基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真
- 格式：pdf
- 大小：548.01 KB
- 文档页数：15
下载文档原格式
合集下载
基于UC3842的单端反激式开关电源设计
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。
一款基于UC3842的开关电源设计与仿真
图 ４ 变 压 器 电 路 图
使ｊ ＿ ｛ ｊ ＿ Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２束 挎 制 开 关 电 源 的 占空 比时 ， 本
没ｉ ｛ 一 巾把光 祸 的 Ｃ极 接 连到 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２的脚 ｌ 作 为 输｝ ｝ Ｉ 的电 反馈 ， 脚 ２直 接接 地 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２的脚 ２是 其 内部 误 箍放 大器 的反 向输 入 端 ， 脚 ｌ是 误 差 放 大 器 的输 出端 这 种接法 略过 了 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２内部 的放 大
经采样 电 阻采集 列 电 流进 行 比较 ， 从 州 输 ｆ ｛ 端
２ 开 关 电 源 电 路 的 设 计
本文 设计 了 一 款 基 丁 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２的 开 关 电源 。 能将输 入 交 流 电 ２ ２ ０ Ｖ ／ ５ ０ Ｈ ｚ转 换 成 稳 定 的 １ ２ Ｖ直 流 电 输 － Ｌ ｔ ． ， ， 按 照 开 关电源 Ｔ作 原理 框 『 皋 ｌ 、 电路 冈创
２ ． ３ ＵＣ ３ ８ ４ ２控 制 电 路 设 计
为使 电路 １ 作 在 预定 的 ＿ １ 作状念 ， 嵫设
：
片的外 部 元 件 参数 本 文设 计 的 父 电 源 ｆ 怍ｆ １
５ ０ ｋ Ｈ ｚ ， 根据 芯 片的 数 据 手 册 可 ． 芯 片的 １ 作； 顷 率：
摘要 ： 本文 基 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２芯片设 汁并仿真 ＿ ｒ 一款开关电源 ， 详细分 析 ｒ Ｉ 乜 路的 １ 作原理及控制 电路 的 汁， Ｊ １ ｆ 『 Ｊ
真软 件 Ｍｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ 巾搭 建 了仿 真 电路 ， 验 证 了 没汁 的正 确 性 。 关键 词 ： Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２ ： 精密稳压源 Ｔ Ｌ ４ ３ １ ； Ｍｉ ｄ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ； 仿
基于UC3842的单端反激式开关电源的设计
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的多端反激式开关电源的设计与实现
论文提交日期
学校代号：10532 学 密 号：S1109W309 级：公开
湖南大学工程硕士学位论文
基于 UC3842 的多端反激式开关电源 的设计与实现
学位申请人姓名： 导师姓名及职称： 培 专 养 业 单 名 位： 称：
朱晓曲 全惠敏 副教授 刘国清高工
电气与信息工程学院 电子与通信工程 2013 年 4 月 15 日 2013 年 5 月 18 日 黎福海 教授
作者签名：
日期：
年
月
日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密□，在______年解密后适用本授权书。 2、不保密√ □。 （请在以上相应方框内打“√”）
论文提交日期 ： 论文答辩日期 ： 答辩委员会主席：
Design and Implementation of the UC3842 multiple-output flyback switching power
by Zhu Xiaoqu B.E.（Hunan University of Science and Technology）2011 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Engineering in Electronics and Communications Engineering in the Graduate School of Hunan University
基于UC3842反激式开关电源设计
一
一
、
由于 本 设 计 的 输 入 电压 采 用 的 是 ８ ０ ～１ ２ ０ ｖ电源 ， 电源 功 率 小 （ ２ ． ５ Ｗ） ，５ ｖ输 出 ，综 合 成 本及 以往 经 验 我们 选 择 单 端 反激 式 变换器作为本设计 的主变 。 工作 方 式选 取 ： 反 激 式 开 关 电源 主 要 有 连 续 工作 模 式 （ Ｃ Ｃ Ｍ）和 断续 工作模式 （ Ｄ Ｃ Ｍ）两种工作方式 。在 Ｐ ＷＭ 脉 冲的作用 下开关管 导通 ， 输入端 电压加在变压器原边 ，原边绕组 存储 能量 ，当开关 管关 断时，变压器存储 的能量开始流 向负载 ， 两 者 的 区 别就 是若 在 下一 个 脉 冲 到 来 之 前 ， 变 压 器存 储 的 能 量释 放完毕，那么就是 Ｄ Ｃ Ｍ 模式 ，反之就是 Ｃ Ｃ Ｍ 模式 。简单地说 Ｄ Ｃ Ｍ 就是 能量完全传递 ， Ｃ Ｃ Ｍ 就是能量不完全传递 。 其中 ＤＣ Ｍ 模式的优点是高频变压器较 Ｃ Ｃ Ｍ 模式体积小；且在反 向电压 出 现前二 极管 电流就 降为零 ，由上述 可知 ，在本 设计 中采 用的是 Ｄ Ｃ Ｍ 模式 。 二 、总 体 设 计 方 案 与 设 计 技 术指 标 总体设计方案框图如图 ２ － １ 所 示 ，设 计 技 术 指 标 如 下 ， 输入 电压 ｕｉ ：８ ０ Ｖ 一１ ２ ０ Ｖ ；输 出电压 Ｕ。 ：５ Ｖ；输 出电 流 Ｉ ｏ ：０ ． ５ Ａ；开关频率 Ｃ ：１ ０ ０ Ｋ Ｈｚ ；电压纹波率 ： ３ ％ ；最 大 占空 比 Ｄｍ ：Ｏ ． ５ ；效率 ：１ １ ＞ ８ ０ ％；工作方式 ：断续模式 。 本 文 设 计 了基 于 ＵＣ ３ ８ ４ ２反 激 式 开 关 电源 的 设 计 ， 系 统 结 构 如 下：以下三部分组成 ：一是主 电路 ，包括输入整流滤波电路、 ＤＣ ／ ＤＣ 变换器和输 出整流滤波 电路 。二是控制 电路 ，包括 反馈 电路和 Ｐ ＷＭ 控制 电路 。三 是其 它电路 ，包括保护 电路 、功率因 素校正电路及其它一些辅助 电路等 （ 图 中未画出 ） 。
一
、
由于 本 设 计 的 输 入 电压 采 用 的 是 ８ ０ ～１ ２ ０ ｖ电源 ， 电源 功 率 小 （ ２ ． ５ Ｗ） ，５ ｖ输 出 ，综 合 成 本及 以往 经 验 我们 选 择 单 端 反激 式 变换器作为本设计 的主变 。 工作 方 式选 取 ： 反 激 式 开 关 电源 主 要 有 连 续 工作 模 式 （ Ｃ Ｃ Ｍ）和 断续 工作模式 （ Ｄ Ｃ Ｍ）两种工作方式 。在 Ｐ ＷＭ 脉 冲的作用 下开关管 导通 ， 输入端 电压加在变压器原边 ，原边绕组 存储 能量 ，当开关 管关 断时，变压器存储 的能量开始流 向负载 ， 两 者 的 区 别就 是若 在 下一 个 脉 冲 到 来 之 前 ， 变 压 器存 储 的 能 量释 放完毕，那么就是 Ｄ Ｃ Ｍ 模式 ，反之就是 Ｃ Ｃ Ｍ 模式 。简单地说 Ｄ Ｃ Ｍ 就是 能量完全传递 ， Ｃ Ｃ Ｍ 就是能量不完全传递 。 其中 ＤＣ Ｍ 模式的优点是高频变压器较 Ｃ Ｃ Ｍ 模式体积小；且在反 向电压 出 现前二 极管 电流就 降为零 ，由上述 可知 ，在本 设计 中采 用的是 Ｄ Ｃ Ｍ 模式 。 二 、总 体 设 计 方 案 与 设 计 技 术指 标 总体设计方案框图如图 ２ － １ 所 示 ，设 计 技 术 指 标 如 下 ， 输入 电压 ｕｉ ：８ ０ Ｖ 一１ ２ ０ Ｖ ；输 出电压 Ｕ。 ：５ Ｖ；输 出电 流 Ｉ ｏ ：０ ． ５ Ａ；开关频率 Ｃ ：１ ０ ０ Ｋ Ｈｚ ；电压纹波率 ： ３ ％ ；最 大 占空 比 Ｄｍ ：Ｏ ． ５ ；效率 ：１ １ ＞ ８ ０ ％；工作方式 ：断续模式 。 本 文 设 计 了基 于 ＵＣ ３ ８ ４ ２反 激 式 开 关 电源 的 设 计 ， 系 统 结 构 如 下：以下三部分组成 ：一是主 电路 ，包括输入整流滤波电路、 ＤＣ ／ ＤＣ 变换器和输 出整流滤波 电路 。二是控制 电路 ，包括 反馈 电路和 Ｐ ＷＭ 控制 电路 。三 是其 它电路 ，包括保护 电路 、功率因 素校正电路及其它一些辅助 电路等 （ 图 中未画出 ） 。
基于UC3842的单端反激式开关电源设计
３４输 出 稳 压 控 制 电路 ．
４、短路 过流 保护
脚６ 无输出 ， 截止 ， Ｑ１ 从而保护了 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Ｒ１ 、 ５、结语 ３ Ｖ 组成的 电压取样 电路和Ｃ ）速 电容 ， Ｉ １ Ｒ２ ９￣ ／ Ｔ Ａ３控制端 １ 电压 会高于 在开关电源的设计中， 由ＵＣ ８２ ３４ 组成的反激式开关电源是整个 它基准 电压２ ５ 这时通过Ｔ ４ １ ．Ｖ， Ｌ ３ 的电流增加 ， 加在光耦发光二极管 变换器 的关键部分 ， 核心部分为Ｐ ｗＭ控制单元。 交流２ｏ ＠ 为开 关 ２ｖ 的 电压也增大 ， 光耦 发光增 强， 光耦Ｃ Ｅ ｗ 极间 电阻变小 ， ３ ４ 的 ＵＣ ８ ２ 电源的输入 ， 得到Ｐ ＷＭ控 制单元的直 流工作 电压 ， 另外结合其工作 ２ 电压升高 ， 脚 促使片 内对Ｐ ＷＭ比较器进行调 节， 减少 占空 比， 通过 特 Ｉ 设计了过流保护 电路， 生， 保证了 电源变换器的正常工作 。 在现代 Ｑ１Ｄ Ｓ 电流变小 ， —极 变压 器储 能减少 ， 输出 电压 降低。 反之 ， Ｏ变 Ｖ 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 。 低， 通过Ｒ 和Ｒ１ 、 Ｒ２ ６ ３Ｖ 组成的电压取样 电路和Ｃ ｝ 速 电容 ， Ｌ ３ ９Ｈ ／ Ｔ ４１ 参考文献 控制端 ｌ 电压会高于它基准 电压２ ５ 这时通过Ｔ ４ １ ．Ｖ， Ｌ ３ 的电流减弱， １ 惠恩宣． 采用 Ｕ ３ ４ Ｃ ８ ２构成 的开关电源． 电子 与 自动化，０ ０４ ２０ ，． 加在光耦 发光二极管 的电压也变小 ， 光耦发光减弱 ， 耦Ｃ Ｅ 光 — 极间 ［ ］ ２胡君 臣． Ｕ ３ ４ 用 Ｃ ８ ２芯片设计开关 电源． 仪表技术， ０ ，． ２ ５６ ０ 电阻变大 ， ３ ４ 脚 电压 降低 ， ＵＣ ８ ２２ 促使片 内对Ｐ ＷＭ￣较器 进行调 ［］ Ｌ ３ 陈小敏， 声华， 黄 万山明等． 基于 ＵＣ ８ ３的反激式开 关电源反馈 ３４ 节， 增大 占空 比， 通过Ｑｌ － 极 电流变大 ， Ｄ Ｓ 变压器储 能增 加 ， 出 ［ ］ 输 电路 的设 计 ． 信 电源 技 术，０ ６ ． 通 ２０， ７ 电压 升 高 。
４、短路 过流 保护
脚６ 无输出 ， 截止 ， Ｑ１ 从而保护了 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Ｒ１ 、 ５、结语 ３ Ｖ 组成的 电压取样 电路和Ｃ ）速 电容 ， Ｉ １ Ｒ２ ９￣ ／ Ｔ Ａ３控制端 １ 电压 会高于 在开关电源的设计中， 由ＵＣ ８２ ３４ 组成的反激式开关电源是整个 它基准 电压２ ５ 这时通过Ｔ ４ １ ．Ｖ， Ｌ ３ 的电流增加 ， 加在光耦发光二极管 变换器 的关键部分 ， 核心部分为Ｐ ｗＭ控制单元。 交流２ｏ ＠ 为开 关 ２ｖ 的 电压也增大 ， 光耦 发光增 强， 光耦Ｃ Ｅ ｗ 极间 电阻变小 ， ３ ４ 的 ＵＣ ８ ２ 电源的输入 ， 得到Ｐ ＷＭ控 制单元的直 流工作 电压 ， 另外结合其工作 ２ 电压升高 ， 脚 促使片 内对Ｐ ＷＭ比较器进行调 节， 减少 占空 比， 通过 特 Ｉ 设计了过流保护 电路， 生， 保证了 电源变换器的正常工作 。 在现代 Ｑ１Ｄ Ｓ 电流变小 ， —极 变压 器储 能减少 ， 输出 电压 降低。 反之 ， Ｏ变 Ｖ 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 。 低， 通过Ｒ 和Ｒ１ 、 Ｒ２ ６ ３Ｖ 组成的电压取样 电路和Ｃ ｝ 速 电容 ， Ｌ ３ ９Ｈ ／ Ｔ ４１ 参考文献 控制端 ｌ 电压会高于它基准 电压２ ５ 这时通过Ｔ ４ １ ．Ｖ， Ｌ ３ 的电流减弱， １ 惠恩宣． 采用 Ｕ ３ ４ Ｃ ８ ２构成 的开关电源． 电子 与 自动化，０ ０４ ２０ ，． 加在光耦 发光二极管 的电压也变小 ， 光耦发光减弱 ， 耦Ｃ Ｅ 光 — 极间 ［ ］ ２胡君 臣． Ｕ ３ ４ 用 Ｃ ８ ２芯片设计开关 电源． 仪表技术， ０ ，． ２ ５６ ０ 电阻变大 ， ３ ４ 脚 电压 降低 ， ＵＣ ８ ２２ 促使片 内对Ｐ ＷＭ￣较器 进行调 ［］ Ｌ ３ 陈小敏， 声华， 黄 万山明等． 基于 ＵＣ ８ ３的反激式开 关电源反馈 ３４ 节， 增大 占空 比， 通过Ｑｌ － 极 电流变大 ， Ｄ Ｓ 变压器储 能增 加 ， 出 ［ ］ 输 电路 的设 计 ． 信 电源 技 术，０ ６ ． 通 ２０， ７ 电压 升 高 。
基于UC3842的反激式开关电源设
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。
基于UC3842反激式开关电源
“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的小型开关电源设计与仿真
研制开发的小型开关电源设计与仿真龙志国（中国电信股份有限公司武汉分公司，湖北小型开关稳压电源的设计选用单端反激式拓扑结构，与正激式拓扑结构在原理上进行对比，功率开关管进行控制。
论述了开关电源电路的各单元电路原理开关电源；UC3842；单端反激式；高频变压器Design and Simulation of Small Switching Power Supply Based on UC3842LONG Zhiguo(China Telecom Corporation Limited Wuhan Branch, WuhanAbstract: The design of small switching regulated power supply adopts single ended flyback topology, and thecurrent controlled pulse widthcompared with the forward topology. The principle of each unit circuit of switching power supply circuit is described and the parameters are designed. Finally, the design circuit is simulated and verified.很小的差别，主电路都是一个功率开关管、一个高频变压器和一个控制器，在高频变压器上只有同名端接反激式开关电源线圈绕组相对极性是故意设计管导通时，初级电感线圈储存来自输入电源的能量，电动势为上正下负，次级线圈由于同名端相反，电动势上负下正使二极管反向偏置，没有电管关断后，由楞次定律可知，初级线圈上的电流不能突变，感应出的电动势反向，变为上负下正，高频变压器线圈储存的能量释放到输出侧，次级线圈电动势变为上正下正激式开关电源同名端相同，其高频变压器的初级次级侧绕组同时导通，这也就是与反激式原理上最大的不同点，导致磁芯中的磁通几乎完全抵消，需要UC 反激式脉冲宽度调制控制器集成芯片，具有引脚少（DIP-8优良等优点。
基于UC3842反激式开关电源的设计
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真华南理工大学电力学院冯自成摘要：反激式开关电源由于纹波小、体积小、效率高等诸多优点占据着小功率开关电源的大部分市场。
本文基于UC3842芯片设计了一款反激式开关电源，详细分析了主电路的工作原理、控制电路的设计以及保护电路的设计等，最后在开关电源仿真软件saber中搭建了仿真模型，验证了设计的正确性。
关键词：反激；开关电源；UC3842；反馈电路ABSTRACT:Flyback switching power source occupies most of the market of low switching power source due to the small ripple,small size,high efficiency advantages.This paper designs a flyback circuit based on the UC3842chip,detailedly describes the working principle of the main circuit,the design of the control circuit and protection circuit.Finally a simulation model was built in saber software to verify the correctness of the design.KEYWORDS：flyback；switching source；UC3842；feedback0引言随着开关电源技术的飞速发展，近年来开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展,高效率的开关电源得到越来越多的重视[1]。
单端反激式变换器因其电路简单可以高效提供直流输出等许多优点,特别适合用于小功率的开关电源的设计。
开关电源的控制可以分为电压型控制和电流型控制，相比单闭环控制的电压型控制，双闭环电流控制具有不可比拟的优点，因此被广泛采用[2]。
本文采用电流型脉宽控制芯片UC3842设计了一款开关电源。
UC3842是Unitorde公司（后被TI收购）生产的一种开关电源芯片，在工业生产中被广泛采用。
它采用双闭环控制，不但可以使输出端电压保持稳定，而且可以防止原边电流过高，除此之外还集成了内部欠压锁定电路、过压保护电路，输出频率可以根据应用的需要进行调节，可以应用于500KHz频率以下的小功率开关电源中，设计人员只需要提供很少的外接电路就可以完成电路设计[3]。
1反激电路的工作原理开关变换器是指利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一种形态的主电路[4].反激式开关电源是开关变换器的一种，其主电路如图1所示。
由于变压器同名端在一侧，故输出电压上负下正。
当驱动信号为高电平时，开关管导通，电压源给原边电感充电，电感电流线性上升，直到开关管关断时刻，原边电流达到最大值。
开关管导通期间，由于二极管承受反向电压，副边没有电流通过。
当驱动信号为低电平时，开关管关断，副边二极管承受正向电压开始导通，给电容充电，同时电容通过电阻放电。
电容电压为上负下正。
开关管导通时，原边电流1p p V t I Li =+其中，p i 为原边电流，V 为原边电压，p L 为原边电感，1I 为原边初始电流。
当开关管关断时，原边电流达到最大值max 1p p V DT I I L =+，其中D 为占空比，T为开关周期。
开关管关断时，储存在变压器原边的能量通过副边负载释放，副边电流线性下降：max p o p s ss N V t i I N L =-其中，s i 为副边电流瞬时值，p N 为变压器原边匝数，s N 为变压器副边匝数，o V 为输出电压，s L 为副边电感。
图1反激电路原理图反激式变换器有两种工作模式，一种为连续工作模式，一种为非连续工作模式。
在下一个周期的驱动信号来临前，变压器副边电感中的电流已经降低为0，这种工作模式成为电流非连续工作模式。
如果在下一个周期的驱动信号来临前，变压器副边电感中的电流没有降低为0，此种工作模式成为电流断续模式。
处于连续模式和断续模式之间的是临界模式，此种状态下，当下一个周期信号来临时，电感电流刚好减少为0.为了避免变压器磁芯饱和，通常设计变压器工作在非连续工作模式。
反激式变换器主要有以下特点[5]：（1）高频变压器一次绕组的同名端与二次绕组的同名端极性相反，一次绕组非同名端和开关管的驱动端共地，一次绕组的同名端接电压源的正端。
（2）高频变压器相当于一个储能电感，在开关管导通时变压器储存能量，在开关管截止时，将能量传给二次侧。
（3）可在连续模式下或非连续模式下工作。
（4）可以构成直流输入端的变换器，也可以构成交流输入的AC/DC变换器。
（5）输出电压低于或高于输入电压取决于高频变压器的匝数比。
（6）增加二次绕组和相关电路可以获得多路输出。
（7）反激式变换器一般不需要在输出整流二极管与滤波电容之间串联低频滤波电感。
2UC3842的工作原理UC3842是一种高性能、单端输出、频率可调的电流型PWM调制器，最大的优点是外接元件少、外围线路简易、价格低，广泛应用于工业产品中的开关电源。
UC3842主要特点有：①振荡器的频率控制较精确，可微调；②电流工作模式频率可达500KHz；③自动前馈补偿功能；④闭锁PWM，逐周电流限制；⑤内置参考源，可欠压锁定；⑥大电流图腾柱输出，最大可达1A；⑦带滞后的欠压锁定；⑧启动、工作电流门槛较低。
UC3842内部原理图如图2所示图2UC3842内部原理图由图示可以看出，UC3842一共有8个引脚，其各个引脚的功能分别为：①脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；②脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度；③脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V 时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.72/(R T ×C T )；⑤脚为公共地端；⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ；⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；⑧脚为5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。
UC3842内部存在两个控制环路，一个采样电压反馈给误差放大器，跟基准电压2.5V 比较产生误差放大电压信号，一个是变压器初级电流在采样电阻s R 上产生的采样电压，与误差放大器的输出电压比较产生调制PWM 的脉冲信号，由于误差信号实际控制原边峰值电流的大小，故UC3842为电流型PWM 调制器[6].图3UC3842工作时序图图3是UC3842工作时的时序图。
T R 、T C 产生的充放电波形经过振荡器整形后变成方波信号，充电时振荡器输出低电平，放电时为高电平。
在T C 充电过程中，RS 触发器置位脚S=“0”，若采样电阻Rs 上的电压低于输出绕组反馈补偿输出电压(经过误差放大器)，使RS 触发器复位脚R=“0”，此时Q -输出低电平“0”，UC3842输出高电平Q1导通；当采样电阻电压高于反馈补偿输出电压时，RS 触发器复位R=“1”，此时触发器翻转，Q -输出高电平“1”经过或门后，UC3842输出低电平，Q1截止。
截止后采样电阻电压低于输出绕组反馈补偿输出电压，RS 触发器复位R=“0”，此时触发器处于输出保持状态，Q1仍旧截止。
当T C 开始放电时，RS 触发器置位脚S=“1”，此时触发器置位，则Q -输出低电平“0”，但是经过或门后，或门输出为“1”，此时Q1仍旧截止。
当下一个充电状态开始时，RS 触发器置位脚S=“0”，R 此时也为“0”，触发器保持输出状态，Q -输出低电平“0”，此时经过或门后，Q1开始导通。
通过以上UC3842的正常工作状态的描述，可以看出，电流采样电阻电压和输出绕组反馈电压共同决定了Q1开关状态[7]。
3电路参数设计电路参数的设计对于电路能否正常工作至关重要。
如果电路参数设计得不合适，电路将不能工作或者工作在故障状态。
因此电路参数的设计是任何电路设计的重中之重，也是本文设计的重中之重。
本文设计了一个DC-DC 式开关电源，其指标如下：输入：85-265V 交流电压输出：12V，2A开关频率：50KHz电源效率：70%最大占空比：0.43.1整流电路的设计开关电源的输入是市电，需要通过滤波以及整流环节得到直流电压作为反激式电源的输入。
图4所示整流电路原理图。
220V 交流电通过桥式整流电路的整流以及电容C1的滤波得到约310V 的直流电。
图4整流电路原理图实际电路运行过程中，由于各种原因会产生电磁干扰，因此需要在市电和整流桥之间添加双向滤波电路，在避免电网对电源造成的同时也避免了电源对电网造成的干扰。
图5所示为电磁干扰滤波电路原理图，其中C 1、C 2用来抑制差模干扰，L、C 3、C 4用来抑制共模干扰，具体的选取规则可以参考表1进行.图5电磁干扰滤波电路表1电感量与额定电流的关系额定电流/A136101215电感量/mH8-232-40.4-0.80.2-0.30.1-0.150.0-0.08由于仿真电路中模型比较理想化，不存在共模干扰和差模干扰，故在仿真模型搭建过程中省略了电磁干扰滤波电路。
3.2启动电路的设计本文设计了供电绕组给UC3842供电，但是在电路达到稳态以前，供电绕组无法给芯片供电，因此需要设计启动电路。
常规的做法是采用阻容串联电路提供启动电压，等到电路达到稳态后，由供电绕组供电。
图4为阻容供电电路。
由图4可知，电源通过r1对电容c2充电，当电容电压到达16V以后，芯片启动。
此后由于电阻r1提供的电流不足以使芯片正常工作，电容c2上电压下降到14V，即供电绕组电压，芯片由供电绕组供电。
为了使电路正常工作，当电容电压达到16V以后，充电电流必须大于启动电流且小于UC3842的工作电流，图6启动电路原理图即：116st workVI Ir-≤≤当电阻不满足上述条件时，芯片可能无法启动或者电容电压持续上升导器件损坏。
3.3变压器设计变压器承担着能量传递、电压调整、隔离绝缘三大重任，因此变压器的设计是主电路设计的重中之重，变压器设计的好坏决定了电路工作的性能好坏。
本文设计的变压器工作频率为50KHz，输入直流电压为120-375V，输出为12V、2A。
由于电流连续模式容易导致磁芯饱和，因此本文设计的变压器工作在电流断续状态。
首先确定电路的输出功率,设供电绕组的电压为14V，电流为50mA,则有：O P =12⨯2W+14⨯0.05W=24.7W 输入功率：24.735.290.7o in P W W P η===根据变压器的工作功率可以选择相应的变压器磁芯，查表可知应选择EE28作为变压器的磁芯，其截面积e A =772mm ，窗口面积282.6w mm A =。