基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计
2014-07-21 17:05赵志敏
科技与创新 2014年6期
赵志敏
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）06-0036-02
1 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。
3.1.4 开关管的开关频率
开关管的开关频率f=100 kHz。
3.2 控制电路的设计
在开关电源中，主电路的主要功能是负责电能的使用；控制电路主要负责的是对电信号的处理工作，给开关管提供驱动脉冲，在开关电源中起着至关重要的作用。由于峰值电流控制模式具有暂态闭环响应快、简单自动的磁通平衡功能、瞬时峰值电流限流供能、自动均流并联功能等优点，所以下文的控制电路采用峰值电流控制模式。
3.3 单端反激式高频变压器的设计
3.3.1 单端反激式变压器的设计
单端反激式变压器又可以叫作电感储能式变压器。在本次设计中，主要从以下几个方面进行考虑：①变压器中磁芯的选择要求；②原边绕组匝数的选择；③原边电流的最大值计算；④各副边绕组匝数的计算；⑤变压器中的磁路间隙的计算；⑥原边绕组的电感计算；⑦各绕组线径的计算；⑧对窗口进行验算。
3.3.2 反馈电路和保护电路的设计
3.3.2.1 过压、欠压保护电路及反馈
本次设计中输出电压反馈和保护如图1所示。
3.3.2.2 过流保护电路及反馈
电阻R10和R9以及电容C9共同组成了过流保护电路。R9上的电压所反映的是电流的瞬时值，如果开关电源发生过电流，那么开关管S1漏极的电流会立刻增大，然后接入到UC3842的保护输入端③脚；当等于1 V时，UC3842芯片的输出脉冲就会马上关断。如果想改变开关管的限流值，可以通过调节电阻R10和R9的分压比来实现，图2为过流保护电路及输出反馈图。
主电路的设计原理如图3所示，它的控制芯片采用的是UC3842，输出的电压等级分为+30 V、+12 V和+5 V三种。这个电路的变换器采用的是一个降压型开关电路，其中电容C2和电阻R3可以提供变压器原边需要的泄放通路，输出经过整流和滤波，然后送到负载。芯片所需要的电源VCC是由R2从整流后电压提供的，而VCC同时也可以作为辅助反馈绕组N3的反馈电压。
4 结束语
上文主要从单端反激式开关电源的系统参数、控制电路和高频变压器等方面进行设计分析，设计出了主电路设计原理图，为今后此方面的实践应用提供参考。
参考文献
[1]王家庆.智能型高频开关电源系统的原理使用与维护[M].北京：人民邮电出版社，2000.
〔编辑：李珏〕
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）06-0036-02
1 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。
3.1.4 开关管的开关频率
开关管的开关频率f=100 kHz。
3.2 控制电路的设计
在开关电源中，主电路的主要功能是负责电能的使用；控制电路主要负责的是对电信号的处理工作，给开关管提供驱动脉冲，在开关电源中起着至关重要的作用。由于峰值电流控制模式具有暂态闭环响应快、简单自动的磁通平衡功能、瞬时峰值电流限流供能、自动均流并联功能等优点，所以下文的控制电路采用峰值电流控制模式。
3.3 单端反激式高频变压器的设计
3.3.1 单端反激式变压器的设计
单端反激式变压器又可以叫作电感储能式变压器。在本次设计中，主要从以下几个方面进行考虑：①变压器中磁芯的选择要求；②原边绕组匝数的选择；③原边电流的最大值计算；④各副边绕组匝数的计算；⑤变压器中的磁路间隙的计算；⑥原边绕组的电感计算；⑦各绕组线径的计算；⑧对窗口进行验算。
3.3.2 反馈电路和保护电路的设计
3.3.2.1 过压、欠压保护电路及反馈
本次设计中输出电压反馈和保护如图1所示。
3.3.2.2 过流保护电路及反馈
电阻R10和R9以及电容C9共同组成了过流保护电路。R9上的电压所反映的是电流的瞬时值，如果开关电源发生过电流，那么开关管S1漏极的电流会立刻增大，然后接入到UC3842的保护输入端③脚；当等于1 V时，UC3842芯片的输出脉冲就会马上关断。如果想改变开关管的限流值，可以通过调节电阻R10和R9的分压比来实现，图2为过流保护电路及输出反馈图。
主电路的设计原理如图3所示，它的控制芯片采用的是UC3842，输出的电压等级分为+30 V、+12 V和+5 V三种。这个电路的变换器采用的是一个降压型开关电路，其中电容C2和电阻R3可以提供变压器原边需要的泄放通路，输出经过整流和滤波，然后送到负载。芯片所需要的电源VCC是由R2从整流后电压提供的，而VCC同时也可以作为辅助反馈绕组N3的反馈电压。
4 结束语
上文主要从单端反激式开关电源的系统参数、控制电路和高频变压器等方面进行设计分析，设计出了主电路设计原理图，为今后此方面的实践应用提供参考。
参考文献
[1]王家庆.智能型高频开关电源系统的原理使用与维护[M].北京：人民邮电出版社，2000.
〔编辑：李珏〕
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）06-0036-02
1 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。
3.1.4 开关管的开关频率
开关管的开关频率f=100 kHz。
3.2 控制电路的设计
在开关电源中，主电路的主要功能是负责电能的使用；控制电路主要负责的是对电信号的处理工作，给开关管提供驱动脉冲，在开关电源中起着至关重要的作用。由于峰值电流控制模式具有暂态闭环响应快、简单自动的磁通平衡功能、瞬时峰值电流限流供能、自动均流并联功能等优点，所以下文的控制电路采用峰值电流控制模式。
3.3 单端反激式高频变压器的设计
3.3.1 单端反激式变压器的设计
单端反激式变压器又可以叫作电感储能式变压器。在本次设计中，主要从以下几个方面进行考虑：①变压器中磁芯的选择要求；②原边绕组匝数的选择；③原边电流的最大值计算；④各副边绕组匝数的计算；⑤变压器中的磁路间隙的计算；⑥原边绕组的电感计算；⑦各绕组线径的计算；⑧对窗口进行验算。
3.3.2 反馈电路和保护电路的设计
3.3.2.1 过压、欠压保护电路及反馈
本次设计中输出电压反馈和保护如图1所示。
3.3.2.2 过流保护电路及反馈
电阻R10和R9以及电容C9共同组成了过流保护电路。R9上的电压所反映的是电流的瞬时值，如果开关电源发生过电流，那么开关管S1漏极的电流会立刻增大，然后接入到UC3842的保护输入端③脚；当等于1 V时，UC3842芯片的输出脉冲就会马上关断。如果想改变开关管的限流值，可以通过调节电阻R10和R9的分压比来实现，图2为过流保护电路及输出反馈图。
主电路的设计原理如图3所示，它的控制芯片采用的是UC3842，输出的电压等级分为+30 V、+12 V和+5 V三种。这个电路的变换器采用的是一个降压型开关电路，其中电容C2和电阻R3可以提供变压器原边需要的泄放通路，输出经过整流和滤波，然后送到负载。芯片所需要的电源VCC是由R2从整流后电压提供的，而VCC同时也可以作为辅助反馈绕组N3的反馈电压。
4 结束语
上文主要从单端反激式开关电源的系统参数、控制电路和高频变压器等方面进行设计分析，设计出了主电路设计原理图，为今后此方面的实践应用提供参考。
参考文献
[1]王家庆.智能型高频开关电源系统的原理使用与维护[M].北京：人民邮电出版社，2000.
〔编辑：李珏〕
