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基于UC3842的開關穩壓電源的設計說明.doc

'基于UC3842的開關穩壓電源的設計說明.doc'
?基于UC3842的開關穩壓電源的設計摘 要隨著電力電子技術的發展以及創新,使得開關電源這一項技術也在不斷地發展與創新,由于這一成本反轉點日益向低輸出電力端的移動,為開關電源提供了廣闊的發展空間。電源設備用以實現電能變換和功率傳遞,是各種電子設備正常工作的基礎,而高頻高效小型開關電源又是開關電源發展的必然趨勢,在通信、軍事裝備、交通設施、儀器儀表、工業設備、家用電器等領域得到了越來越多的廣泛應用。 開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源,開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高于開關電源,這一點稱為成本反轉點。 設計論文主要是利用一種性能優良的電流控制型脈寬調制器UC3842。假如由于某種原因使輸出電壓升高時,脈寬調制器就會改變驅動信號的脈沖寬度,亦即占空比D,使斬波后的平均值電壓下降,從而達到穩壓目的,反之亦然。UC3842可以直接驅動MOS管、IGBT等,適合于制作20~80W小功率開關電源。關鍵詞:開關電源;UC3842;脈寬調制AbstractAlong with the Power electronic technology development and innovation,it make that technology Switching power supply is always in the way of developing and innovating, whit the cost of inversion points increasingly to the low output power end mobile,make the Switch power supply provide a broad space for development.Power equipment used to achieve the power conversion and power transmission,which is basic to the various electronic devices working normally,and the high frequency and high efficient small switching power supply is an inevitable development trend,which is used more and more in communications,militaryequipment,transportacilities,instrumentation,insustrial equipment,household appliances and other ares.Switching power supply use the Modern electronic technology to control the turn-on and turn-off time ratio,maintain the stability of the output voltage of Power supply.Switching power supply used by Pulse width modulation(PWM)Control IC and MOSFET. Switching power supply and Linear power comparison,they are cost's as the Output Power increases,But their growth is different.Linear power supply costs in Certain output power point,is higher than Switching power supply.This point is called Cost inversion point. Design thesis is mainly using a kind of high performance current control Pulse width modulation UC3842.If some reasons make the output voltage rise,Pulse width modulator can change the drive signal pulse width,the Duty ratio D,the chopper after the average voltage drop,to achieve the goal of stabilizing voltage,The reverse is also true.UC3842 Can directly drive MOSFET,IGBT and so on.Suitable for the production of 20~80W Small power switch power supply.Key Words:Switching power supply,UC3842,Pulse width modulation目 錄基于UC3842的開關穩壓電源的設計 I摘 要 I目 錄 III插入圖表 V引 言 VI第1章 緒論 11.1 課題背景與意義 11.2 課題研究歷程與現狀 11.3 本課題的研究容與目標 2第2章 開關電源的基本工作原理與電路結構 32.1 開關電源概述 32.1.1 開關電源的工作原理 32.1.2 開關電源的組成 52.1.3 開關電源的特點 52.2 DC-DC變換電路拓撲概述 72.2.1 單端反激式電壓變換器 72.2.2 推挽式電壓變換器 72.2.3 單端正激式電壓變換器 82.2.4 半橋變換器 92.2.5 全橋變換器 9第3章 高頻變壓器設計 113.1 “黑箱”預先估計 113.2 設計反激式變壓器 11第4章 控制單元的選擇 144.1 UC3842的簡介 144.1.1 UC3842的封裝形式 144.1.2 UC3842部電路框圖介紹 144.1.3 UC3842的工作原理 154.1.4 UC3842功能介紹 164.2UC3842外圍電路設計 174.2.1工作頻率設計 17第5章 開關電源設計 185.1 開關器件的選擇 185.1.1 開關器件的特征 185.1.2 器件TL431 185.1.3 電力二極管 195.1.4 光耦PC817 205.2 啟動電路和PWM脈沖控制驅動電路 225.2.1啟動電路設計 22。省略部分。 of doing so, skip the UC3842's internal amplifier, the feedback signal to the transmission time in half, so that the dynamic response of power faster. In addition, the direct control of the feet l UC3842 can simplify the system and the output power of the small frequency compensation and other issues. 4 Experimental results Figure 4 shows the sense resistor voltage UC3842 waveform and the sampled signal waveform. It can be seen from Figure 4, an improved circuit, the sampling waveform closely following the sense resistor voltage waveform, does not appear very large voltage spikes. Therefore, the circuit can effectively avoid the transformer leakage inductance and abnormal interference problems caused by misuse of power, but also can avoid the duty cycle of excessive power caused the system instability. 5 Conclusion UC3842 is an excellent current control mode pulse width modulator, but in the actual application process, the protection circuit is the existence of certain defects, therefore, the design process in power and must protect the circuit improvement. Experiments show that an improved protection circuit makes the system more stable and reliable.A.2譯文基于開關電源的保護電路UC3842改進 摘 要:本文討論了電流控制芯片UC3842 PWM開關電源組成的保護電路的缺陷和改進方法的原則。關鍵詞:UC3842的開關電源、保護電路UC3842的簡介Unltmde是美國生產的極好的電流控制PWM芯片,它具有小的管腳數,和簡單的外部電路,它已被廣泛用于生產的。但隨著UC3842開關頻率的增加,帶來很多開關電源保護電路的問題。本文分析了保護電路UC3842的缺陷和改進的方法。1,UC3842典型應用主要由橋式整流電路,高頻變壓器,MOS功率晶體管和電流型PWM芯片UC3842組合。它的工作原理是:220V交流電經過橋式整流濾波電路后,得到約+300 V的直流高壓,直流電壓為M0S功率管,并通過高頻變壓器降壓斬波頻率為幾十KHz的矩形波電壓,然后通過輸出整流濾波,以獲得一個穩定的直流輸出電壓。高頻變壓器的饋線回路在N2中, D2整流后的直流電壓饋送回UC3842的誤差放大器和部基準電壓,并與誤差電壓Vr比較,而建立的取樣電阻R11的直流電壓也被反饋到UC3842的電流測量的比較器的輸入,檢測電壓和誤差電壓Vt相比,生成的驅動信號的脈沖寬度是可調節的,用來控制開關的功率晶體管的導通和關斷時間決定高頻變壓器的狀態,從而實現輸出電壓調節的目的。在圖l中,R5充電,以限制峰值電流所產生的C8。VREF Vi和考慮到的輸出電壓噪聲也將影響脈沖寬度,再有就是噪音消除,電容C4和C2。R7是一個MOS功率晶體管柵極限流電阻。此外,UC3842的的輸入端與地之間,以及34V的穩壓器,一個高壓輸入,穩壓器反向擊穿,Vi的鉗位在34V,保護芯片將不被損壞。2,UC3842過載保護電路的缺陷,當電源或輸出短路而過載時保護電路工作,UC3842,輸出脈沖占空比減小,輸出電壓下降,UC3842較低的電源電壓也跟著下降,當低到UC3842不能工作時,整個電路處于關閉狀態,然后R6啟動過程開始。這種保護被稱為“打嗝”式保護(打嗝)。在工作在這種保護,只有幾個開關周期,然后進入很長時間(幾百毫秒到幾個s)的啟動過程,所以它的平均功耗為低。然而,有變壓器的漏感和其他原因,在每個開關周期期間一些開關電源具有非常高的電壓尖峰,即使在非常小的占空比的情況下,所述輔助電源電壓不能下降足夠低不能達到所需的保護。3,改進的保護電路,用于上述的分析,在其中所示的改進的電路,該電路具有以下特征。1)由采樣的電壓在UC3842的一個射極跟隨器的訪問,從而在另外的一個控制電壓的脈沖寬度調制的時鐘同步與人工斜坡,它可以隨訪期間將被減少到零微擾我。因此,即使在系統工作在50%以上的占空比或連續電感電流條件時,系統將不會不穩定。然而,必須補償的斜率等于或稍微大于平方米/ 2,該系統可以有真正的穩定。2)無感電阻采樣開關電阻。無感電阻器是一條雙車道和周圍的繞組電阻,和它的精度高,易功率。無感電阻,其電阻會增加的頻率越來越高。因此,即使在高頻率的取樣電阻的功率消耗不超過其額定功率,因此,將不吹現象。3)光耦反饋電路控制使用TL43l。我們都知道,當放大器的輸入和輸出信號傳輸所需的傳輸時間,是不成立的。如果反饋信號接收到UC3842電壓反饋月底,反饋信號必須通過兩個高增益誤差放大器,傳輸時間的增長。TL431本身作為一個高增益誤差放大器,因此,在圖3中,第1針使用直接從作為反饋UC3842的腳8(參考電壓引腳),電阻拉至R18的腳升,2腳接地。這樣做的好處,跳到的UC3842的部放大器,反饋信號的傳輸時間的一半,所以動態響應更快??梢院喕到y的輸出功率小的頻率補償和其他問題。4,實驗結果示出的感測電阻器的電壓UC3842的波形和采樣的信號波形??梢钥闯?,從其中,一種改進的電路,采樣波形密切之后的感測電阻器的電壓波形,并不會出現非常大的尖峰電壓。因此,該電路可以有效??地避免變壓器的漏感和不正常的干擾所造成的濫用權力的問題,同時也能避免占空比的權力過大,造成系統的不穩定。5,結語UC3842是一個很好的電流控制模式脈沖寬度調制器,但在實際應用過程中,保護電路是存在著一定的缺陷,因此,必須在設計過程中做電源和保護電路的改進。實驗表明,一個完善的保護電路,使系統更加穩定和可靠。附錄B AWG導線規格表選擇導線時,可預先估計出導線電流大小,在根據上圖做出選擇。
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