基于UC3842的单端反激式开关电源设计
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基于UC3842的单端反激式开关电源设计作者:肖雷来源:《数字技术与应用》2011年第12期摘要:论述一种基于UC3842芯片,交流220V输入直流输出功率5V的开关电源,分析其过流保护电路,解决了生活中对直流电压的需求。
关键词:UC3842 保护电路开关电源中图分类号:TN86 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)12-0105-021、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于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。
2、单端反激式变换器本文采用单端反激式。
所谓单端,是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧,并且只有一个输出端。
所谓反激,是指开关功率管导通时,后级整流二极管截止,电能将储存在高频变压器的初级电感线圈中;当开关功率管关断时,后级整流二极管导通,初级线圈上的电能通过磁芯的藕合传输给次级绕组,并经过后级整流二极管输出。
UC3842简介。
UC3842是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是比较理想的控制器。
同时,UC3842是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的集成芯片,主要用于高频中小容量开关电源,用它构成的电路在驱动开关管时,通常将误差比较器的反向输入端通过反馈电路经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准进行比较,误差比较器的输出端与反向输入端用RC元件接成补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较,从而控制PWM 序列的占空比,达到电路稳定的目的。
基于UC3842的单端反激式开关电源的设计电源装置是技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流因为具有效率高、体积小和分量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
的控制可以分为控制型和控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调节率精度,后者,较电压控制型有不行比拟的优点。
UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件,是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调整脉宽的。
在脉宽的输入端挺直用流过输出线圈电流的信号与误差输出信号举行比较,从而调整占空比使输出的电感峰值电流尾随误差电压变幻而变幻。
因为结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调节率、负载调节率和瞬态响应特性都有提高,是比较抱负的新型的控制器闭。
1 电路设计和原理1.1 UC3842工作原理UC3842是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的集成芯片,其内部组成框图l所示。
其中脚1外接阻容元件,用来补偿误差放大器的频率特性。
脚2是反馈电压输入端,将取样电压加到误差放大器的反相输入端,再与同相输入端的基准电压举行比较,产生误差电压。
脚3是电流检测输入端,与协作,构成过流庇护电路。
脚4外接锯齿波外部定时电阻与定时,打算振荡频率,基准电压VREF为0.5V。
输出电压将打算的变压比。
由图1可见,它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
UC3842主要用于高频中小容量开关电源,用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时,通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准举行比较,误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压举行比较,从而控制序列的占空比,达到电路稳定的目的。
1.2 系统原理本文以UC3842为核心控制部件,设计一款AC 220V输入,DC 24V输出的单端反激式开关稳压电源。
基于UC3842的单端反激式开关电源设计作者:王秋妍郑浩王道平王凯来源:《电子技术与软件工程》2018年第02期摘要本文设计了一种基于UC3842芯片控制的双路输出反激式开关电源,介绍了控制电路和变压器设计,由于开关电源设计的实践性较强,本文给出的方法仅作为一种参考,实际问题则需要在实践中不断加以总结和完善,才能满足要求。
【关键词】开关电源反激式 UC3842 变压器开关电源作为电源家族中重要的成员,由于其效率高、可靠性高、体积小等优势,已经成为发展较快的前沿电源技术。
根据转换的形式开关电源可以分为:AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC。
其中DC/DC是基本变换器,包括3种基本拓扑结构:Buck(降压型)、Boost(升压型)和Buck-boost(升降压型)。
在此基础上,演变出Forward(正激式)、Fly-back(反激式)、Half-bridge converter(半桥式)、 Full-bridge converter(全桥式)、Push-pull converter(推挽式)。
由于反激式变换器具有电路结构简单,工作频率高、输出电压稳定且输出不需要滤波电感等优点,特别适用于小功率、多路输出的场合。
1 反激式开关电源反激式开关电源因其输出端输出端在变压器原边绕组断开电源时才获得能量而得名。
其拓扑结构如图1所示。
如图1所示,反激式拓扑基本原理为:在脉宽调制PWM信号高电平时,开关管导通,变压器一次侧有电流流过,此时一次侧存储能量,而变压器二次侧感应出与一次侧反相的电压,二极管VD反向截止,输出由电容产生;在脉宽调制PWM信号为低电平时,开关管截止,变压器一次侧电流为零,根据电感特性,变压器一次侧将产生反向电压,此时,变压器二次侧感应出的电压使二极管VD正向导通,进而给电容充电并为负载提供能量。
由反激式拓扑构成的开关电源结构框图如图2所示。
由图2所示,反激式开关电源主要包括输入EMI电路,整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、反馈电路、输出整流滤波电路等。
单端反激式开关电源设计UC3842—毕业设计论文基于UC3842的开关电源设计摘要电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在信息时代,农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展,对电影产业提出个更多、更高的要求,如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。
这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术,做出最好的电源产品,以满足各行各业的要求。
开关电源是一种新型的电源设备,较之于传统的线性电源,其技术含量高、耗能低、使用方便,并取得了较好的经济效益。
UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。
假如由于某种原因使输出电压升高时,脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度,亦即占空比D,使斩波后的平均值电压下降,从而达到稳压目的,反之亦然。
UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等,适合于制作20,80W小功率开关电源。
由于器件设计巧妙,由主电源电压直接启动,构成电路所需元件少,非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。
设计思路,并附有详细的电路图。
关键词:开关电源,uc3842,脉宽调制,功率,IGBTI前言 ..................................................................... ............................. 1 第1章开关电源的简介 (2)1.1 开关电源概述 ..................................................................... .. 21.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的组成 (3)1.1.3 开关电源的特点 ......................................................... 4 1.2 开关器件...................................................................... (4)1.2.1开关器件的特征 (4)1.2.2器件TL431. .................................................................51.2.3电力二极管 (5)1.2.4光耦PC817 ..................................................................61.2.5电力场效应晶体管MOSFET ......................................7 第2章主要开关变换电路 ............................................................... 8 2.1滤波电路...................................................................... ......... 8 2.2 反馈电路...................................................................... (8)2.2.1电流反馈电路 (8)2.2.2电压反馈电路 .............................................................. 9 2.3电压保护电路 ..................................................................... ... 9 第3章UC3842 ................................................................. .............. 10 3.1 UC3842简介 ..................................................................... .. 103.1.1 UC3842的引脚及其功能 ..........................................113.1.2 UC3842的内部结构 (11)3.1.3 UC3842的使用特点 .................................................. 13 3.2 UC3842的典型应用电路 (14)3.2.1反激式开关电源 (14)3.2.2 UC3842控制的同步整流电路 (15)3.2.3升压型开关电源 ........................................................ 17 第4章利用UC3842设计小功率电源 (18)4.1 电源设计指标 .....................................................................18II4.1.1元件的选择 (19)4.1.2电路结构的选择 (20)4.2 启动电路...................................................................... . (21)4.3 PWM脉冲控制驱动电路 (22)4.4 直流输出与反馈电路 (23)4.5 总体电路图分析 (24)结论 ..................................................................... ........................... 24 参考文献 ....................................................... 错误~未定义书签。
基于UC3842/UC3843的隔离单端反激式开关电源设计开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。
传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术,而近年电流型PWM 技术得到了飞速发展。
相比电压型PWM,电流型PWM 具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以明显改善,特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。
电流型PWM 集成控制器已经产品化,极大推动了小功率开关电源的发展和应用,电流型PWM 控制小功率电源已经取代电压型PWM 控制小功率电源。
Unitrode 公司推出的UC3842 系列控制芯片是电流型PWM 控制器的典型代表。
DC/DC 转换器转换器是开关电源中最重要的组成部分之一,其有5 种基本类型:单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。
下面重点分析隔离式单端反激转换电路,电路结构电路工作过程如下:当M1 导通时,它在变压器初级电感线圈中存储能量,与变压器次级相连的二极管VD 处于反偏压状态,所以二极管VD 截止,在变压器次级无电流流过,即没有能量传递给负载;当M1 截止时,变压器次级电感线圈中的电压极性反转,使VD 导通,给输出电容C 充电,同时负载R 上也有电流I 流过。
M1 导通与截止的等效拓扑如与电压型PWM 比较,电流型PWM 控制在保留了输出电压反馈控制外,又增加了一个电感电流反馈环节,并以此电流反馈作为PWM 所必须的斜坡函数。
下面分析理想空载下电流型PWM 电路的工作情况(不考虑互感)。
电路如iL 以斜率ui/L 线性增长,L 为T1 原边电感。
经无感电阻R1 采样Ud=R1-iL 送到脉宽比较器A2 与Ue 比较,当UdUe,A2 输出高电平,送到RS 锁存器的复位。
基于UC3842的反激式开关电源设
高频开关稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到了广泛应用。
传统的开关电源控制电路普遍为电压型拓扑,只有输出电压单闭控制环路,系统响应慢,线性调整率精度偏低。
随着PWM 技术的飞速发展产生的电流型模式拓扑很快被大家认同和广泛应用。
电流型控制系统
是电压电流双闭环系统,一个是检测输出电压的电压外环,一个是检测开关管电流且具有逐周期限流功能的电流内环,具有更好的电压调整率和负载调整率,稳定性和动态特性也得到明显改善。
UC3842是一款单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的高性能固定频率电流型控制集成芯片。
本设计采用UC3842 制作一款1 kW 铅酸电池充电器控制板用的辅助电源样机,并对其进行工作环境下的测试。
1 UC3842 的工作原理
UC3842 内部组成框图如图1所示。
其中: 1 脚是内部误差放大器的输出端,通常此脚与2 脚之间接有反馈网络,以确定误差放大器的增益和频响。
2 脚是反馈电压输入端,将取样电压加到误差放大器的反相输入端,再与同相输入端的基准电压(一般为2.5 V)进行比较,产生误差电压。
3 脚是电流检测输入端,与取样电阻配合,构成过流保护电路。
当电源电压异常时,功率开关管的电流增大,当取样电阻上的电压超过1 V时,U。
“开关电源设计”课程设计报告设计课题:开关电源设计专业班级:2011级电子信息工程2班*名:***学号:**********设计时间:2014年11月18日设计课题题目:开关电源一、设计任务与要求采用隔离式电源结构,实现以下性能:a.输入直流电压范围为20~24Vb.输出电压可调范围为10~12Vc.最大输出电流为0.5Ad.电压调整率≤0.5%(输入电压变化范围内,空载到满载)e.负载调整率≤1%(最低输入电压下,满载)f.纹波电压(峰-峰值)≤10mV(最低输入电压下,满载)g.效率≥80%(输出电压10V、输入电压dc24V下,满载)h.具有过流及短路保护功能二、设计过程2.1、开关电源的选用(1)、输出电流的选择因开关电源工作效率高,一般可达80%以上,故在输出电流的选择上,应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流,以使被选用的开关电源具有较高的性价比。
通常输出计算公式为:(2)、保护电路开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能,在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块,并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配,以避免损坏用电设备或者是开关电源。
2.2、UC3842(1)、简介(2)、工作原理UC3842是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流直至直流变换器应用而设计,为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。
这些集成电路具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器。
电流取样比较器和大电流图腾柱式输出,是驱动功率MOSFET的理想器件。
其他的保护特性包括输入和参考欠压锁定,各有滞后、逐周电流限制、可编程输出静区时间和单个脉冲测量锁存。
UC3842简易方框图如下:各管脚功能简介如下:(1)8脚双列直插塑料封装的器件:1脚输出补偿,内部误差放大器的输出,并可用于环路补偿。
2脚电压反馈,此脚是内部误差放大器反相输入,脉宽调制器使用此信息中止输出开关的导通,产生控制电压,控制脉冲的宽度。
基于UC3842反激式开关电源的设计制作摘要随着电力电子技术的飞速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由PWM(脉冲宽度调制)控制IC和MOSFET构成。
本文利用开关电源芯片UC3842设计制作一款新颖的单端反激式、宽电压输入范围、12V8A固定电压输出的96W 开关稳压电源,适用于需要较大电流的直流场合(如对汽车电瓶充电),同时本文对电路参数计算也做了详细的讨论。
关键词:开关电源反激变换 RCD箝位 UC3842A Flyback Converter Mode Switching Power Supply designed basedon UC3842AbstractThis article amply introduced the characteristics, inner structure and working principle chip UC3842, and presented the working principle and the design method of parameters of the flyback converter, is composed using UC3842. The application of RCD circuit in converter can realize low cost. How to design that circuit is introduced. A 96Watt offline flyback switching power supply which has universal input and 12V8A fixed output voltage is designed based on UC3842. The power supply can be applied to the most field where DC voltage is provided.Key words: s witching power supply; flyback converter; RCD clamp ;UC3842目录论文总页数:29页引言 (1)1开关稳压电源 (1)1.1线性稳压电源与开关稳压电源 (1)1.1.1线性稳压电源概述 (1)1.1.2开关稳压电源概述 (2)1.2开关稳压电源的原理及分类 (3)1.2.1开关稳压电源的原理 (3)1.2.2开关稳压电源的分类 (4)1.2.3常用的拓扑结构 (4)1.3开关稳压电源的发展方向 (9)2开关稳压电源主控芯片 (9)2.1 系统框图 (9)2.2 UC3842工作原理 (10)2.3由UC3842构成的单端反激式开关稳压电源 (12)3电路参数的计算 (12)3.1开关稳压电源中RCD箝位参数计算 (12)3.1.1反激式变换器中RCD箝位电路的工作原理 (13)3.1.2 RCD 箝位电路的设计 (13)3.2开关变压器及主电路参数计算 (16)3.3反馈环路计算 (21)4实验数据记录 (24)4.1 UC3842 PIN3脚电压 ················································································错误!未定义书签。
基于UC3842的反激式开关电源的控制环路设计反激式开关电源的控制环路设计(基于UC3842)2009-08-10 20:34基于UC3842的反激式开关电源的控制环路设计刘武祥,金星,刘群中国地质大学(武汉),湖北武汉 4300742008-07-24摘要:电流控制型脉宽调制芯片UC3842已广泛应用于反激式开关电源的设计中,通过一实例给出反激式开关电源控制环路的一般设计方法。
关键词:UC3842 开关电源控制环路在开关电源的设计过程中,控制环路设计的优劣直接关系到系统的稳定与否,因此设计一个优良的控制环路,对开发一个开关电源系统是至关重要的。
开关电源的控制方式有电流控制方式和电压控制方式两种。
电源系统的传递函数随控制方式的不同而有很大差异,因此在环路设计分析时,应独立分开。
本文对基于UC3842构建的开关电源的控制环路进行设计分析,论述开关电源电流型控制环路设计的一般方法。
1 UC3842简述UC3842是美国Unltmde公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片,其内部结构及基本外围电路如图1 所示,它集成了振荡器、具有温度补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电路、输入和基准欠电压锁定电路及PWM 锁存器电路。
其应用实例如图2所示,输入为85V,265V交流,输出为12V/5A,初级电感量为370?滋H,初级匝数为40T,次级匝数为5T,开关频率为100kHz。
启动电路由R105和C103构成,C103经过R105充电到16V时,UC3842有输出信号,使MOS管Q1导通,能量存贮在变压器T1中,T1的一次测电流通过电阻R5检测并与UC3842内部提供的1V基准电压进行比较,当达到这一电平时,开关管Q1关断,所有变压器的绕组极性反向,输出整流二极管正向偏置,存储于T1中的能量传输到输出电容器中。
启动结束后,输出电压信号经光耦回送到误差放大器的反向端(脚2)与UC3842内部的25V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电压的控制。
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计作者:赵志敏来源:《科技与创新》2014年第06期摘要:基于UC3842芯片,采用模块化设计方案,制作了一款单端反激式开关电源。
该开关电源对电源技术的发展有着重要的应用价值。
关键词:UC3842芯片;电源设计;单端反激式开关;电路控制中图分类号:TN86 文献标识码:A 文章编号:2095-6835(2014)06-0036-021 问题的提出在现代电子设备中,电能变换和功率传递都离不开直流电源,且对电源的要求越来越高。
近年来,随着电源技术的飞速发展,高效率的开关电源已被广泛应用在生活中,小型化、高频化、继承化的特点已成为开关稳压电源发展的方向。
单端反激式变换器电路简单,可以高效提供直流输出,被应用在许多方面,并取得很好的效果。
2 单端反激式开关电源概述UC3842芯片是目前我国应用比较广泛的一种高性能固定频率电流型控制脉宽调制芯片,它是由美国Unitrode公司开发的新型控制器,具有良好的电压调整率和负载调整率,且稳定性和动态性也有了明显提高。
单端反激式开关电源的工作原理是利用UC3842集成芯片单电源供电、带电流正向补偿和单路调制输出的特点。
变压器变压比的大小是由输出电压的大小决定的。
对于那些处在驱动隔离输出的单端开关高频中的小容量开关电源,通常用UC3842构成的传统离线式反激变换器电路,将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组。
将经过电阻分压后得到的信号与内部2.5 V的基准电压进行比较,误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较,从而达到控制PWM序列的占空比,实现电路稳定的目的。
3 单端反激式开关电源设计3.1 系统参数的设计3.1.1 电路形式电路采用单端反激式形式。
3.1.2 交流电源电压交流电源的电压为220 V,误差为10%.3.1.3 开关电源的输出电压和输出电流开关电源的输出电压和电流有以下三种形式:①+30 V,1 A;②12 V,0.5 A;③+5 V,1 A。
基于UC3842的单端反激式开关稳压电源的设计1 引言电源,即提供电能的设备,主要分三类:一次电源(将其它能量转换为电能),二次电源和蓄电池。
其中,二次电源指的是把输入电源(由电网供电)转换为电压、电流、频率、波形及在稳定性、可靠性(含电磁兼容,绝缘散热,不间断电源,智能控制)等方面符合要求的电能供给负载。
高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。
UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件,是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是比较理想的新型的控制器闭。
2 开关电源概述2.1 开关电源的分类开关型稳压电源的电路结构一般分类如下:(1)按驱动方式分,有自激式和他激式。
(2)按DC/DC变换器的工作方式分:①单端正激式和反激式、推挽式、半桥式、全桥式等;②降压型、升压型和升降压型等。
(3)按电路组成分,有谐振型和非谐振型。
(4)按控制方式分:①脉冲宽度调制(PWM)式;②脉冲频率调制(PFM)式;③PWM 与PFM混合式。
2.2 开关电源的控制原理开关电源是指电路中的电力电子器件工作在开关状态的稳压电源,是一种高频电源变换电路,采用直-交-直变换,能够高效率地产生一路或多路可调整的高品质的直流电压。
开关电源采用功率半导体器件作为开关器件,通过周期性间断工作,控制开关器件的占空比来调整输出电压。
开关电源的基本构成如图2.1所示,其中DC/DC变换器进行功率转换,它是开关电源的核心部分,此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。
皇塑垫查I[摘要]关键词0引言基于UC3842的单端反激式电源设计季海涛1,陈松立1,王琳1,毛苏闽1,汪定军2(1.中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008;2.上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240)以电源芯片UC3842为核心,设计了一种具有宽电压输入,恒流和恒压2种工作模式输出的单端反激式开关电源。
试验结果验证该开关电源具有电压调整率和效率高的特点,是一种性能良好的开关电源。
UC3842单端反激式开关电源电压调整率随着电源技术的飞速发展,高效率的开关电源也得到了广泛的应用。
如何实现低成本高性能,也成为现代开关电源的研究方向。
在众多小功率供电设备上,其PWM脉宽控制电路常采用价格低廉、性能良好、外围元件少的UC3842。
本文将采用UC3842设计一种具有恒压、恒流2种工作模式的单端反激式开关电源。
1单端反激式电路的工作原理单端反激式变换器工作原理示意图如图1所示。
当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时,直流输入电压加在原边绕组两端,由于此时副边绕组相位是上负下正,整流管D1反向偏置截止,原边电感储存能量;当激励脉冲为低电平使Q1截止时,原边绕组两端电压极性反向,副边绕组相位变为上正下负,整流管正向偏置导通,变压器储存的能量向副边释放。
在此开关过程中,高频变压器既起变压隔离作用,又起电感储能作用。
o_———、+k5J帆《-』图1单端反激式变换器简图和变压器原边与副边电流示意图2电路结构与工作原理所设计的电路具有稳压与恒流2种工作模式,并通过指示灯的不同颜色区分电路的各种工作状态。
核收稿日期:2008—06—02作者简介:季海涛(1984一),硕士研究生,主要从事电机与电器方向的研究。
心器件是UC3842,开关管采用大功率快速mosfet。
电源开机时,整流滤波后的高压经R3向C10充电,C16的选取原则1FF/W。
当C10的电压达到16V时,达到UC3842的启动电压门槛值,UC3842开始工作输出驱动脉冲。
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计赵志敏(冀东油田供电公司,河北唐山 063299)摘 要:基于UC3842芯片,采用模块化设计方案,制作了一款单端反激式开关电源。
该开关电源对电源技术的发展有着重要的应用价值。
关键词:UC3842芯片;电源设计;单端反激式开关;电路控制中图分类号:TN86 文献标识码:A 文章编号:2095-6835(2014)06-0036-021 问题的提出在现代电子设备中,电能变换和功率传递都离不开直流电源,且对电源的要求越来越高。
近年来,随着电源技术的飞速发展,高效率的开关电源已被广泛应用在生活中,小型化、高频化、继承化的特点已成为开关稳压电源发展的方向。
单端反激式变换器电路简单,可以高效提供直流输出,被应用在许多方面,并取得很好的效果。
2 单端反激式开关电源概述UC3842芯片是目前我国应用比较广泛的一种高性能固定频率电流型控制脉宽调制芯片,它是由美国Unitrode公司开发的新型控制器,具有良好的电压调整率和负载调整率,且稳定性和动态性也有了明显提高。
单端反激式开关电源的工作原理是利用UC3842集成芯片单电源供电、带电流正向补偿和单路调制输出的特点。
变压器变压比的大小是由输出电压的大小决定的。
对于那些处在驱动隔离输出的单端开关高频中的小容量开关电源,通常用UC3842构成的传统离线式反激变换器电路,将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组。
将经过电阻分压后得到的信号与内部 2.5 V 的基准电压进行比较,误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较,从而达到控制PWM序列的占空比,实现电路稳定的目的。
3 单端反激式开关电源设计3.1 系统参数的设计3.1.1 电路形式电路采用单端反激式形式。
3.1.2 交流电源电压交流电源的电压为220 V,误差为10%.3.1.3 开关电源的输出电压和输出电流开关电源的输出电压和电流有以下三种形式:①+30 V,1 A;②12 V,0.5 A;③+5 V,1 A。
图1 UC3842的内部结构图图2 总体设计框图电压,再经过大容量滤波电容得到直流高压电。
输入额定电压为220V,电压最大值为311V,考虑2倍裕量,选择整流二极管1N4005(600V/1.0A),输出侧可选择容值为80μF电解电容。
3.2 反馈回路设计(图4)反馈回路采用精密稳压源TL431和线性光耦[14]袁先举,苌飞霸,王子洪等.医院应急调配设备及维修配件精准储备探讨[J].医疗卫生装备, 2021.[15]陈淑芬.医疗调配中心的实践探讨[J].中国医疗器械信息, 2017, 23(20):2.4N25A。
光耦工作在线性放大区,其电流放大系数传输比CTR 为20%。
其中,U o =12V,U re f =2.5V,=10mA。
UC3842外围电路设计选取R 17=1.2kΩ,C 假设开关电源效率为耐压,可选择3.5 变压器设计(表选磁芯材料和型号。
选用软磁铁氧体度的变化量△o nT max_=磁芯填充系数:铜的填充系数:电流密度:选用P A e1=0.297cm 计算变压器初级电感量。
DCM 模式在最大输出功率时,电流临界连续:计算铁芯上所开气隙的长度δ:(6)计算变压器原边绕组匝数:(7)取68匝,计算匝比,确定各副边绕组匝数:(8)1V 为输出整流二极管压降。
图3 稳压电源原理图图4 反馈回路表2 变压器技术指标电气性能指标断续模式(DCM)输入电压V in_min =249V 输出电压V O1=12V 输出功率24W 效率η=0.9输入功率P i n =26W 最大占空比0.45工作频率150kHz 输出电压纹波50mV表1 开关电源技术指标电气性能指标断续模式(DCM)输入电压176~264V 输出电压V O1=12V 输出功率24W 效率η=0.75输入功率P in =32W 最大占空比0.45工作频率150kHz 输出电压纹波50mV取5匝,计算变压器原副边绕组电流有效值。
变压器原边电流峰值为:P 2变压器原边电流有效值为:变压器各副边电流有效值为:(13)确定原副边导线线径和股数。
基于UC3842的单端反激式开关电源设计
摘要:论述一种基于uc3842芯片,交流220v输入直流输出功率5v的开关电源,分析其过流保护电路,解决了生活中对直流电压的需求。
关键词:uc3842 保护电路开关电源
中图分类号:tn86 文献标识码:a 文章编号:
1007-9416(2011)12-0105-02
1、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于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。
2、单端反激式变换器
本文采用单端反激式。
所谓单端,是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧,并且只有一个输出端。
所谓反激,是指开关功率管导通时,后级整流二极管截止,电能将储存在高频变压器的初级电感线圈中;当开关功率管关断时,后级整流二极管导通,初级线圈上的电能通过磁芯的藕合传输给次级绕组,并经过后级整流二极管输出。
uc3842简介。
uc3842是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在
脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差
放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是比较理想的控制器。
同时,uc3842是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的集成芯片,主要用于高频中小容量开关电源,用它构成的电路在驱动开关管时,通常将误差比较器的反向输入端通过反馈电路经电阻分压得到的信号与内部2.5v基准进行比较,误差比较器的输出端与反向输入端用rc元件接成补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较,从而控制pwm序列的占空比,达到电路稳定的目的。
它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
芯片工作起动电压是16v,关闭电压是10v,6v的起动与关闭电压差可有效防止电路在阀值电压附近工作而引起的振荡。
芯片起动电流为1ma,所以,芯片可以对高压用电阻降压起动,待起动完成后由馈电绕组供电。
还提供5v的基准电压,带载能力50ma。
在uc3842的输入端与地之间,还有34v的稳压管,一旦输入端出现高压,该稳压管就被反向击穿,将供电电压钳位于34v,保护芯片不致损坏。
如图所示为开关电源的电路。
3、开关电源的工作原理
3.1 ac输入整流部分
交流电(ac110~220v/50hz)由j2-1进入,经过r2送至由d1-d4
组成的桥式整流,并由c1滤波,把交流电变换为直流电(当输入交流电110v时,整流后的直流为155v左右,当输入交流电220v 时,整流后的直流为300v左右),图1。
3.2 uc3842工作过程
接通输入电源vin后,电流ig通过启动电阻r5给电容c3,c11 充电,当c3,c11电压达到uc3842启动电压门槛值16v时,uc3842 开始工作并提供驱动脉冲,由6端输出推动开关管q1工作,输出信号为高低电压脉冲。
高电压脉冲期间, 开关功率管q1导通,电流通过变压器初级绕组np,同时把能量储存在变压器中。
根据同名端标识情况,此时变压器各路副边没有能量输出。
当6脚输出的高电平脉冲结束时,开关功率管q1截止,根据楞次定律, 变压器初级绕组np 为维持电流不变,产生下正上负的感生电动势,此时其他边各路二极管导通,向外提供能量。
同时辅助绕组nb向uc3842供电。
uc3842启动工作后,c3,c11为uc3842提供稳定的工作电压vcc,vcc通过r9,r19,光耦817,r8组成的分压取样电路,电压通过2脚被反馈到uc3842内部的误差放大器并和基准电压比较得到误差电压vr;同时在取样电阻r3上建立的电压也被反馈到
uc3842电流测定比较器的同相输入端,这个检测电压和误差电压vr相比较,产生脉冲宽度可调的驱动信号,用来控制开关功率管q1的导通和关断时间,以决定高频变压器的通断状态,从而达到输出稳压的目的。
考虑到vcc及vref上的噪声电压也会影响输出的脉冲宽度,因此,在uc3842的脚7和脚8上分别接有消噪电容c3,c11
和c10。
r7是开关功率管q1的栅极限流电阻。
3.3 吸收箝位电路
吸收箝位电路由c2,r20,r4和d6组成,q1截止后,由于变压器存在漏感,而漏感能量不能通过变压器耦合到ns绕组释放,如果没有rcd箝位电路,漏感中的能量将会在q1关断瞬间转移到q1极间电容和电路中的其它杂散电容中,此时q1集电极将会承受较高的开关应力,若加上rcd 箝位电路,漏感中的大部分能量将在q1关断瞬间转移到箝位电路的箝位电容c2上,然后这部分能量被箝位电阻r20,r4消耗,这样就大大减少了开关管的电压应力。
3.4 输出稳压控制电路
当负载变化或其它因素引起输出电压vo变高,通过r6和r13、vr2组成的电压取样电路和c9加速电容,tl431控制端1电压会高于它基准电压2.5v,这时通过tl431的电流增加,加在光耦发光二极管的电压也增大,光耦发光增强,光耦c-e极间电阻变小,uc3842的2脚电压升高,促使片内对pwm比较器进行调节,减少占空比,通过q1 d-s极电流变小,变压器储能减少,输出电压降低。
反之,vo变低,通过r6和r13、vr2组成的电压取样电路和c9加速电容,tl431控制端1电压会高于它基准电压2.5v,这时通过tl431的电流减弱,加在光耦发光二极管的电压也变小,光耦发光减弱,光耦c-e极间电阻变大,uc3842 2脚电压降低,促使片内对pwm比较器进行调节,增大占空比,通过q1 d-s极电流变大,变压器储能增加,输出电压升高。
3.5 输出部分
当q1关断时,初级绕组np变成下正上负,ns上正下负,d7导通,存储在变压器中的能量通过d7供应给负载同时给电容c7充电。
在开关管q1导通时,变压器是不给负载供电的,这时只能靠电容给负载供电,c7越大,储存的能量就越多,供应同样的负载,电压下降就越少,换言之,输出电压就越稳定,所以c7越大越好。
在选取滤波电容时,还要考虑它的耐压,耐压一定要比输出电压高,最好是留有一定的耐压余地。
r7是假负载,释放掉滤波电容c7的部分能量,起到改善电路间歇振荡的效果。
r7的阻值小,对改善电路间歇振荡效果比较好,但太小会增加无用的功耗,降低电路效率,它的阻值大小一般根据经验或电路调试确定。
由于开关电源的工作频率都比较高,所以d7采用响应速度比较快的肖特基整流二极管,在选原件时除了要考虑响应速度外,还要考虑它的额定工作电流,一般要比额定电流大3倍以上,除此还要考虑它的耐压,因为开关管q1导通时,初级绕组np上的电压(上正下负)基本上是输入电压,ns也感应了对应的比例电压(下正上负),再加上滤波电容c7的电压,所以整流肖特基二极管的反向耐压必须大于两者的和,并留有一定的余量。
4、短路过流保护
如果由于某种原因,输出端短路而产生过流,开关管q1的漏极电流将大幅度上升,r3两端的电压上升,uc3842的脚3上的电压
也上升。
当该脚的电压超过正常值0.3v达到1v时,uc3842的pwm 比较器输出高电平,使pwm锁存器复位,关闭输出。
这时,uc3842的脚6无输出,q1截止,从而保护了电路。
5、结语
在开关电源的设计中,由uc3842组成的反激式开关电源是整个变换器的关键部分,核心部分为pwm控制单元。
交流220v作为开关电源的输入,得到pwm控制单元的直流工作电压,另外结合其工作特性,设计了过流保护电路,保证了电源变换器的正常工作。
在现代电力电子应用中越来越广泛,在开关电源中有着良好的应用前景。
参考文献
[1]惠恩宣.采用uc3842构成的开关电源.电子与自动化,2000,4.
[2]胡君臣.用uc3842 芯片设计开关电源.仪表技术,2005,6.
[3]陈小敏,黄声华,万山明等.基于u c3843的反激式开关电源反馈电路的设计.通信电源技术,2006,7.。