壓進行比較,其差值必然增大,U205光偶的電流If增大,當U0=If *R243與UC2845D8的腳進行比較,產生誤差控制電壓,當誤差電壓>3.6v時,UC2845D8的輸出關斷g. 負載電路二、維修分析工作原理開關電源維修注意事項 在焊接電源初級元件時,一定要在拔掉電源線的情況下操作,否則 將燒壞電源。維修無輸出的電源,通電后再斷電,由于電源不振蕩,300V濾波電容 兩端的電壓放電會極其緩慢,此時,如果要用萬用表的電阻檔,測量 電源電路時,應先對300V濾波電容兩端的電壓進行放電（可用消磁 電阻或烙鐵的電源插頭進行放電

11、）,然后才能測量,不能直接將電容 兩端短路進行放電測量電源電路的電壓,要選好參考電位,因為開關變壓器初級之前 的地為熱地,而開關變壓器之后的地為冷地,二者電位不等。 第三章 單端反激式變換器原理分析l 單端反激式變換器的特點單端反激式變換器又稱電感儲能式變換器，工作原理如圖所示,當開關管Q1被PWM脈沖激勵而導通時,直流輸入電壓施加到高頻變壓器T的初級繞組上,此時NP相當于一個純電感,流過NP的電流線性上升,電源能量以磁能形式存儲在電感中,次級整流二極管D1截止,輸出電容C給負載供電。(電能轉換為磁能)當開關管Q1截止時,由于電感電流不能突變,初級繞組兩端電壓極性反向, 次級繞組上的電壓極性顛

12、倒使D1導通, 初級儲存的能量傳送到次極,提供負載電流,同時給輸出電容充電。(磁能換為電能)單端反激式變換器通常采用加氣隙來增大可工作的磁場強度H，減少剩余磁感應強度;當反激式變換器處于連續(xù)工作模式時,氣隙可有效防止磁芯飽和，因而可增大電源的輸出功率，減少變壓器磁芯損耗,進一步提高開關頻率。一、調制1.定義: 利用某一種電壓或波形的改變,去控制另一種電壓或波形發(fā)生某種形式的改變。2.調制方式:利用電壓的改變,去控制另一種波形的改變,最后達到能控制輸出電壓的改變,同時能控制輸出電壓穩(wěn)定的一種技術措施。3.脈沖寬度調制方式(PWM:(Pulse Width Modulation):是輸入電壓的變化

13、,使輸出脈沖寬度發(fā)生變化的一種方式。開關管工作周期T是固定不變的。輸出電壓的改變和穩(wěn)定,就是控制開關管調整飽和導通的時間來實現(xiàn)的。脈寬式開關電源都是降壓式的變換器,但采用變壓器隔離的開關電源,可以改變初級與次級繞組匝數(shù)比,來決定輸出電壓是升壓還是降壓。占空比的比值就是電壓比的比值,占空比的變化范圍:01。2.交流共模濾波電感的結構和工作原理定義:是在一個磁心上的兩個匝數(shù)相等的繞組中再電流方向上的不同,就能起到共模濾波電感的作用。模式:1.差模輸入:就是在共模濾波器的兩個輸入端口,所輸入電壓是有差別的一種輸入模式。 在某一瞬間,兩個輸入端的電壓一個為+,一個為-,兩個繞組產生的磁通是大小相等方向

14、相反,磁芯中就沒有變化的磁通,也沒電感量,也沒感抗,對50HZ的交流電壓沒有阻力,只有繞組的直流電阻存在,直流電阻值為0.1-0.5實際有0.1-0.2W能量損失,可忽略。2.共模輸入:就是在共模濾波器的兩個輸入端口,所輸入電壓是沒有差別的一種輸入模式。 假設共模高頻干擾電壓輸入為+或-,兩個繞組產生的是同一方向變化的磁通,磁芯中就有變化的磁通,就有感抗,電感對共模高頻干擾會有較大的衰減。三、電路原理分析1.交流輸入部分 自恢復保險絲(是一種過流保護器件) A. 原理:在常態(tài)下它的阻值非常低(0.2)，工作電流流過開關時功耗 很小,損耗能量小,當電路電流超過設計值或發(fā)生短路故障時,它的內阻迅速

15、增加至數(shù)千歐,使電路進入開路狀態(tài),立即將電路電流切斷,對電路起到保護作用,自動恢復開關只能進行低電壓過流保護,而不能接在220VAC上,否則將開關燒毀。RT201是壓敏電阻NTC201是熱敏電阻,在開關電源中起過溫保護和軟啟動的作用。低通濾波器 定義:低頻能通過而高頻干擾信號通不過的濾波器,就是能濾掉高頻電壓,又可叫高頻濾波器。b.組成:一般由電容器和電感組成c.作用: 1.防止電網(wǎng)上的高頻干擾信號、抑制浪涌電壓、尖蜂電壓進入開關電源中。2.阻止、限制開關電源所產生的噪聲,高頻電磁干擾信號串入電網(wǎng)上。d.電感e.電容作用:1.電容器的基本作用既是充電和放電。2. 儲能:以電壓形式存儲能量:Ec

16、=1/2V2C,具有隔直流通交流的作用,它兩端的電壓不能突變,電容的容抗是與頻率成反比,頻率越高,它呈現(xiàn)的容抗越小,容抗:Xc=12FC 。3.濾波作用:整流電路將交流變成脈動的直流,在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容,在濾波電路中,電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。利用其充放電特性,使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實際中,為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而變化,所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端接電解電容,由于大容量的電解電容一般具有一定的電感,對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除,故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001-0.lpF的電容,以濾除高頻及脈

17、沖干擾。 4.去耦作用:濾除高頻器件在PCB電源或芯片電源腳上引起的輻射電流,為器件提供一個局部的直流通路,能減低電路中的電流沖擊峰值。 它在減小電源和地平面上紋波、噪聲和毛刺很有效果。減少開關噪聲在板上的傳播并抑制噪聲對其它芯片的干擾。0.1uF以下的陶瓷電容常被用來做去耦電容。5.旁路作用: (Bypass)是指給信號中的某些有害部分提供一條低阻抗的通路。電源中高頻干擾是典型的無用成分,需要將其在進入目標芯片之前提前濾掉,旁路電容主要針對高頻干擾（高是相對的,認為20MHz以上為高頻干擾,20MHz以下為低頻紋波),選用滌綸薄膜電容。注: 電阻主要是用做限流和確定固定電平,即所謂的上拉或下

18、拉。揩振回路可以選用云母、高頻陶瓷電容。諧振分串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。串聯(lián)諧振產生過電壓,并聯(lián)諧振產生大電流。f.圖1分析,C205,L1,C203組成型低通濾波電路,C205,C203為抗串模干擾元件,用于抑制正態(tài)噪聲,電容選漏電流小的。所以,CLC型濾波電路中電容的容量和電感的感量越大,他們的濾波效果就越好。 g.常用高壓和低壓低通濾波電路二、橋式整流0-265VAC經橋式整流后,直流電壓=265*1.414=374.71V,此電壓分三路:1路:經R203降壓以及C224,C225濾波后為UC2845提供啟動電壓2路:經高頻變壓器初級為開關功率管的漏極提供驅動電壓, D201,C202,R20

19、1是變壓器緩沖網(wǎng)絡吸收回路,用于吸收對變壓器初級的漏電流,次級反饋到初級的尖峰電流進行吸收或二次將漏感反向耦合到次級,吸收開關管關斷時,變壓器漏感產生的過電壓。 3路: R203和R233組成泄放回路,電壓經R203和R233對地放電。當斷電后不要立即焊取電阻和電容,由于電阻較大放電需要一定時間,故要用萬用表量電容兩端的電壓,放電完后才能操作;由于電壓經電阻分壓,故在選濾波電容C224,C225時,注意耐壓值>375*(R233/R203+R233),否則,當電源出現(xiàn)故障時,375V電壓沒電流輸出,C224和C225有可能被擊穿。三、啟動電路要使開關電源工作,首先是振蕩器必須的振蕩,振蕩

20、器要振蕩必須要有一個較小的的啟動電流,較小的的啟動電流又來自較小的的啟動電壓,可是開關電源開機后,馬上建立起來的唯一的一種電壓,就是375V左右的直流電壓,該電壓經啟動電阻R203(200K)直接給UC2845D8的腳供電(正常工作約需15mA電流),此時自饋電沒建立起來,只有靠C225的放電來繼續(xù)啟動,此電容又叫維持啟動電容;開關變壓器的初級繞組感應給自饋電繞組的脈沖電壓,輸出+13V自饋電壓,自饋電建立后,經維持啟動電容C224,C225濾波后,給UC2845D8的腳供電,啟動電阻R203也完成任務,R203還接在電路中,兩端有362V電壓(362/200K=1.85mA電流),此時沒有R

21、203,電路工作可正常工作。四、吸收回路定義:消反沖電路或稱阻尼電路。 組成:由電阻、電容和阻塞二極管組成的鉗位電路。 作用:1:降低沒用的反沖電壓。2:消除高頻振蕩(可以有效地保護開關功率管不受損)。 反沖電壓:是指在斷開有電流的電感電路時,產生的自感電壓,吸 收回路是消耗能量的。 高電壓常用的幾種吸收回路分析a.在電路工作穩(wěn)定后,當開關管Q1截止時,初級繞組的反沖電壓為:上“-”下“+”,并通過二極管D1給電容器C1充電,由于電路中沒有電阻,所以電容器C1充電電流比較大, 電容器C1兩端電壓一下就能上升到150V,電容器C1吸收的能量就比較多。(瞬間充電完成,馬上又放電)電容器C1的電壓為

22、下“+”上“-”,電阻R1也有電流泄漏，它不可能通過二極管D1反向由初級繞組T放電,它就無法振蕩下去,電容器C1上的電壓,只有通過R1放電,將反沖電壓轉換成熱能散發(fā)掉。當開關管Q1導通時,電阻R1仍給電容器C1放電,最后C1兩端電壓下降到約125V。總之:電容器C2的充電時間,在Q1截止;C2的放電時間在導通和截止整各個過程。b. 當開關管Q1截止時,初級繞組的反沖電壓為:上“-”下“+”,并通過電阻R1給電容器C1充電,C1充電脈沖電流比較大(0.3A),在R1上的瞬時電壓降可達200V至多,瞬時功率達60W,平均功率1-2W。(瞬間充電完成,馬上又放電)電容器C1的電壓為下“+”上“-”,

23、C1通過阻尼電阻R1放電(使高頻自由振蕩成低頻自由振蕩,由于R1消耗使振蕩很快衰減)。當開關管Q1導通時,由電源電壓(300V)給C1充電,在阻尼電阻R1上也要消耗能量。c. 當開關管Q1截止時,MOS的D(漏極)反沖電壓最高達600-800V,通過電阻R1給電容器C1充電,因反沖電壓較高,所以充電電流很大,反沖電壓消耗大,從而達到保護Q1的目的。當開關管Q1導通時,C1所充的電壓就經過Q1放電,為了防止瞬間放電電流過大而加重管子負擔,所以串聯(lián)電阻R1加以限流,C1的兩端電壓不可能全部放掉,還會乘100V左右電壓。d. 當開關管Q1截止時, 反沖電壓通過二極管D1給電容器C1充電,因反沖電壓較

24、高(600-800V),沒有電阻限流,所以充電電流很大,反沖電壓消耗大,從而達到保護Q1的目的(有反沖電壓這一瞬間是充電,其它時間通過R4放電)。當開關管Q1導通時,C1所充的電壓就經過R1放電, C1的兩端電壓不可能全部放掉,還會乘100V左右電壓。e.當開關管Q1截止時,初級繞組的反沖電壓為:上“-”下“+”, 直接給電容器C1充電,由于電路中沒有電阻,所以電容器C1充電電流比較大,電容器C1兩端電壓一下就能上升到很高電壓,電容器C1吸收的能量就比較多,電容器C1的電壓為下“-”上“+”。當開關管Q1導通時,C1所充的電壓就經過MOS管,R1,R2放電轉換成熱能散發(fā)掉,C1的兩端電壓不可能

25、全部放掉,還會乘100V左右電壓。對圖原理介紹a.吸收回路1:由C202(103/2KV),R201(27K/3W),D201(MUR110R)組成變壓器緩沖網(wǎng)絡吸收回路。并與初級繞組兩端并聯(lián),它主要是消除MOS管截止時,產生的高頻振蕩。當MOS管導通時,初級繞組中的電流,使變壓器儲存磁能,當MOS管截止時,變壓器中的磁能就要轉化為電能,在初級繞組的兩端, 產生下正上負的300多伏的脈沖電壓。由于有較小的寄生電容的存在,變壓器的初級繞組與寄生電容要產生高頻振蕩,向外發(fā)射干擾電磁波。有了該組吸收后路后,自感電壓通過D201給C202充電,把能量儲存在C202電場中,因C202上的電壓不可能通過D

26、201向初級繞組N1放電(截止),所以它就無法振蕩下去,C202上的電壓,只有通過R201放電,將反沖電壓轉換成熱能散發(fā)掉,R201溫度比較高。總之:C202的沖電時間,只是在MOS管截止的一瞬間,C202的放電時間,是在MOS管截止和導通的整個過程中。b.吸收回路2: MOS管吸收回路:C221(221/2KV),R234(27K 3W),D211(MUR1100R)組成。與MOS管兩端并聯(lián)。當MOS管截止時,初級繞組N1的兩端,產生下正、上負的300多伏的脈沖電壓,這個電壓與直流300V串聯(lián)相加后,這時4N90的漏極D和源極S之間約有600700V的電壓,有了該組吸收回路后,這個很高的脈沖

27、電壓,通過D211給電容器C221充電,將很高的脈沖電壓拉下來當MOS管導通時,電容器C221通過MOS和R234放電,防止瞬間放電電流過大,在電路中串聯(lián)一個限流電阻R234,這樣C221的兩端電壓不可能全部放掉,一般會剩100V左右的電壓。c.吸收回路3: RX201及C207和D206組成24V1次級吸收回路。4: RX202及C208和D208組成24V2次級吸收回路。5: RX203及C209和D209組成12V次級吸收回路。6:RX204及C210和D210組成15V次級吸收回路。(吸收次級整流管的反向尖峰電壓)d.MOS管選型計算4N90導通時,變壓器的磁通量增大,此時便將電能積蓄

28、起來,4N90截止時,便將積蓄的電能釋放,變壓器初級繞組中便有剩磁產生,并通過D201反饋到次級,剩磁釋放完后,初級繞組NP的電壓Vmin =1.414*154=217.756V Vmax=1.414*286 = 404.404VDmin:最小占空比 Lp:初級電感量MOS峰值電壓:Vdsp= Vmax*(1+(R201*Dmin)/(10*Lp) = Vmax*(1+(R201*Dmin)/(10*Lp) =404.404*(1+(20k*0.2)/(10*2.341) = 571.56VMOS峰值電流:Ids = 0.2*N3/N1+0.2*(N4+N5)/N1+1.5*N4/N1+0.4

29、*N6/N1 = 0.2317 (A)時間常數(shù)R201*C202比周期T大的多,一般取5倍左右,則 C202 = 5*T/R201 = 5*12.2*10(-6)/20*10(3) = 3 (PF)五、振蕩和輸出頻率1.R240=10K,C226=2.2*10(-6)F,它是決定該電路工作頻率的重要元件,開關頻率:f=1.72*10(3)R240*C226(KHZ)=1.72*10(5)2.2=78.18kHz。 2.輸出電壓頻率為振蕩頻率的一半。六、補償電路 UC2845D8的腳是誤差放大器的輸出端,腳是誤差放大器的輸入負端,內部基準電壓5VDC分壓后,產生一個2.5V的電壓,作為誤差放大器

30、的輸入正端。1.當、腳短路時,構成一個電壓跟隨器,輸出一個2.5V的不變電壓。2.當、腳之間接一個電容,作用是完成高頻負反饋,能有效的消除高頻寄生振蕩。3.當、腳之間接一個電阻,作用是完成直流負反饋,R1阻值越小,負反饋就越深,誤差放大器的放大倍數(shù)就越小,頻帶就越寬,靜態(tài)工作點就越穩(wěn)定,溫度特性也越好。七、電路是怎樣保護的?1.輸出端短路而產生過流,開關MOS管的漏極電流將大幅度上升,R235,R236兩端的電壓也上升,UC2845的3腳上的電壓也上升,當3腳上的電壓超過正常值0.3V達到1V(即電流超過0.66A=1V/1.5)時,UC2845的PWM比較器輸出高電平,使PWM鎖存器復位,關

31、閉輸出,即UC2845的6腳無輸出,MOS管截止,從而保護電路。2.輸入供電電壓過壓(超過265V) 265VAC經橋式整流后,直流電壓=265*1.414=374.71V,變壓器初級繞組電壓大大提高,UC2845的7腳供電電壓也急劇上升,大于18V時,D236被擊穿,UC2845的2腳電壓也上升關閉輸出,從而保護電路,同時D212也被擊穿,MOS管截止。3.輸入供電電壓欠壓(低于125V) 125VAC經橋式整流后,直流電壓=125*1.414=176.75V,變壓器初級繞組電壓很低,UC2845的7腳供電電壓也低,當?shù)陀?.6V,UC2845不工作。 第四章 單端反激式變壓器的設計原理分析

32、一、設計舉列1:1.高頻變壓器的參數(shù)設計本沒計的目標是完成一個交流輸入電壓范圍為220(1±20)V，輸出為24V500mA、±15V600mA、5V2A的多級輸出，效率=75,最大占空比D=O5,工作頻率f=50kHz的開關穩(wěn)壓直流電源。單端反激式工關電源中變壓器不僅作為變壓器使用，同時又作為儲能電感，它的設計方法與其他類型的變壓器不同。其設計參數(shù)豐要有以下3項:(1)求出原邊繞組電感量；(2)選擇規(guī)格、尺寸合適的高頻變壓器磁芯；(3)計算原副邊繞組匝數(shù)。1.1: 計算原邊電感量Lp及變壓器氣隙考慮到輸入電壓有±20的波動，即要求該單端反激開關電源在交流電壓18

33、0260V范圍內都能正常工作。輸出功率Po=24×0.5+15×0.6×2+5×2=40W取反激變壓器最大占空比Dmax=0.5Vs應取最小值:Vs(min)=180×1.4-20=232V其中20V為直流紋波及整流橋壓降之和。初級繞組流過的峰值電流Ip為式中: Ip=2*P0Vs*Dmax (1) Ip=2*40232*0.5 =0.69A 2假設電壓Vs波動下限為7,Vs(min)232(1-0.07)=216V,則次級繞組的電感: Lp=Vs（min）* Dmax* TIp (3) Lp=216*0.50.69*50*103 =3.13m

34、H 4即工作磁感應強度變化值取飽和值Bs的一半，查閱R2KB鐵氧體磁性能表可知，其飽和磁感應強度Bs=3500GS，則:B=12 Bs=1750Gs,磁芯有效截面積A=9725mm2代入各值計算可得其所需氣隙長度可由下式計算式中:Ae為磁心有效截面積 = 0.4*L p *Ip2Ae B210-8=1.8712.978=0.63mm （5）1.2: 次級繞組匝數(shù)初級繞組匝數(shù)計算公式為N1= L p *IpAe*B*108= 3.13* 0.6997.25* 1750*108=128 6將41中得到的各量代入得N1=128匝。次級繞組匝數(shù)的計算公式(24V) 式中:VD為整流二極管正向壓降。代入

35、數(shù)據(jù)， N2=V0 +VD*1-Dmax*N1V Smin Dmax=24+1*1-0.5*128232*0.5 (7) =13.79次級繞組取N2=14匝。取UC3842的工作電壓為15V，式中的lV為整流管的導通壓降。N6=15+1 24+1*N2=8.96 (8)則反饋繞組取9匝，二、設計舉列2:1.設計參數(shù)要求輸入電壓有±30的波動，即要求該單端反激開關電源在交流電壓154286VAC范圍內都能正常工作。輸出負載有4組,其中三組互相隔離 24VDC 0.2A 24VDC 0.2A 12VDC 1.5A 15VDC 0.4A2. 功率、直流電壓、輸入電流、輸出負載、空氣隙、電容

36、值的確定輸出功率:Po = 24×0.2+24×0.2+12×1.5+15×0.4= 33.6 (W)輸入總功率: Pi=P0=33.60.85=39.5W =85% (1) 輸入最低和最高直流電壓:Vmin = 154*1.414= 217.756V Vmax = 286*1.414 = 404.404V輸入有效電流: Ids=PiVmin=39.5217.756 =0.181A (2) 輸入最大電流: Imax=IdsDmax=0.1810.4 =0.4538 A (3)輸入回路平均電流: Idc=Ids*Dmax=0.181*0.4 =0.0724

37、 A (4)空氣隙: =4*10-7*N12*AeLp=4*10-7*942*111.242.452 =1.23452.452=0.4898 mm (5)電解電容:C201 = 2* Pi = 80f/450V (實際選用:C201= 68f/450V)對于5-10W的開關電源,電容可選4.710f。10-50W的開關電源,按2.03.0f/W的容量選用。50-100W的開關電源,按2.53.5f/W的容量選用。如果濾波電容容量太小,則會使直流電壓紋波太大,容易引起開關管損壞,導致功率因數(shù)下降,諧波含量增加,電容器靜電容量的允許偏差可為±10%,最好為±5%。C>47

38、f,一般要求漏電電流:I<3*(CU)1/2 (A)電容的負載電阻 Rlc=VminIdc=217.7560.0724=3007.6 (6)3.工作頻率和周期的確定 f=1.72*103Rt Ct=1.72*10310*103*2.2*10-6=1.72*1052.2=78.18KHz (7) T=1f=178.18Khz=12.79s (8) 4.占空比和導通時間的確定 占空比最大占空比Dmax<0.5, 故選 Dmax=0.4導通時間 TON=T*Dmax =12.79*0.4 =5.11s (9) 5.鐵氧體磁芯的選型和介紹鐵氧體磁芯型號:EI32,制作時空氣隙每邊各留0.5

39、mm。EI32磁芯尺寸:B = 21.5(mm) C = 10.8±0.2 (mm) D = 10.8±0.2 (mm)磁感應強度:Bs = 2000GS磁芯有效截面積:Ae = C*D(mm2) = (10.8)*(10.8-0.5) = 111.24 (mm2)窗口面積:Be = (B-C)/4*D = (21.5-10.8)/4*10.8 = 28.89(mm2)6.計算變壓器初、次級繞組匝數(shù)和輸出電壓Vs確定初級繞組N1的匝數(shù)和電感量飽和磁通密度在100時,查表Bs=286(mT),對一般形狀、材質的鐵氧體,當工作頻率78.18KHz時,65%的飽和值Bs=286*

40、0.65=186(mT),變壓器的感應電壓從217.756V到404.404V的變動,磁感應強度也發(fā)生變化 N1=Vmin*1.3*1.9*Ton*10-6Bs*Ae =154*1.3*1.9*5.110.186*111.24 =93.94 取94匝 (11) 初級電感量:Lp=Vmin*Ton*10-6Imax=217.756*5.11*10-60.4538 =2.452mH (12) 反饋繞組N2UC2845D8的工作電壓為12V,加上整流二極管D213的管壓降1.75V,反饋繞組N2的供電電壓為13.75VVs1=12+1.750.4=34.375 V (13) N2=Vs1*Ton*104Bs*Ae =34.375*5.11*1042000*111.24 =1756.5222.48 =7.89 取8 匝 (14) 次級繞組N3 輸出電壓=2