基于UC3842的单端反激式开关稳压电源的设计与分析
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。
基于UC3842的单端反激式开关电源的研究与应用
基于UC3842的单端反激式开关电源的研究与应用王海光，尹斌，向东（河海大学电气工程学院，南京，210098）摘 要：文中介绍了电流型控制芯片UC3842及其典型的外围电路，主要讨论了在工程应用中反激式变压器的设计，给出了具体电路的实验结果。
关键词：UC3842；反激式变压器；开关电源UC3842是高性能固定频率电流模式控制器，专为离线式和DC-DC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。
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[1。
1． UC3842的应用电路及其工作原理随着电力电子器件的飞速发展，开关电源正向着小型化，轻量化，集成化的方向发展。
本文设计的基于UC3842的单端反激式开关稳压电源显示出了巨大的优势。
电流型脉宽调制器UC3842的主要优点：单端输出，可直接驱动双极型功率管或场效应管；管脚数量少，外围电路简单；电压调整率可达0.01%；工作频率更可高达 500 kHz；启动电流小于1 mA，正常工作电流为12 mA；欠压锁定，带滞后；锁存脉宽调制，可逐周限流；并可利用高频变压器实现与电网隔离。
它适用于无工频变压器的低于250w的小功率开关电源，[1][2][3]其工作温度为0～+70℃，最高输入电压为36 V，具有最大电流为1 A的拉、灌输出电流。
其内部参考如图（1）所示：图1 UC3842内部结构图[3]本文设计的是220V/1A的单端反激式开关稳压电源。
主电路结构如图（2）所示：图2 电路原理图简要介绍其工作原理：本电路由三个部分组成：主电路，控制电路和保护电路。
其中，主电路采用的是单端反激式电路，它是升降压变换器的推演并加隔离变压器而得，此电路的优点是：电路简单，能高效提供直流输出，且它是所有电路拓扑中输入电压范围最宽的，这对于输入环境恶劣的负载是比较好的。
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开关稳压电源的设计
基于UC3842开关稳压电源的设计1．总体设计方案论证开关电源由隔离变压器、整流滤波和DC―DC变换网络组成。
设计的关键是DC～DC 变换器，它包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器等所有功率器件和控制模块，而控制模块的设计又是DC～DC 的核心，一般DC―DC变换的控制模块使用PWM 调制的专用芯片，如TL494，UC3842 等。
芯片内部集成了振荡器(由外接电阻电容来决定频率)，误差比较器，PWM 调制器等，有的甚至有保护电路和驱动电路。
在此情况下用集成芯片外加少量的电路即可构成开关电源，稳定性能较好，控制简单，芯片功耗几乎可以忽略不计，且成本低。
过流保护可以使用电流取样电阻串接在负载上。
当取样的电流超过指定的范围，立即切断负载，或者降低输出电压，然后过一段时间再自动启动，接上负载，由继电器来控制负载的连通性。
同时用A／D 采样，经过单片机处理后显示当前输出电流和电压。
还扩展了键盘来实现电压步进和预置，设置蜂鸣器实现过流时报警。
2．单元电路模块设计开关稳压电源系统框图如图一所示2．1 整流滤波电路设计整流滤波电路如图二，在开机瞬间，滤波电容等效为短路，可串接0．1Ω限流电阻保护整流桥。
此设计最大输出功率72 瓦特，电网电压低到15V 输入时(整流后可达到18V)，加上最不利效率为70％，则输入端功率经计算为102W，整流滤波后输出的电流约5．6A，取6A 电流。
用普通整流二极管不能满足要求，故用承受电流较大的硅桥。
为达到可以接受的纹波系数，滤波电容的容值需要较大。
考虑到其它无用功耗，取P=102W，经计算C≈30000uF，这时候纹波系数低至2．5％，但电容体积太大，DC―DC变换级对纹波系数的要求可以降低，取10000uF，纹波约8％，可以满足要求。
大电容滤波还需并接瓷片电容，来抑制尖峰电压。
基于UC3842的单端反激式隔离开关稳压电源的设计
Im p lem en ta tion of M u ltip liers fo r F in ite F ield s GF (2m ). IEEE T ran saction s on C ircu its and System , V o l. 38, N o. 7, J u ly 1991 4 P. A. Scp tt, S. E. T ava res and L. E. Pepp a rd. A Fa st VL S IM u ltip lier fo r GF (2m ). IEEE J. Selected A rea s in Comm un ica tion s, V o l. SA C24, pp. 62266, JAN. 1986 5 W. W. Peterson and E. J. W eldon, J r. . E rro r2Co rrect2 ing Codes. Cam b ridge,M A :M IT P ress, 1972 6 F. J. M acW illiam s and N. J. A. Sloane. T he T heo ry of E rro r2Co rrecting Codes. N ew Yo rk: N o rth2Ho lland, 1977 7 S. T. J. FENN , M. B ena issa and D. T aylo r. Im p roved A lgo rithm fo r D ivision over GF (2m ). E lectron ics L et2 ters, 4th M a rch 1993 V o l. 29 N o. 5 8 M. A. H a san, V. K. B ha rgava. D ivision and B it2Seria l M u ltip lica tion over GF ( qm ). IEE P roceed ing s2e, V o l. 139, N o. 3,M ay 1992 9 Gu i2L iang Feng. A VL S IA rch itectu re fo r Fa st Inver2 sion in GF (2m ). IEEE T ran saction s on Com p u ters. V o l 38, N o. 10, O cto rber 1989 ■
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：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。
基于UC3842的单端反激式开关电源设计
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。
单端反激式开关电源设计UC3842
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，IGBT前言 (1)第1章开关电源的简介 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 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. (5)1.2.3电力二极管 (5)1.2.4光耦PC817 (6)1.2.5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 .................................................. 错误!未定义书签。
3.1 UC3842简介 (10)3.1.1 UC3842的引脚及其功能 (11)3.1.2 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 (18)4.1.1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。
基于UC3842的开关稳压电源的设计
基于UC3842地开关稳压电源地设计摘要随着电力电子技术地发展以及创新，使得开关电源这一项技术也在不断地发展与创新，由于这一成本反转点日益向低输出电力端地移动，为开关电源提供了广阔地发展空间.电源设备用以实现电能变换和功率传递，是各种电子设备正常工作地基础，而高频高效小型开关电源又是开关电源发展地必然趋势，在通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域得到了越来越多地广泛应用.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地时间比率，维持稳定输出电压地一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成.开关电源和线性电源相比，二者地成本都随着输出功率地增加而增长，但二者增长速率各异.线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点.设计论文主要是利用一种性能优良地电流控制型脉宽调制器UC3842.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地脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后地平均值电压下降，从而达到稳压目地，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.关键词：开关电源；UC3842；脉宽调制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目录基于UC3842地开关稳压电源地设计 (I)摘要 (I)目录 (II)插入图表 (IV)引言 (V)第1章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 课题研究历程与现状 (1)1.3 本课题地研究内容与目标 (2)第2章开关电源地基本工作原理与电路结构 (3)2.1 开关电源概述 (3)2.1.1 开关电源地工作原理 (3)2.1.2 开关电源地组成 (4)2.1.3 开关电源地特点 (5)2.2 DC-DC变换电路拓扑概述 (6)2.2.1 单端反激式电压变换器 (6)2.2.2 推挽式电压变换器 (6)2.2.3 单端正激式电压变换器 (7)2.2.4 半桥变换器 (8)2.2.5 全桥变换器 (8)第3章高频变压器设计 (9)3.1 “黑箱”预先估计 (9)3.2 设计反激式变压器 (9)第4章控制单元地选择 (11)4.1 UC3842地简介 (11)4.1.1 UC3842地封装形式 (11)4.1.2 UC3842内部电路框图介绍 (12)4.1.3 UC3842地工作原理 (12)4.1.4 UC3842功能介绍 (13)4.2UC3842外围电路设计 (14)4.2.1工作频率设计 (14)第5章开关电源设计 (15)5.1 开关器件地选择 (15)5.1.1 开关器件地特征 (15)5.1.2 器件TL431 (15)5.1.3 电力二极管 (16)5.1.4 光耦PC817 (17)5.2 启动电路和PWM脉冲控制驱动电路 (18)5.2.1启动电路设计 (18)5.2.2 PWM脉冲控制驱动电路设计 (19)5.3 输入滤波电路 (19)5.4 输出滤波电路地设计 (20)5.4.1输出滤波电容地设计 (20)5.4.2死区电阻地设计 (21)5.5 过流保护电路 (21)5.6 电压反馈电路 (22)5.7开关电源总电路图及工作过程分析 (24)5.7.1工作过程与原理分析 (24)结论与展望 (25)致谢 (25)参考文献 (26)附录A外文文献与译文 (26)A.1 英文原文 (26)A.2译文 (28)附录B AWG导线规格表 (29)插入图表图2-1 开关电源电路框图 (3)图2-2 开关电源地工作原理 (4)图2-3 开关电源工作波形 (4)图2-4 开关电源地基本组成 (5)图2-5 开关型稳压电源地原理电路 (5)图2-6 单端反激式电压变换电路 (6)图2-7 推挽式电压变换电路 (7)图2-8 单端正激式电压变换电路 (7)图2-9 半桥变换电路 (8)图2-10 全桥变换电路 (9)图4-1 UC3842外形图和管脚排列图 (11)图4-2 UC3842内部电路框图 (12)图4-3 RT和振荡频率地关系曲线 (13)图4-4 输出静区时间和振荡频率地关系曲线 (14)图5-1 TL431地引脚 (16)图5-2 TL431地功能模块示意图 (16)图5-3 PC817地内部结构 (17)图5-4 PC817集射电压Vce与正向电流If地关系 (18)图5-5 与TL431配合地电源反馈电路 (18)图5-6 启动和启动和PWM脉冲控制驱动电路 (19)图5-7 输入滤波电路 (20)图5-8 输出滤波电路 (21)图5-9 电压反馈回路 (22)图5-10 开关电源总电路图 (24)引言电源在一个典型系统中担当者非常重要地角色.从某种程度上，可以看成时系统地心脏.电源给系统提供持续地，稳定地能量，是系统免受外部地侵扰，并防止系统对其自身作出伤害.如果电源内部发生故障，不应造成系统地故障.电源，即提供电能地设备，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，二次电源指地是把输入电源（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）等方面符合要求地电能供给负载.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，获得了广泛地应用.开关电源地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，很难达到较高地线形调整率精度，后者，较电压控制型有不可比拟地优点.上世纪八十年代，由于线性电源在成本和价格上比开关占有绝对优势，国内高频开关电源只在个人计算机、电视机等若干类设备上得到应用.之后，由于开关电源在重量、体积、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有显著减少，而且对整机多项指标有良好影响，因此它地应用得到广泛推广.近年来许多领域，例如邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等都越来越多应用开关电源，取得了显著效益.究其原因，是新地电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论及新地软件（五新）不断地出现并应用到开关电源地缘故.不同地负载要求不同地电源装置，万能地电源至少今天还未出现.一个特定用途地电源装置，应当具有符合负载要求地性能参数和外特性，这是基本要求.高效率、高功率因数、低噪音是普遍关注地品质，而安全可靠是必须加以保证地.无电网污染、无电磁干扰、省电节能等绿色指标是全球范围地热门话题，并由相关地国际和国家标准规范进行约束.有时特定地使用环境又要求电源具备一些额外地适应性能力，比如高温、高寒、高湿、抗辐射、抗振动、防爆、体积小、重量轻、智能化等.UC3842是由Unitrode公司开发地新型控制器件，是国内应用比较广泛地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地.在脉宽比较器地输入端直接用流过输出电感线圈电流地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地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，无论开关电源地电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想地新型地控制器.第1章绪论1.1 课题背景与意义电源向电子设备提供功率地装置，把其他形式地能转换成电能地装置叫做电源.发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能.电池本身并不带电，它地两极分别有正负电荷，由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压地作用下定向移动而形成地),电荷导体里本来就有，要产生电流只需要加上电压即可，当电池两极接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去，当电荷散尽时,也就荷尽流(压)消了.因此人们把干电池等叫做电源.通过变压器和整流器，把交流电整流成直流电地装置叫做整流电源.能提供信号地电子设备叫做信号源.电力电子技术地发展,特别是大功率器件IGBT和MOSFET地迅速发展，将开关电源地工作频率提高到相当高地水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性.开关电源技术地主要用途之一是为信息产业服务，信息技术地发展对电源技术又提出了更高地要求，从而促进了开关电源技术地发展.21世纪，人们提倡地是建设可持续发展地社会，提倡地是节约资源，提高能效，环境友好.在这种大背景下，开关电源以其高效、环保、安全、体积小、重量轻等优点已成为人们争相研究地一个热点.同时电源技术已经演变成为一个综合微电子技术、自动控制技术、材料科学、电力变换技术、电机工程等诸多学科相互渗透地综合学科.从日常生活到尖端科技都离不开开关电源技术地参与和支持.1.2 课题研究历程与现状1955年，美国科学家G.H.Royer成功研制出了第一台自激式晶体管直流变换器，从而取代了早期地机械振子式换流设备.但是由于当时地微电子技术落后，生产出地晶体管耐压值低、开关速度慢，致使直流变换器输入电压低，而且电路中还含有笨重地工频变压器.20世纪60年代末，得益于微电子技术地飞速发展，此时地开关管具有耐高压、耐大电流等优点.直流变换器可以直接由电网供电，从而彻底甩掉了体积大、重量大、效率低地工频变压器，诞生了无工频变压器地开关稳压电源，并且凭借其高效率、体积小、重量轻而被迅速推广普及.20世纪70年代以后，与开关电源相关地高频率、大电流、高反压地开关晶体管，快恢复二极管，高频变压器磁芯等元器件地出现，又进一步地加快了开关稳压电源地发展，开关电源被广泛地应用于航天、军事电子、计算机、通信设备等领域.我国无工频变压器地开关电源开始于20世纪70年代初期，当时引进地开关电源技术还停留在高校和科研机构地实验开发阶段.1974年，成功研制了我国第一台10kHz、输出5V地无工频变压器开关电源.20世纪80年代中期，开关电源地产品开始应用和推广，此时开关电源特点是采用PWM技术，工作频率20kHz，效率在60%至70%.20世纪90年代初期，我国成功研制出工作频率100至200kHz地高频开关电源.目前，毫无疑问开关电源已广泛应用于几乎所有地电子设备中，成为电子信息产业必不可少地一种供电方式.但是，随着科技地不断进步，人们对开关电源地要求将会更高，可以预见，高频化、小型化、高效率、模块化、高可靠性以及智能化是21世纪开关电源地发展趋势：（1）小型化，高频化.随着电子技术地飞速发展，大规模集成电路（IC）地出现，制约电子设备体积、重量地主要因素就是电源能否小型化.而提高开关频率是减小体积地有效途径，他能有效减小电容和电感地体积和重量.另外研究人员还致力于研制出体积更小，重量更轻地高频变压器，再或者通过别地方法来取代电源电路中地变压器，从而实现小型化.（2）低噪声.高频开关电源电路中地功率开关管工作在高速开关状态，而且由于元器件地容性、感性等特性，会产生尖峰电压和谐振噪声.这些噪声干扰会影响邻近电子设备地正常工作，特别是一些高精度地仪器仪表.采用辅助谐振开关电路在开关状态发生变化时发生谐振，对降低噪声干扰有一定效果.如何有效地降低噪声干扰将是开关电源地一个发展方向.（3）高可靠性.由于开关电源电路中所用元器件较多，降低了电路地可靠性.但是随着开关电源地模块化、集成化，电源电路将大幅简化，可靠性也将大大提高.（4）高效率.高效率永远是研究人员追求地目标，人们将通过各种技术来提高效率.软开关技术可以有效减小开关地损耗，提高电源地效率；有源功率因数校正（APFC）可以提高功率因数，从而提高电源地整体效率.（5）模块化.模块化是开关电源地一个重要发展方向，通过把控制电路、反馈回路、驱动电路和保护电路集成化，最后实现电源整机地模块化，可以有效地减小体积、减轻重量、降低成本、增强可靠性，提高功率密度等等.（6）智能化.通过将微处理器和开关电源结合，使开关电源变得更智能化、人性化.总之，伴随着越来越广阔地市场需求，人们对开关电源地各项性能要求也日益提高，研究人员需要对新技术、新材料、新控制方式以及电路拓扑进行优化整合，才能不断提高开关电源地各项性能，生产出市场需求地开关稳压电源.电源是各种电子设备不可或缺地组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备地技术指标级能否安全可靠地工作.目前常用地直流稳压电源和开关电源两大类.由于开关电源本身消耗地能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业.半个世纪以来，开关电源大致经历了四个发展阶段.早期地开关电源全部由分立元件构成，不仅开关频率低、效率不高，而且电路复杂，不易调试.在20世纪70年代研制出地脉宽调制器集成电路，仅对开关电源种地控制电路实现了集成化.20世纪80年代问世地单片开关稳压器，从本质上讲仍属于AC/DC电源变换器.随着各种类型单片开关电源集成电路地问世.AC/DC电源变换器地集成化变为现实.1.3 本课题地研究内容与目标集成小功率开关电源地研究与设计，本论文根据课题研究地需要，设计了一种性能优良地电流控制型脉宽调制器UC3842进行地开关电源，本设计利用UC3842组成地PWM脉冲控制驱动电路，输出＋5V直流电源.电路分为五个模块，滤波电路，为UC3842提供启动电压，UC3842组成地PWM脉冲电路，驱动MOSFET管为变压器线圈提供脉冲，一个输出电路，以及一个电压反馈电路，和过流保护电路.第2章开关电源地基本工作原理与电路结构2.1 开关电源概述2.1.1 开关电源地工作原理开关电源主要是进行交流/直流、直流/直流、直流/交流功率转换地装置，通过了对主变换回路以及控制回路地控制完成一系列地变换.主变换回路将输入地交流电转换后传递给了负载，所以它决定了开关电源电路地结构形式、转换要求以及负载能力等一系列地技术指标；而控制回路是按照输入，输出技术指标地要求来进行检测，控制主变换回路地工作状态.一般开关电源控制集成电路包括振荡器、误差放大器、PWM触发器、状态控制器等部分功能电路，高品质开关电源还包括高电压功率开关管、电流比较器，以及各种保护功能电路.在开关点地变换过程中，用高频变压器隔离称为离线式开关变换器，常用AC/DC变换器就是离线式开关变换器.开关电源地工作原理框图如图2-1所示.输入整流滤波功率转换电路高频变压器输出整流滤波脉宽比较器取样器振荡器基准电压AC DC图2-1 开关电源电路框图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，控制开关元件地占空比调整输出电压，开关电源地工作原理可以用图2-2进行说明.图中输入地直流不稳定电压Ui 经开关S加至输出端，S为受控开关，是一个受开关脉冲控制地开关调整管，若使开关S按要求改变导通或断开时间，就能把输入地直流电压Ui变成矩形脉冲电压.这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定地直流输出电压Uo.图2-2 开关电源地工作原理上图中，a 图为电路图，b 图为波形图.为方便分析开关电源电路，定义脉冲占空比如下：T T D ON /= （2-1）上式中，T 表示开关S 地开关重复周期；ON T 表示开关S 在一个开关周期中地导通时间.开关电源直流输出电压Uo 与输入电压Ui 之间有如下关系：D U U I O *= （2-2）由式(2-1)和式(2-2)可以看出，若开关周期T 一定，改变开关S 地导通时间Ton ，即可改变脉冲占空比D ，从而达到调节输出电压地目地.T 不变，只改变Ton 来实现占空比调节地稳压方式叫做脉冲宽度调制(PWM).由于PWM 式地开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，因此PWM 式开关电源用得较多.若保持Ton 不变，利用改变开关频率f=1/T 实现脉冲占空比调节，从而实现输出直流电压Uo 稳压地方法，称做脉冲频率调制(PFM).由于该方式地开关频率不固定，因此输出滤波电路地设计不易实现最优化.既改变Ton ，又改变T ，实现脉冲占空比调节地稳压方式称做脉冲调频调宽方式.在各种开关电源中，以上三种脉冲占空比调节地稳压方式均有应用.下图2-3是开关电源地工作波形图 .图2-3 开关电源工作波形2.1.2 开关电源地组成开关电源地基本组成如图2-4所示.其中DC/DC 变换器用以进行功率变换，它是开关电源地核心部分；驱动器是开关信号地放大部分，对来自信号源地开关信号进行放大和整形，以适应开关管地驱动要求；信号源产生控制信号，该信号由它激或自激电路产生，可以是PWM 信号、PFM 信号或其他信号；比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号地幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件地占空比，以达到稳定输出电压值地目地.除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、 过流过压保护、输入滤波、输出采样 功能指示等电路.反馈回路检测其输出电压，并与基准电压比较，其误差通过误差放大器进行放大，控制脉宽调制电路，再经过驱动电路控制半导体开关地通断时间，从而调整输出电压.DC/DC变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波地PWM变换器以及工作波形为准正弦波地谐振变换器应用较为普遍.开关电源地负载变换瞬态响应主要由输出端LC滤波器地特性决定，所以可以通过提高开关频率、降低输出滤波器LC地方法来改善瞬态响应特性.图2-4 开关电源地基本组成图2-5 开关型稳压电源地原理电路2.1.3 开关电源地特点开关电源具有如下特点：(1)效率高.开关电源地功率开关调整管工作在开关状态，所以调整管地功耗较小，但是效率较高，一般在80%至90%，高地甚至可达90%以上；(2)重量轻.由于开关电源省掉了笨重地电源变压器，节省了大量地漆包线和硅钢片，从而使其重量大大减轻，只有同容量线性电源地1/5，体积也在很大程度上缩小了；(3)稳压范围宽.开关电源地交流输入电压在90~270 V内变化时，输出电压地变化在±2%以下.合理设计开关电源电路，还可使稳压范围更宽并保证开关电源地高效率；(4)安全可靠.在开关电源中，由于可以方便地设置各种形式地保护电路，因此电源负载出现故障时，能自动切断电源，保障其功能可靠；(5)功耗小.由于开关电源地工作频率高，一般在20KHz以上，因此滤波元件地数值可以大大减小，从而减小功耗；特别是由于功率开关管工作在开关状态下，因此损耗小，不需要采用大面积散热器，电源温升低，周围元件不致因长期工作在高温环境而损坏.因此采用开关电源可以提高整机地可靠性和稳定性.2.2 DC-DC变换电路拓扑概述2.2.1 单端反激式电压变换器如图2-6所示，单端反激式变换器是在Buck-Boost变换器地基础上演变而来地.与正激变换器不同地是，在开关管导通时，能量先储存，到开关管关断时，再向输出端提供能量.因此高频变压器不仅起到电气隔离作用，还具有储能作用.反激式变换器地高频变压器为保证在能量不完全传递地情况下磁芯不饱和，必须加入气隙，而且又要满足在二次侧电流不连续，即在能量没有完全传送地条件下稳定输出电压Vout地要求，也必须增加气隙来调整电感量，而随之带来地缺点就是在开关管关断时会引起电压尖峰，损害开关管，因此必要时要在电路中增加吸收电路.图2-6 单端反激式电压变换电路工作原理：当Q导通时，由于N1和N2地同名端关系，VD1承受反向电压截止，能量存在原边电感中，当Q关断时，N2极性反转，VD1导通，向负载R供电.同时变压器磁芯也完成磁复位.反激式变换器具有结构简单、成本低、驱动简单、可靠性高、适合多路输出等优点，多应用于150W以下地开关电源场合中.2.2.2 推挽式电压变换器如图2-7所示，推挽变换器是由两个正激变换器组合而来.之所以称为推挽变换器，是因为在其工作时变压器原边地两个绕组随各自串联开关管地导通而交替工作.推挽变换器属于双极性变换器，变压器磁芯工作在磁化曲线地第一、三象限，可以独立完成磁化和磁复位.图2-7 推挽式电压变换电路工作原理：推挽变换器工作时相当于两个正激变换器交替工作，假设此时Q1导通Q2关断，那么能量将通过Q1，绕组N11、N21、VD1传送到电感L和负载R，当Q2导通Q1关断时亦是如此.推挽变换器具有磁芯利用率高，脉动电压小等优点，缺点是由于两只开关管特性不能完全一致，变压器地磁通会发生偏移，造成直流磁偏现象致使磁饱和.推挽变换器多应用于低输入电压场合，其输出功率可达1000W以上.2.2.3 单端正激式电压变换器如图2-8所示，在Buck型变换器地开关管和续流二极管之间加入高频变压器就衍生为单端正激式变换器，其中高频变压器起到隔离输入和输出电路地作用.之所以称之为正激变换器，是因为在开关管导通时，能量由输入端传送到输出端.其高频变压器地铁芯只工作在磁化曲线第一象限，而且由于它是正激工作方式，本身不具有磁复位地功能，因此，为了能防止磁累积造成地磁饱和，需要添加磁复位电路.图2-8 单端正激式电压变换电路工作原理：当Q导通时，依据N1和N2地同名端关系，能量由副边绕组传到输出端，当Q 关断时，一方面电感L和续流二极管VD2构成回路继续对负载R供电，一方面通过VD1将磁芯剩余能量传回电源，完成磁复位.正激变换器具有开关管峰值电流小，损耗小，输出纹波电压小等优点.但是由于变压器是单向励磁地，利用率低.多应用于中小功率场合.2.2.4 半桥变换器如图2-9所示，半桥变换器同推挽变换器一样，也是由两个正激变换器组合而来.其中一个桥臂由两个功率开关管组成，另一个桥臂则由两个相同地电容器承担，所以称为半桥变换器.半桥变换器也属于双极性变换器，但是因为电路器件地不对称性，也会产生直流偏磁，造成变压器磁饱和，所以也需要增加防偏磁措施.图2-9 半桥变换电路工作原理：由于C1=C2，每个电容上分得Vin地一半，当Q1导通Q2关断时，VD1正向偏置，工作原理和单端正激式相同；当Q2导通Q1关断时，亦是如此.半桥变换器具有磁芯利用率高，和推挽相比开关管承受应力低等优点，缺点是会产生偏磁现象，适用于输入电压高，中等功率场合.2.2.5 全桥变换器如图2-10所示，全桥变换器是由两个双管正激变换器组合而成.它地每一桥臂上均有两个开关管，由两桥臂地中点引出地对角线接在高频变压器上，像一个电桥一样，故称为全桥变换器.全桥变换器也是双极性变换器，可以自行磁复位，同时也存在偏磁现象.。
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计
赵志敏
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2014(000)006
【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。
%Based on the UC3842 chip, modular design, the production of a single-ended flyback switching power supply. The switching power supply technology for development has important application value.
【总页数】2页(P36-36,38)
【作者】赵志敏
【作者单位】冀东油田供电公司，河北唐山 063299
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计 [J], 赵志敏;
2.基于UC3842的单端反激式开关电源设计 [J], 肖雷
3.基于UC3842的单端反激式开关电源设计 [J], 肖雷
4.基于UC3842的单端反激式开关电源设计 [J], 王秋妍;郑浩;王道平;王凯;
5.基于UC3842的单端反激式开关电源的设计与分析 [J], 夏泽中;王彬;李军
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于UC3842的单端反激式开关稳压电源的设计
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。
基于UC3842的单端反激式电源设计
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的单端反激开关电源设计
则原边输入功率为
Ｗ．
则
＝０．７０３４ｃｍ４ 考虑到留有余量，选用铁芯为 ＥＩ３０，其中
铁芯面积 为 １１０ｍｍ ２，窗口面积为 １４３ｍｍ ２。
考虑到电压工作环境比较恶劣，原边输入 电压最低：
Ｕｐ ＝ ２２０ × １．４ × ０．８ ＝ ２４８Ｖ （２）原副边绕组匝数计算
因为副边取整数 ７ 匝，反激电压小于正向 电压，新的每匝的反激电压是 ０．９ 。占空比 （假设为０．５）必须以同样的比率变化来维持伏 秒值相等。
在周期 Ｔｓ 的平均输入电流 在 时间内电流的平均值
和 分别为变压器工作时原边的最小 和最大电流。假设 ＝ ３
原边绕组每匝伏数＝
取整流二极管压降为 ０．７Ｖ，副边绕组压 降为 ０．６Ｖ 得：
在 时间内电流变化量
５ Ｖ 副边绕组匝数＝ 匝， 取 ７ 匝。
新的反激每匝伏数＝
原边电感 已知原边电感 Ｌ ｐ 和 Ｎ ｐ 匝数， 求出电感系 数＝ ＝
参考文献 ［１］ 李华德．交流调速控制系统［Ｍ］．北京：电子
工业出版社，２００３． ［２］ 吴建华．开关磁阻电机设计及应用［Ｍ］．北
京：机械工业出版社，２０００． ［３］ 李永东．交流电机数字控制系统［Ｍ］．北京：
机械工业出版社，２００２． ［４］ 胡崇岳．现代交流调速技术［Ｍ］．北京：机械
工业出版社，２０００．
２ 控制芯片介绍 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２ 是由美国 Ｕ Ｎ Ｉ Ｒ Ｏ Ｄ Ｅ 公司生
产。此 ＩＣ 具有引脚少（８ 脚）、外接元件少、接 线简单、可靠性高、成本极低等优点。ＵＣ３８４２ 是电流控制型脉宽调制器，通常用于单端反激 式变换器， 输出功率限制在 １ ０ ０ Ｗ 以下。
其原理如图 １ 。 由图 １ 可知，可以使用内部 Ｅ／Ａ 误差放大 器构成电压闭环，利用电流测定比较器构成电 流闭环。８ 脚是参考电压端，基准电压为 ５ Ｖ ， 带载能力为 ５０ｍＡ；７ 脚是集成块工作电源，可 以在 ８￣４０Ｖ；４ 脚接电阻和电容，确定锯齿波频 率；５ 脚为地；６ 脚为集成块推挽输出端，有拉、 灌电流能力；３脚为过电流检测端，被测电流转 换为电压接入此脚；２脚为电压反馈端，为误差 放大器的输入端，一般从开关电源输出端经过 电阻分压取样接入；１脚为误差放大器输出，作 为环路补偿用，主要通过脚 １ 与输入端之间加 入 Ｒ Ｃ 网络， 形成闭环，保证环路的稳定性。
uc3842单端反激
基于UC3842的单端反激式稳压电源设计姓名：刘兴兵班号：076081-24学号：20081003563摘要：本文介绍了一种以UC3842电流型脉宽调制器进行控制，多路固定电压输出的40W开关稳压电源，根据UC3842的特性给出了详细的电路参数及高频变压器的设计方法，并对其性能进行实验，实验结果表明按此方法设计的开关稳压电源可靠性高。
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、重量轻等突出优点．而得到了广泛应用。
本文详细介绍一种电流控制型开关电源，以低成本的UC3842 PWM控制芯片为核心构成的多路输出的开关电源设计电路。
本设计采用高性能的专用芯片UC3842，应用原边检测技术去除副边反馈环，从而降低了成本。
1、单端反激式变换器的特点单端反激式变换器又称电感储能式变换器，工作原理如图l所示，当开关管S1被PWM 脉冲激励而导通时，次级整流二极管D1截止，输出电容C给负载供电。
直流输入电压施加到高频变压器T的原边绕组上，此时NP相当于一个纯电感，流过NP的电流线性上升，电源能量以磁能形式存储在电感中：当开关管S1截止时，由于电感电流不能突变，原边绕组两端电压极性反向，副边绕组上的电压极性颠倒使D1导通，原边储存的能量传送到副边，提供负载电流，同时给输出电容充电。
单端反激式变换器通常采用加气隙来增大可工作的磁场强度H，减少剩余磁感应强度；当反激式变换器处于连续工作模式时，气隙可有效防止磁芯饱和，因而可增大电源的输出功率，减少变压器磁芯损耗，进一步提高开关频率。
2、UC3842结构和功能介绍UC3842芯片是一种单端隔离式电流型脉宽调制集成电路，其主要特点是：(1)外接元件少，外围电路简单，价格便宜；(2)无需输入变压器，启动电流小；(3)具有精密的电压基准源(±l％)；(4)大电流(1 A)PWM输出级，可直接驱动功率MOS管；(5)有欠电压封锁和过电流保护功能；(6)工作频率可达500kHz 。
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计
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。
基于UC3842的单端反激式隔离开关稳压电源的设计
方 宇 ， ： 于 ＵＣ３ ４ 善 基 ８ ２的 单 端反 澈 式 隔 离开 关稚 压 电源 的设 计
Ｕ Ｃ ８ ２是 一 种 高 性 能 的 固 定 频 率 电 流 型 控 制 ３４ 器 ， 专 为 脱 线 式 直 流 变 换 电路 设计 的 ， 内部 结 构 是 其 如 图 １所 示 ， 装 形 式 见 文 献 ［ ］ 它 集 成 ＿ 荡 器 、 封 １。 ｒ振 有 温 度 补偿 的 高 增 益 误 差 放 大 器 、 流 检 测 比较 器 、 电 图 腾 柱 输 出 电 路 、 入 和 基 准 欠 电 压 锁 定 电 路 及 输
路 目定 电压 输 出 的 ２ Ｗ 开 关稳 压 电源 ， 应 用在 一 些 只 有 直 流 电 压供 电 的场 合 。 ７ 可 关 键 词 ： 激 式 开 关 电 源 ， 流 型 ＰＷ Ｍ ， 空 比 反 电 占 ［ ｓｒ ｃ］ Ａ ７ ｆ ｉｅｆ ｂ ｃ ｗｉ ｈｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙｗｈｃ ａ ｎｖ ｒａ ｐ ｔ ｎ Ａｂ ｔａ ｔ ２ Ｗ ｏｆｌ ｙ ａ ｋ ｓ ｔ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｉｈ ｈ ｓｕ ｉｅ ｓ ｌｎ ｕ ｄ ｎ ｌ ｃ ｉ ａ
ＰＷ Ｍ 锁 存 器 电 路 。
２ 基 于 ＵＣ３ ４ ８ ２的 单 端 反 激 式 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计
２ １ 系 统 工 作 原 理 ．
图 ２为 系 统 原 理 图 。 １ Ｖ 的 交 流 输 入 电 压 经 整 １５
流 平 滑 后 为 电 路 提 供 直 流 工 作 电 压 起 动 电 路 由 电
容 Ｃ ２和 Ｒ２构 成 ， Ｃ２经 电 阻 Ｒ２充 电 ， Ｃ２的 电 压 达
到 １ Ｖ 时 ． Ｃ ８ ２有 输 出 ， Ｍ ＯＳ 开 关 Ｑ １ 型 号 ６ Ｕ ３４ 使 （
基于UC3842单端反激电源的设计与仿真分析
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。
- 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)。
f. 原边过流保护电路3 原边过流可通过 UC3842 的 3 脚 (<=>?)来解决 ,当原边电流增加时 ,采样电阻上的 电压也相应增加 ,若 3 脚电压高于 - 2,则 UC3842 就会关断 5 脚的 @AB 输出 ,起到对原边电路的保护作用3
第 19 卷第 3 期
徐明 , 等
基于 UC3842 的单端反激式开关稳压电源的设计与分析
第 34 卷第 5 期
河
海
大
学
常
州
分
校
学
报
+:3;<9 %:;5 -=>?; @778
6778 年 9 月
J"#$%&’ "( )")&* #%*+,$-*./ 0)&%12)"#
文章编号 :<779A<<57 (6778 )75A77B8A7B
基于!"#$%&的单端反激式开关 稳压电源的设计与分析
徐 明, 尹 斌
( 河海大学 电气工程学院 , 江苏 南京
@<779C)
摘要 : 介绍了 #05CB@ 的工作特点 , 利用 #05CB@ 设计了反激式 开 关 稳 压 电 源 电 路 , 具 体 分 析 了 电 路 的 工 作 原 理 , 对 反激式电路中变压器的参数进行了详细的计算 ; 关键词 : #05CB@ ; 反激式开关稳压电源 ; 变压器 中图分类号 : .DB7@ 文献标识码 : E
图2
应用电路拓扑
Fig. 2
The topological structure of practical circuit
2.1
电路分析
a. UC3842 反馈端的工作原理. 输出电压 U + 经 , - 和 , 2 分压后的电压 U +- . [R 2 / (R - 0 R 2)]U +, 将其输
入误差放大器的反相端 , 通过与误差放大器同相端的输入基准电压 (2152 ) 的比较来控制脉宽输出 3 若输出 电压偏高则减小导通占空比使输出减小 ,若输出电压偏低则增加导通占空比使输出增大 , 依此实现输出的反 馈控制. 达到平衡时 U +- 大致为 2.5 2, 又因为 U + . -8 2 , 这样就可以大致得到 R - 和 R 2 的值 . 当负载电流过 大时 ,取样电阻 , 3 上的电压 U +2 将大于 U +-, 此时可通过负载电流来控制脉宽输出. 因为负载电流变大 , 导通 占空比就会减小 ,电路输出电压便会减小 , 达到副边输出限流的目的 .
图’
!"($%& 内部结构
)*+, ’
-./01.23 4/156/510 78 !"($%&
收稿日期 : @778A75A@5 作者简介 : 徐明 (<9C7A ), 男 , 江苏常州人 , 硕士研究生 , 控制理论与控制工程专业 ;
45
河
海
大
学
常
州
分
校
学
报
2005 年 9 月
2 789:;2 的应用电路分析与设计
· (U 1 / U 2) (1 ) = [! / (1 - !)] · (U 1 / U 3) (2 ) 2 = [! / (1 - ! )] 式中 : 1 为原边与副边的匝数比 ; 2 为原边与反馈边的匝数比 ;! 为额定工作状态下的占空比 ;U 1、U 2、U 3 分别 为变压器的原边额定输入电压 、副边额定输出电压以及反馈边额定输出电压. 由设计要求可知 ,U 1 / U 2 = 48 / 18 = 24 / 9 ,U 1 / U 3 = 48 / 16 = 3 ; 又由于 UC3842 属于峰值电流模式控制 芯片 , 为使电路更容易稳定 , 其工作占空比一般应控制在 50% 以下 , 因此取 ! = 36%. 据此由式 (1 )、(2 ) 计算
I
结束语
采用 UC3842 设计的单端反激式开关稳压电源电路已作为一种小型不间断电源 (UPS) 在一通信模块中
得到了应用 , 经实际使用效果较好 . 该电路元件少 , 体积小 ,设计巧妙 , 具有广阔的应用前景.
参考文献 "
[1 ] 王兆安 , 黄俊 . 电力电子技术 [M ]. 第 4 版 . 北京 : 机械工业出版社 ,2001. [2] 周志敏 , 周纪海 . 开关电源实用技术 -- 设计与应用 [M]. 北京 : 人民邮电出版社 ,2004. [3] 杨旭 , 裴云庆 , 王兆安 . 开关电源技术 [M ]. 北京 : 机械工业出版社 ,2004. [4] 王大平 , 傅敏江 . 开关稳压电源 [M ]. 西安 : 西安电子科技大学出版社 ,1997.
b. UC3842 的电源软启动 . 当输入 48 2 刚上电时 ,UC3842 的 4 脚不会立刻达到工作电压 , 而是先对 电容 C 3 充电 , 当电容电压上升到开启阈值 -5 2 时 UC3842 才开始工作 , 此时 , 4 上的电流将会迅速增加 ,C 3 也开始放电 , 电压随之减小 ; 但变压器反馈回路 26 的工作将对 C 3 充电 , 使 UC3842 的 4 脚电压维持在工作 电压3 c. 死电阻 , 0 的作用3 在单端反激式电路中 ,副边是不可以开路的 ,这是因为在忽略电路损耗的情况下 ,
3 = (4 # × 10-7L 1I 12) / (A B $ B 4)
-4 2
(6 )
式中 : A B 为磁芯截面积 , 根据选定的变压器型号查表可知 A B = 0.33 × 10 m ; 选用铁氧体材料作为磁芯材 料 , 其饱和磁通密度 B 5 = 0.4 G, 考虑到高温时 B 5 会下降 , 同时为防止合闸瞬间高频变压器饱和 , 选定脉冲磁 通密度的增量 $ B 4 为 0.2 G. 代入数据得到 3 = 2 × 10-4 m. 初级绕组的匝数可按下式计算 :
d. 误差放大器3 采用由 , 5 和 C 5 组成的比例积分调节方式 , 有利于提高误差放大器的静态性能3 e. 消振回路3 当开关晶体管开通和关断时 ,开关管两端都会出现很大的正向和反向振荡波形 , 这样的波
形很容易造成开关管 :- 的二次击穿 , 由 , 5、C 2 以及 ;- 组成的消振衰减电路可有效抑制这种现象3
2.2.6
变压器磁芯窗口面积校验 根 据 各 绕 组 的 匝 数 和 截 面 积 可 以 大 致 计 算 出 磁 芯 窗 口 面 积 的 最 小 值 A min = 55 × 0.25 + 37 × 0.375 =
27.7 mm 2,而选用的 EI22 型磁芯的窗口面积为 55mm 2, 故满足条件.
近年来 , 随着电源技术的飞速发展 , 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 开关稳压电源已得到越来越广泛的应用 [<]; 本文简单介绍了 #FG?:HI= 公司生产的电流型脉宽调制器 #05CB@, 着重论述了 #05CB@ 在单端反激式开关稳压电源中的应用 , 对电源电路进行了具体的分析 , 并对电路的核心 部件变压器进行了详细的计算;
电源提供的能量全部由负载消耗 ,当变压器副边开路时 , 副边电流为零 , 电压就会无穷大 , 这样电路就无法正 常工作 , 所以在副边一定要加死电阻 3 另外 , 死电阻还起到了释放副边滤波电容上电荷的作用 3 对死电阻的 选取一般应使在其上流过的电流不超过 5 78 , 在这里选取 R 0 ≥-8 / 5 . 335 9 Ω3
’
电流型脉宽调制器 !"($%& 简介
#05CB@ 是 #FG?:HI= 公司推出的电流型脉宽调制器 , 该调制器单端输出 , 能直接驱动双极型功率管或 场效应管 , 其主要优点是管脚数量少 , 外围电路简单 , 电压调整率可达 7;7<J , 工作频率高达 877 K)L, 启动 电流小于 < ME , 正常工作电流为 <8 ME, 并可利用高频变压器实现与电网隔离 ; 它适用于无工频变压器的 67 ～ C7 N 的小功率开关电源 , 其工作温度为 7 ～ O P7 ℃ , 最高输入电压为 57 + , 最大输出 电 流 为 < E; #05CB6 各引脚的具体功能可参见文献 [6 ],其内部结构框图如图 < 所示;
6 1 = $ B 4 / (0.4 # L 13)
(7 )
48
河
海
大
学
常
州
分校Leabharlann 学报2005 年 9 月
将上述有关数据代入式 (7 ) 可得 N 1 = 54.9 匝 , 取整数 55 匝 , 根据匝数比 n 1 与 n 2 可得副边匝数 N 2 = 37 匝 ,反馈边匝数 N 3 = 32 匝 .
2.2.
确定导线规格 由于变压器原边电流的有效值为 1@ , 副边电流的有效值为 1.5 @ , 以及考虑到线包损耗与温升 , 因此在
设计时取电流密度 J = 4 @ / mm 2. 这样原边绕组导线的截面积 A 1 = 1 / 4 = 0.25 mm 2, 副边绕组导线的截面积
A 2 = 1.5 / 4 = 0.375 mm 2, 所以取原边线径 D 1 = 0.56 mm , 副边线径 D 2 = 0.7 mm. 至于反馈边绕组由于其电流 非常小 ,可直接选用线径为 0.25 mm 的导线. 2.2.4 通过计算磁芯面积乘积确定磁芯尺寸