小功率開(kāi)關(guān)電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告

《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：小功率開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)題目描述與要求開(kāi)關(guān)電源的根本工作原理與電路結(jié)構(gòu)1開(kāi)關(guān)電源的概述1.1開(kāi)關(guān)電源的工作原理以及組成………………51.2開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)……………72開(kāi)關(guān)器件…………82.1開(kāi)關(guān)器件的特征2.2MOSFET2.3電力二極管3PWM開(kāi)關(guān)電源的根本原理………9第4章具體設(shè)計(jì)1主電路設(shè)計(jì)1.1輸入電路……………………101.2整流濾波電路………………112控制電路設(shè)計(jì)UC3842的引腳排列及內(nèi)部框圖…………132.3基于UC3842的控制電路…………………143總體電路設(shè)計(jì)3.1總體電路框圖…3.2整體電路設(shè)計(jì)說(shuō)明…………153.3總體電路設(shè)計(jì)圖第6章課程設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)課程設(shè)計(jì)目的電源和驅(qū)動(dòng)是電力電子技術(shù)的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域。課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)速〔直流PWM〕驅(qū)動(dòng)電源及控制用小功率開(kāi)關(guān)電源。其目的是通過(guò)對(duì)實(shí)際電力電子裝置的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試，深化和拓展課程所學(xué)知識(shí)，提高工程實(shí)踐能力。本次課程設(shè)計(jì)的安排旨在提升學(xué)生的動(dòng)手能力，加強(qiáng)大家對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解和實(shí)際運(yùn)用，通過(guò)團(tuán)隊(duì)成員之間的密切配合，加強(qiáng)團(tuán)員的合作協(xié)調(diào)能力。通過(guò)本次課程的歷練，加強(qiáng)大家的自學(xué)能力，為大家做畢業(yè)設(shè)計(jì)做很好的鋪墊。課程設(shè)計(jì)題目描述與要求1開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。根據(jù)電壓等級(jí)要求，設(shè)計(jì)主電路及控制電路，實(shí)現(xiàn)電路及設(shè)備的保護(hù)，選定所需的電氣元件，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行制作、焊接并調(diào)試。最后提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和一份完整的開(kāi)關(guān)電源原理圖。針對(duì)這個(gè)需求，本設(shè)計(jì)要求利用PWM控制芯片UC3842，設(shè)計(jì)一個(gè)小功率開(kāi)關(guān)電源，具體指標(biāo)如下：輸入交流電壓變動(dòng)范圍：AC65～265V；輸入頻率：50/60Hz；輸出電壓：穩(wěn)定的DC36V；輸出電流：≤2A；控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開(kāi)關(guān)頻率的選擇決定了變換器的特性。開(kāi)關(guān)頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也越好。但隨著頻率的提高，諸如開(kāi)關(guān)損耗、門(mén)極驅(qū)動(dòng)損耗、輸出整流管的損耗會(huì)越來(lái)越突出，而且頻率越高，對(duì)磁性材料的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)的要求會(huì)越苛刻。另外高頻下線路的寄生參數(shù)對(duì)線路的影響程度難以預(yù)料，整個(gè)電路的穩(wěn)定性、運(yùn)行特性以及系統(tǒng)的調(diào)試會(huì)比擬困難。在本電源中，選定工作頻率為43kHz[9]。開(kāi)關(guān)電源的根本工作原理與電路結(jié)構(gòu)1開(kāi)關(guān)電源的概述1.1開(kāi)關(guān)電源的工作原理以及組成開(kāi)關(guān)電源主要是進(jìn)行交流/直流、直流/直流、直流/交流功率轉(zhuǎn)換的裝置，通過(guò)對(duì)主變換回路以及控制回路的控制完成一系列的變換。主變換回路將輸入的交流電轉(zhuǎn)換后傳遞給了負(fù)載，所以它決定了開(kāi)關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)換要求以及負(fù)載能力等一系列的技術(shù)指標(biāo)；而控制回路是按照輸入，輸出技術(shù)指標(biāo)的要求來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，控制主變換回路的工作狀態(tài)。本設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源控制集成電路主要包括電源電路、濾波整流電路、升壓斬波電路以及UC3842控制芯片構(gòu)成的控制電路。由于此為小功率開(kāi)關(guān)電源，故電路設(shè)計(jì)不包括各種反應(yīng)電路以及各種保護(hù)功能電路。在開(kāi)關(guān)點(diǎn)的變換過(guò)程中，用高頻變壓器隔離稱為離線式開(kāi)關(guān)變換器，常用AC/DC變換器就是離線式開(kāi)關(guān)變換器。開(kāi)關(guān)電源的工作原理框圖如圖2.1所示。圖2.1開(kāi)關(guān)電源電路框圖開(kāi)關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)周期性通斷開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)元件的占空比調(diào)整輸出電壓，開(kāi)關(guān)電源的工作原理可以用圖2.2進(jìn)行說(shuō)明。圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓Ui經(jīng)開(kāi)關(guān)S加至輸出端，S為受控開(kāi)關(guān)，是一個(gè)受開(kāi)關(guān)脈沖控制的開(kāi)關(guān)調(diào)整管，假設(shè)使開(kāi)關(guān)S按要求改變導(dǎo)通或斷開(kāi)時(shí)間，就能把輸入的直流電壓Ui變成矩形脈沖電壓。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波后就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓Uo。圖2.2開(kāi)關(guān)電源的工作原理上圖中，a圖為電路圖，b圖為波形圖。為方便分析開(kāi)關(guān)電源電路，定義脈沖占空比方下：公式(2.1)上式中，T表示開(kāi)關(guān)S的開(kāi)關(guān)重復(fù)周期；Ton表示開(kāi)關(guān)S在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間。開(kāi)關(guān)電源直流輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之間有如下關(guān)系：Uo=Ui公式〔2.2〕由式(2.1)和式(2.2)可以看出，假設(shè)開(kāi)關(guān)周期T一定，改變開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通時(shí)間Ton，即可改變脈沖占空比D，從而到達(dá)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。T不變，只改變Ton來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調(diào)制(PWM)。由于PWM式的開(kāi)關(guān)頻率固定，輸出濾波電路比擬容易設(shè)計(jì)，易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，因此PWM式開(kāi)關(guān)電源用得較多。假設(shè)保持Ton不變，利用改變開(kāi)關(guān)頻率f=1/T實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓Uo穩(wěn)壓的方法，稱做脈沖頻率調(diào)制(PFM)。由于該方式的開(kāi)關(guān)頻率不固定，因此輸出濾波電路的設(shè)計(jì)不易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。既改變Ton，又改變T，實(shí)現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。在各種開(kāi)關(guān)電源中，以上三種脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式均有應(yīng)用。1.2開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)開(kāi)關(guān)電源具有如下特點(diǎn)：(1)開(kāi)關(guān)器件節(jié)能〔效率一般可達(dá)85%以上〕。開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗比擬小，但是效率較高，一般在80%～90%，高的甚至可達(dá)90%以上；(2)體積小、重量輕。由于開(kāi)關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，從而使其重量大大減輕，只有同容量線性電源的1/5，體積也在很大程度上縮小了；(3)穩(wěn)壓范圍寬。開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓在90~270V內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化在±2%以下。合理設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬并保證開(kāi)關(guān)電源的高效率；〔4〕平安可靠，具有各種保護(hù)功能。在開(kāi)關(guān)電源中，由于可以方便地設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，因此當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保障其功能可靠；(5)功耗小。由于開(kāi)關(guān)電源的工作頻率高，一般在20KHz以上，因此濾波元件的數(shù)值可以大大減小，從而減小功耗；特別是由于功率開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，因此損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周圍元件不致因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境而損壞。因此采用開(kāi)關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。2開(kāi)關(guān)器件2.1開(kāi)關(guān)器件的特征同處理信息的電子器件相比，開(kāi)關(guān)電源的電子器件具有以下特征：(1)能處理電功率的大小，即承受電壓和電流的能力是開(kāi)關(guān)器件最重要的參數(shù)，其處理電功率的能力小至毫瓦級(jí)，大至兆瓦級(jí)，大多遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。(2)開(kāi)關(guān)器件一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí)(通態(tài))阻抗很小，接近于短路，管壓降接近于零，電流由外電路決定；阻斷時(shí)阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，管子兩端電壓由外電路決定。(3)開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)態(tài)特性也是很重要的方面，有些時(shí)候甚至上升為第一位的重要問(wèn)題。作電路分析時(shí)，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)往往用理想開(kāi)關(guān)來(lái)代替實(shí)際開(kāi)關(guān)。(4)電路中的開(kāi)關(guān)器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。在主電路和控制電路之間，需要一定的中間電路對(duì)控制電路的信號(hào)進(jìn)行放大，這就是開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)電路。(5)為保證不致于因損耗散發(fā)的熱量導(dǎo)致開(kāi)關(guān)器件溫度過(guò)高而損壞，不僅在開(kāi)關(guān)器件封裝上講究散熱設(shè)計(jì)，在其工作時(shí)一般都要安裝散熱器。導(dǎo)通時(shí)，器件上有一定的通態(tài)壓降；形成通態(tài)損耗阻斷時(shí)，開(kāi)關(guān)器件上有微小的斷態(tài)漏電流流過(guò)；形成斷態(tài)損耗時(shí)，在開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通或關(guān)斷的轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗，總稱開(kāi)關(guān)損耗。對(duì)某些器件來(lái)講，驅(qū)動(dòng)電路向其注入的功率也是造成開(kāi)關(guān)器件發(fā)熱的原因之一。2.2MOSFET開(kāi)關(guān)電源中的功率開(kāi)關(guān)器件是影響電源可靠性的關(guān)鍵器件。在開(kāi)關(guān)電源中，用作開(kāi)大的平安工作區(qū)、良好的散熱穩(wěn)定性和非?？斓拈_(kāi)關(guān)速度。MOSFET在大功率開(kāi)關(guān)電源中用作開(kāi)關(guān)，比雙極性功率晶體管具有明顯的優(yōu)勢(shì)。所有類型的有源功率因數(shù)矯正器都是為驅(qū)動(dòng)功率MOSFET而設(shè)計(jì)的。MOSFET功率管的特點(diǎn)1〕MOSFET是電壓控制型器件因此在驅(qū)動(dòng)大電流時(shí)無(wú)需推動(dòng)級(jí)，電路較簡(jiǎn)單2〕輸入阻抗高，可達(dá)108Ω以上；3〕工作頻率范圍寬，開(kāi)關(guān)速度快〔開(kāi)關(guān)時(shí)間為幾十納秒到幾百秒〕、開(kāi)關(guān)損耗?。?〕有較優(yōu)良的線性區(qū)，并且MOSFET的輸入電容比雙極型的輸入電容小得多，所以它的交流輸入阻抗極高；噪聲也小，5〕功率MOSFET可以多個(gè)并聯(lián)使用，增加輸出電流而無(wú)需均流電阻。2.3電力二極管可分為普通二極管，快恢復(fù)二極管，肖特基二極管三種。(1)普通二極管(GeneralPurposeDiode)普通二極管又稱為整流二極管(RectifierDiode)，多用于開(kāi)關(guān)頻率不高(1kHz以下)的整流電路中。其反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在5s以上，這在開(kāi)關(guān)頻率不高時(shí)并不重要。其正向電流定額值和反向電壓定額值可以到達(dá)很高，分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上。(2)快恢復(fù)二極管(FRD)快恢復(fù)二極管是恢復(fù)過(guò)程很短，特別是反向恢復(fù)過(guò)程很短的二極管，簡(jiǎn)稱為快速二極管?？焖俣O管在工藝上多采用了摻金措施，有的采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改良的PiN結(jié)構(gòu)。采用外延型PiN結(jié)構(gòu)的快恢復(fù)外延二極管(FastRecoveryEpitaxialDiodes，F(xiàn)RED)，其反向恢復(fù)時(shí)間更短(可低于50ns)，正向壓降也很低(0.9V左右)，但其反向耐壓多在400V以下?？焖俣O管從性能上可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級(jí)，前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng)，后者那么在100ns以下，有的甚至到達(dá)20~30ns。(3)肖特基二極管以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘為根底的二極管稱為肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)，簡(jiǎn)稱為肖特基二極管。肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)很多，主要是：反向恢復(fù)時(shí)間很短(10~40ns)，正向恢復(fù)過(guò)程中不會(huì)有明顯的電壓過(guò)沖；在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復(fù)二極管；其開(kāi)關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小，效率高。肖特基二極管的缺乏之處是：當(dāng)反向耐壓提高時(shí)，其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求，因此多用于200V以下；反向漏電流較大且對(duì)溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度。3PWM開(kāi)關(guān)電源的根本原理在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開(kāi)關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)。在這兩種狀態(tài)中加在功率晶體管上的伏-安乘積總是很小的：在導(dǎo)通時(shí)，電壓低，電流大；關(guān)斷時(shí)，電壓高，電流小。功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。與線性電源相比，PWM開(kāi)關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò)“斬波〞——即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比由開(kāi)關(guān)電源的控制器來(lái)調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過(guò)變壓器來(lái)升高或降低。通過(guò)增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓組數(shù)。最后這些交流波形經(jīng)過(guò)整流濾波后就得到直流輸出電壓?？刂破鞯闹饕康氖潜３州敵鲭妷悍€(wěn)定，其工作過(guò)程與線性形式的控制器很類似。也就是說(shuō)控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設(shè)計(jì)成與線形調(diào)節(jié)器相同。具體設(shè)計(jì)1主電路設(shè)計(jì)1.1輸入電路線性濾波電路、浪涌電流抑制電路、整流電路。作用：把輸入電網(wǎng)交流電源轉(zhuǎn)化為符合要求的開(kāi)關(guān)電源直流輸入電源。①線性濾波電路抑制諧波和噪聲。②浪涌濾波電路抑制來(lái)自電網(wǎng)的浪涌電流。③整流電路：把交流變?yōu)橹绷?。有電容輸入型、扼流圈輸入型兩種，開(kāi)關(guān)電源多數(shù)為前者。如圖4該濾波器有兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端和一個(gè)接地端，制作使用時(shí)外殼使用金屬屏蔽并接地，電路包括共模電感L、濾波電容器C1~C4。L對(duì)串模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時(shí)，由于兩個(gè)線圈的磁通方向相同，經(jīng)過(guò)偶合后總電感量迅速增大，因此共模信號(hào)呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過(guò)。C3、C4跨接在輸出端，經(jīng)電容分壓后接地，能有效的抑制共模干擾。1.2整流濾波電路從電源噪省濾波器經(jīng)過(guò)噪聲濾波輸出后的電壓從整流濾波器〔圖5〕輸入，經(jīng)過(guò)D1~D4進(jìn)行橋式全波整流送往R1和C5組成的r型濾波電路進(jìn)行濾波，得到+300V的非穩(wěn)壓的直流輸出。采用橋式全波不可控整流，可省去笨重的輸入變壓器，使設(shè)計(jì)重量可大大減輕，輸出也得到近似平滑的良好直流電壓，轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高。3〕輸出變換電路——Boost升壓電路注意：不能開(kāi)路—必須有一定負(fù)載〔因?yàn)槿菀谉龎拈_(kāi)關(guān)管—涉及控制問(wèn)題〕通過(guò)變化電路使輸出電壓為穩(wěn)定的直流電壓?？紤]此本錢問(wèn)題，本次課程設(shè)計(jì)須將全控器件IGBT換成相應(yīng)的全控器件MOSFET2控制電路設(shè)計(jì)主要由UC3842新型集成開(kāi)關(guān)電源芯片進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源控制電路的設(shè)計(jì)，市電輸入采用無(wú)工頻變壓器設(shè)計(jì)，開(kāi)關(guān)管的觸發(fā)調(diào)整信號(hào)采用高頻40KHZ的PWM〔脈寬調(diào)制信號(hào)〕，到達(dá)額定輸出為36V，2A的高精度穩(wěn)壓輸出，電源輕便，簡(jiǎn)潔明快。2.1UC3842的性能特點(diǎn)：1〕它屬于電流型單端PWM調(diào)制器，具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。能通過(guò)高頻變壓器與電網(wǎng)隔離，適于構(gòu)成無(wú)工頻變壓器的20~50W小功率開(kāi)關(guān)電源。2〕最高開(kāi)關(guān)頻率為500kHZ，頻率穩(wěn)定度達(dá)0.2%。電源效率高，輸出電流大，能直接驅(qū)動(dòng)雙極型功率晶體管或VMOS管、DMOS管、TMOS管。3〕內(nèi)部有高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)電壓源，典型值為5.0V，允許有±0.1V的偏差。溫度系數(shù)為0.2mV/℃。4〕穩(wěn)壓性能好。電壓調(diào)整率可達(dá)0.01%/V，能同第二代線性集成穩(wěn)壓器〔例如LM317〕相媲美。啟動(dòng)電流小于1mA，正常工作電流為15mA。5〕除具有輸入端過(guò)壓保護(hù)與輸出端過(guò)流保護(hù)之外，還設(shè)有欠壓鎖定電路，使工作穩(wěn)定、可靠。6〕最高輸入電壓=30V，輸出最大峰值電流=1A，平均電流為0.2A，本身最大功耗=1W，最大輸出功率=50W。2.2UC3842的引腳排列及內(nèi)部框圖1腳為內(nèi)部誤差放大器輸出端，外接阻容元件可改善誤差放大器的增益和頻率特性；2腳為誤差放大器的取樣電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比擬，產(chǎn)生誤差電壓，而控制脈沖寬度；3腳為PWM比擬器的另一輸入端，當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò)lV時(shí)停止脈沖輸出使電源處于間歇工作狀態(tài)；4腳為定時(shí)電容CT端，內(nèi)部振蕩器工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=1.8/(RT×CT)；5腳為接地端；6腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50ns驅(qū)動(dòng)能力為±lA；7腳為啟動(dòng)/工作電壓輸入端腳是直流電源供電端，具有欠壓、過(guò)壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；8腳為內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA的負(fù)載能力。2.3基于UC3842的控制電路3總體電路設(shè)計(jì)3.1總體電路框圖3.2整體電路設(shè)計(jì)說(shuō)明本設(shè)計(jì)利用UC3842組成的PWM脈沖控制驅(qū)動(dòng)電路，輸出＋5V和＋12V兩個(gè)直流電源。電路分為三個(gè)模塊，整流濾波電路，為UC3842提供啟動(dòng)電壓；UC3842組成的PWM脈沖控制電路，驅(qū)動(dòng)MOSFET管為變壓器線圈提供脈沖；一個(gè)輸出斬波電路，使輸出電壓為穩(wěn)定的36V。如總電路圖所示：輸入220V〔變動(dòng)范圍在85V——265V左右〕交流電，經(jīng)過(guò)C1、L、C2進(jìn)行低通濾波后的交流電壓經(jīng)D1、D2、D3、D4橋式整流以及電解電容C1、C2濾波后變成3l0V的脈沖直流電壓，此電壓經(jīng)通過(guò)電阻R18分壓給UC3842提供啟動(dòng)電壓，當(dāng)電壓到達(dá)16V時(shí)到達(dá)芯片的啟動(dòng)電壓，UC3842開(kāi)始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖，UC3842的啟動(dòng)電壓大于16V，啟動(dòng)電流僅1mA即可進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)電路啟動(dòng)運(yùn)行后，UC3842的啟動(dòng)電壓由R7分壓,再經(jīng)二極管整流后，得到的直流電壓提供，此時(shí)第一模塊的啟動(dòng)電路不再提供啟動(dòng)電壓。電壓接入U(xiǎn)C3842的7〔vcc〕管腳，UC3842啟開(kāi)工作，由6端〔output〕輸出推動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作，輸出信號(hào)為上下電壓脈沖。如果由于某種原因，輸出端短路而產(chǎn)生過(guò)流，開(kāi)關(guān)管的漏極電流將大幅度上升，R6兩端的電壓上升，其中R19和C8組成濾波電路防止脈沖尖峰使電路誤操作，UC3842的腳3上的電壓也上升。當(dāng)該腳的電壓超過(guò)正常值0.3V到達(dá)1V(即電流超過(guò)1.5A)時(shí)，UC3842的PWM比擬器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。這時(shí)，UC3842的腳6無(wú)輸出，MOS管S1截止，從而保護(hù)了電路。當(dāng)輸出電壓出現(xiàn)正誤差，取樣電壓>2.5V，TL431的穩(wěn)壓值降低，光耦控制端電流增大，UC3842的反應(yīng)端(VFB)電壓值增大，輸出端的脈沖信號(hào)占空比降低，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間減少，輸出電壓降低；反之，如果輸出電壓出現(xiàn)負(fù)誤差，UC3842的輸出脈沖占空比增大，輸出電壓增高，到達(dá)穩(wěn)壓目的。3.3總體電路設(shè)計(jì)圖在我們將總體電路圖以及各類器件選擇完畢，并進(jìn)行參數(shù)計(jì)算后，便開(kāi)始在印質(zhì)電路班板上開(kāi)始焊接。待到焊接完畢后，再進(jìn)行電路的調(diào)試。調(diào)試的地方主要有：1〕經(jīng)過(guò)隔離變壓器后到整流電路前的波形及電壓大?。?〕整流電路過(guò)后電容端的波形以及電壓大??；3〕斬波電路前以及輸出端的電壓波形與大小。這三處調(diào)試中的參考值為：整流前波形為正弦波，大小在18V左右；整流后在電容器前一處即二極管串聯(lián)端為V〔18V&0.9〕左右，且是僅有上半周的正弦波；整流后在電容器兩端為21V〔18V&1.2〕左右，是接近一條直線的直流電的；斬波輸出電壓為36V大小，為穩(wěn)定的直流電。課程設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)借助以PWM集成電路UC3842為核心設(shè)計(jì)了一種高頻率單端反激式開(kāi)關(guān)電源，其硬件設(shè)計(jì)主要包括濾波電路、整流電路、控制電路、功率轉(zhuǎn)換電路、輸出斬波電路的設(shè)計(jì)。并且在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我及同組伙伴翻閱了大量有關(guān)開(kāi)關(guān)電源以及UC3842控制芯片的資料，在借鑒了他們的成熟經(jīng)驗(yàn)根底上，通過(guò)精心設(shè)計(jì)，以UC3842〔是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制器〕為控制電路主局部，在此根底上設(shè)計(jì)了一個(gè)輸出電壓為穩(wěn)定的36V直流電。分析可知，假設(shè)由于某種原因使輸出電壓升高時(shí)，UC3842就會(huì)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度，亦即占空比D，使斬波后的平均值電壓下降，從而到達(dá)穩(wěn)壓目的，反之亦然。UC3842可以直接驅(qū)動(dòng)MOS管、IGBT等，適