开关电源实验报告
一、实验名称
30W-12V开关电源制作
二、实验目的
1.掌握BUCK降压型反激式开关电源原理、焊接、调试。
2.熟悉UC3842主要性能参数、端子功能、工作原理及典型应用。
三、实验要求
1.输入电压AV220V，调节输出电压为DC12V，输出功率30W。
2.掌握电路板焊接工艺。
四、实验介绍
㈠开关电源介绍
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关电源具有以下特征：①电源电压和负
载在规定的范围内变化时，输出电压应保持在允许的范围内或按要求变化；②输出与输入之间有良好的电气隔离；③可以输出单路或多路电压，各路之间有电气隔离。本次实验是要采用UC3842制作一路输出的AV220V-DC12V的30W开关电源。㈡开关电源原理
电路由主电路、控制电路、启动电路和反馈电路4部分组成。主电路采用单端反激式拓扑。控制电路是整个开关电源的核心，控制的好坏直接决定了电源整体性能，电路电流环控制采用UC3842内部电流环，电压外环采用TL431和PC817构成外部误差放大器。
输入市电首先经过滤波、整流后变换为直流电压，再经过直流变换器变换为所需的直流电压；通过检测和控制电路对其输出进行调整。
图4-1 开关电源基本结构框图
㈢主要元器件介绍
1）UC3842
〈1〉UC3842简介：
UC3842是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流直直流变换器应用而设计的，这些集成电路具有可微的振荡器，能进行占空比的控制、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入，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。
〈2〉UC3842的性能特点：
①它属于电流型单端PWM 调制器，具有管脚数量少、外围电路简单、安装调试简便、性能优良、价格低廉等优点。能通过高频变压器与电网隔离，适于构成无工频变压器的20~50W 小功率开关电源。
②最高开关频率为500kHZ,频率稳定度达0.2%。电源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体管或VMOS 管、DMOS 管、TMOS 管。输出电流为200mA ，峰值为1A ，既可驱动双极型三极管也可驱动MOSFET 管。若驱动双极型三极管，应加入开关管截止加速RC 电路，同时将内部振荡器的频率限制在40kHz 以下；若驱动MOSFET 管，振荡频率由外接RC 电路设定。
③内部有高稳定度的基准电压源，典型值为5.0V ，允许有±0.1V 的偏差。温度系数为0.2mV/℃。
④稳压性能好。其电压调整率可达0.01%/V,能同第二代线性集成稳压器（例如LM317）相媲美。启动电流小于1mA,正常工作电流为15mA 。
⑤除具有输入端过压保护与输出端过流保护之外，还设有欠压锁定电路，使工作稳定、可靠。
⑥最高输入电压IM V =30V ，输出最大峰值电流PM I =1A,平均电流为0.2A,本身最大功耗DM P =1W,最大输出功率OM P =50W 。
⑦启动电压大于16V 、启动启动前电源电流仅0.5mA 。处于正常工作状态时，工作电压在10～34V 之间，负载电流为15mA 。超出此限制，开关电源呈欠电压或过电压保护状态，无驱动脉冲输出。
⑧内设5V(50mA)基准电压源，经2∶1分压后作为取样基准电压。 ⑨内设过流保护输入端(3脚)和误差放大器输入端(1脚)两个PWM 控制端。 误差放大器输入构成主PWM 控制系统，可使负载变动在30%～100%时输出负载调整率在8%以下，负载变动70%～100%时输出负载调整率在3%以下。
⑩过流检测输入端可对逐个脉冲控制，直接控制每个周期的脉宽，使输出电
压调整率达到0.01%/V 。如果3脚电压大于1V 或1脚电压小于1V ，PWM 比较器输出高电平使锁存器复位，直到下一个脉冲到来时才重新置位。利用1脚和3脚的电平关系，在外电路控制锁存器的开/闭，使锁存器每个周期只输出一次触发脉冲。因此，电路的抗干扰性极强，开关管不会误触发，提高了可靠性。
〈3〉UC3842的引脚排列及内部框图
图4-2 UC3842结构图
UC3842采用DIP-8封装如上图4-2，管脚I V 、O V 、GND 端分别接输入电压、输出电压、地。REF V 为内部5.0V 基准电压引出端。T R /T C 是外接定时电阻、定时电容的公共端。UC3842内部框图如图2,其主要包括5.0V 基准电源，振荡器、误差放大器，过流检测电压比较器、PWM 锁存器、输入欠压锁定电路、门电路、输出级、34V 稳压管。
①5V 基准电源：内部电源，可以提供5V/50mA 的输出。
②振荡器：决定电源开关频率，RT 接在4脚和8脚之间，CT 接4脚、GND 和5脚之间。
③误差放大器：由VFB 端输入的反馈电压和2.5V 做比较，误差电压COMP 用于调节脉冲宽度。COMP 端引出接外部RC 网络，以改变增益和频率特性。 ④电流取样比较器：3脚ISENSE 用于检测开关管电流，当UISENSE>1V 时，关闭输出脉冲，迫使开关管关断，达到过流保护的目的。
⑤欠压锁定电路UVLO ：开通阈值16V ，关闭阈值10V ，具有滞回特性。
