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基于电流型脉宽调制器的单端反激式稳压电源设计

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:460

电源技术应用

  摘要:介绍了一种以uc3842电流型脉宽调制器进行控制,多路固定电压输出的40w开关稳压电源,根据uc3842的特性给出了详细的电路参数及高频变压器的设计方法,并对其性能进行实验,实验结果表明按此方法设计的开关稳压电源可靠性高。
  关键词:电流型脉宽调制器;反激式开关电源;占空比

0 引言
  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丁具有效率高、体积小、重量轻等突出优点.而得到了广泛应用。本文详细介绍一种电流控制型开关电源,以低成本的uc3842 pwm控制芯片为核心构成的多路输出的开关电源设计电路。本设计采用高性能的专用芯片uc3842,应用原边检测技术去除副边反馈环,从而降低了成本。
l 单端反激式变换器的特点
  
单端反激式变换器又称电感储能式变换器,工作原理如图l所示,当开关管s1被pwm脉冲激励而导通时,次级整流二极管d1截止,输出电容c给负载供电。直流输入电压施加到高频变压器t的原边绕组上,此时np相当于一个纯电感,流过np的电流线性上升,电源能量以磁能形式存储在电感中:当开关管s1截止时,由于电感电流不能突变,原边绕组两端电压极性反向,副边绕组上的电压极性颠倒使d1导通,原边储存的能量传送到副边,提供负载电流,同时给输出电容充电。

  单端反激式变换器通常采用加气隙来增大可工作的磁场强度h,减少剩余磁感应强度;当反激式变换器处于连续工作模式时,气隙可有效防止磁芯饱和,因而可增大电源的输出功率,减少变压器磁芯损耗,进一步提高开关频率。
2 uc3842结构和功能介绍
  uc3842芯片是一种单端隔离式电流型脉宽调制集成电路,其主要特点是:
  (1)外接元件少,外围电路简单,价格便宜;
  (2)无需输入变压器,启动电流小;
  (3)具有精密的电压基准源(±l%);
  (4)大电流(1 a)pwm输出级,可直接驱动功率mos管;
  (5)有欠电压封锁和过电流保护功能;
  (6)工作频率可达500khz。

  uc3842芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本,因而被广泛用于小功率开关电源。其内部框图如图2所示。脚l为补偿端子,外接rc网络可补偿误差放大器的频率响应;脚2是电压反馈端,取样电压加在误差放大器的反相输入端,与2.5v的基准电压进行比较,产生误差电压;脚3为电流检测输入端,外接检测电阻,可构成过流保护电路,当脚3电压等于或高于lv时,电流检测比较器输出高电平,复位pwm锁存器,从而关闭输出脉冲,达到限流保护的目的。因此,被检测的峰值电流为


式中:rs为功率开关管的电流检测电阻。在本设计方案中rs选择0.33ω。
脚4外接定时电阻和电容,用以确定振荡器的工作频率,其计算公式为


  脚6为输出端,采用图腾式输出,输出平均电流为200ma,最大电流为la。脚7是其电源端,芯片工作的开启电压为16v,欠压锁定电压为10v,6v的启动与关闭差值可有效地防止电路在门限值电压附近时产生振荡;脚8是其内部基准电压(5v)。


3 电源电路的工作原理
  
图3为工作原理图,交流输入电压经整流平滑后为电路提供直流工作电压,起动电路出电容c4和r1构成,c4经电阻r1充电,当c4电压达到uc3842的启动电压16v时,uc3842的脚6有驱动信号输出,启动过程完成后其正常的工作电压由馈电线圈n6上的高频电压经r10、d2、c4整流滤波后提供,同时也作为电压反馈信号,经r3、r4分压后送到电压比较器的反相输入端(脚2)与uc3842内部的2.5v基准电压作比较来调整驱动脉冲宽度,从而改变输出电压以实现对输出的控制;c8、r11、d3为主功率器件s1的缓冲回路,以吸收s1漏源极的电压尖峰;c2、r2、d1则作为脉冲变压器的缓冲回路,吸收n1的漏感所产生的尖峰,以防止功率器件的损坏;r8、c6构成滤波器以滤去由rs检测的电流中可能会有的毛刺,防止电流比较器的误动作。

4 高频变压器的参数设计
  
本没计的目标是完成一个交流输入电压范围为220(1±20%)v,输出为24v/500ma、±15v/600ma、5v/2a的多级输出,效率η=75%,最大占空比d=o.5,工作频率f=50khz的开关稳压直流电源。

  单端反激式工关电源中变压器不仅作为变压器使用,同时又作为储能电感,它的设计方法与其他类型的变压器不同。其设计参数丰要有以

电源技术应用

  摘要:介绍了一种以uc3842电流型脉宽调制器进行控制,多路固定电压输出的40w开关稳压电源,根据uc3842的特性给出了详细的电路参数及高频变压器的设计方法,并对其性能进行实验,实验结果表明按此方法设计的开关稳压电源可靠性高。
  关键词:电流型脉宽调制器;反激式开关电源;占空比

0 引言
  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丁具有效率高、体积小、重量轻等突出优点.而得到了广泛应用。本文详细介绍一种电流控制型开关电源,以低成本的uc3842 pwm控制芯片为核心构成的多路输出的开关电源设计电路。本设计采用高性能的专用芯片uc3842,应用原边检测技术去除副边反馈环,从而降低了成本。
l 单端反激式变换器的特点
  
单端反激式变换器又称电感储能式变换器,工作原理如图l所示,当开关管s1被pwm脉冲激励而导通时,次级整流二极管d1截止,输出电容c给负载供电。直流输入电压施加到高频变压器t的原边绕组上,此时np相当于一个纯电感,流过np的电流线性上升,电源能量以磁能形式存储在电感中:当开关管s1截止时,由于电感电流不能突变,原边绕组两端电压极性反向,副边绕组上的电压极性颠倒使d1导通,原边储存的能量传送到副边,提供负载电流,同时给输出电容充电。

  单端反激式变换器通常采用加气隙来增大可工作的磁场强度h,减少剩余磁感应强度;当反激式变换器处于连续工作模式时,气隙可有效防止磁芯饱和,因而可增大电源的输出功率,减少变压器磁芯损耗,进一步提高开关频率。
2 uc3842结构和功能介绍
  uc3842芯片是一种单端隔离式电流型脉宽调制集成电路,其主要特点是:
  (1)外接元件少,外围电路简单,价格便宜;
  (2)无需输入变压器,启动电流小;
  (3)具有精密的电压基准源(±l%);
  (4)大电流(1 a)pwm输出级,可直接驱动功率mos管;
  (5)有欠电压封锁和过电流保护功能;
  (6)工作频率可达500khz。

  uc3842芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本,因而被广泛用于小功率开关电源。其内部框图如图2所示。脚l为补偿端子,外接rc网络可补偿误差放大器的频率响应;脚2是电压反馈端,取样电压加在误差放大器的反相输入端,与2.5v的基准电压进行比较,产生误差电压;脚3为电流检测输入端,外接检测电阻,可构成过流保护电路,当脚3电压等于或高于lv时,电流检测比较器输出高电平,复位pwm锁存器,从而关闭输出脉冲,达到限流保护的目的。因此,被检测的峰值电流为


式中:rs为功率开关管的电流检测电阻。在本设计方案中rs选择0.33ω。
脚4外接定时电阻和电容,用以确定振荡器的工作频率,其计算公式为


  脚6为输出端,采用图腾式输出,输出平均电流为200ma,最大电流为la。脚7是其电源端,芯片工作的开启电压为16v,欠压锁定电压为10v,6v的启动与关闭差值可有效地防止电路在门限值电压附近时产生振荡;脚8是其内部基准电压(5v)。


3 电源电路的工作原理
  
图3为工作原理图,交流输入电压经整流平滑后为电路提供直流工作电压,起动电路出电容c4和r1构成,c4经电阻r1充电,当c4电压达到uc3842的启动电压16v时,uc3842的脚6有驱动信号输出,启动过程完成后其正常的工作电压由馈电线圈n6上的高频电压经r10、d2、c4整流滤波后提供,同时也作为电压反馈信号,经r3、r4分压后送到电压比较器的反相输入端(脚2)与uc3842内部的2.5v基准电压作比较来调整驱动脉冲宽度,从而改变输出电压以实现对输出的控制;c8、r11、d3为主功率器件s1的缓冲回路,以吸收s1漏源极的电压尖峰;c2、r2、d1则作为脉冲变压器的缓冲回路,吸收n1的漏感所产生的尖峰,以防止功率器件的损坏;r8、c6构成滤波器以滤去由rs检测的电流中可能会有的毛刺,防止电流比较器的误动作。

4 高频变压器的参数设计
  
本没计的目标是完成一个交流输入电压范围为220(1±20%)v,输出为24v/500ma、±15v/600ma、5v/2a的多级输出,效率η=75%,最大占空比d=o.5,工作频率f=50khz的开关稳压直流电源。

  单端反激式工关电源中变压器不仅作为变压器使用,同时又作为储能电感,它的设计方法与其他类型的变压器不同。其设计参数丰要有以

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