高精度的电流控制型开关电源
高精度开关电源的设计
高精度开关电源的设计李亮; 陈广来【期刊名称】《《天津理工大学学报》》【年(卷),期】2019(035)005【总页数】6页(P23-28)【关键词】开关电源; Buck电路; 低功耗; 低纹波率; 稳压【作者】李亮; 陈广来【作者单位】天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384【正文语种】中文【中图分类】TN86开关电源是在电力电子技术的基础上，通过调节开关管的占空比使其输出稳定电压的一种电源[1].DC-DC 的降压方式有两种，第一种是线性降压（LDO）电路，第二种是Buck 电路.根据线性降压式电源，负载功率越大，效率越低；负载功率越小，效率越高[2]；自身承担多余的电压实现降压的特点，针对大功率的工况下线性降压电压功耗大，发热量大，因此在工业控制领域以及电子技术领域，开关电源得到了广泛应用.例如，作为基准源以及给元器件提供精准稳定的电压[3]；在该场合下，电路设计中需要输出稳定、低功耗的电压源作为基准电源使用.为满足上述设计要求，本设计以Buck 拓扑结构电路为基础，通过该电路的核心器件电感实现能量的搬运，实现输入24 V 电压到12 V 的稳定输出.1 原理分析Buck 拓扑结构电路，主要由开关S、电感L、电容C 和二极管D 组成，Buck 拓扑结构电路的原理图如图1所示.由于电感L 是阻碍电流变化的器件，电感上的电流变化会产生感应电动势.当开关S 闭合时，电感上的电流发生改变会产生感应电动势，此时输入电压通过电感L 对电容C 进行充电，电感上的电流持续增加，电容C 上的电压维持输出电压稳定，最终负载RZ 上的电压等于电容C 两端的电压.当开关S 断开时，电感L 上的电流发生改变，电感L 上会产生与原电感极性相反的感应电动势，电感上的电压通过负载RZ 和续流二极管D 回到电感自身，当负载RZ 发生变化时，所需的电流变大，电容通过放电来维持负载RZ 的电流稳定.图1 Buck 拓扑结构电路Fig.1 Buck topological circuit通过开关S 的闭合与关断，使Buck 电路工作在稳定状态[4]，电感工作在连续模式[5-6]下，电感L 上的电流IL 波形如图2所示.由于电感上的电流不能激变，当开关S 闭合时，电感上的电流以一定的变化速率来维持电感L 上感应电压的不变，此时电感上的电流一直增加到Imax；当开关S 断开时，电感上的电流以一定的变化速率来维持电感L 上感应电压的不变，此时电感上的电流一直减小到Imin，再闭合开关S，当电感L 上的电流增加到Imax，再断开开关S 直到电感L 上的电流减小到Imin，往复进行.当开关S 闭合时，电源通过电感给电容充电，给负载提供能量；当开关S 断开时，电感上的能量还会继续给电容和负载提供能量，当电感L 上的能量为零时，负载上的能量需要电容来维持，保证输出稳定，这样负载上的纹波小.图2 电感工作在连续模式下电感上的电流波形图和对应的占空比Fig.2 Current waveform and duty cycle of inductor operating in continuous mode根据伏秒法则[7]，当开关S 闭合时，其中，占空比为即其中：Von 为开关闭合加在电感两端的电压；ton 为电感的导通时间；toff 为电感的关断时间；VL 为开关闭合时电感两端电压；Vin 为输入电压；Vout 为输出电压；VD 为二极管两端电压；Voff为开关关断时电感两端电压.2 电路设计该系统主要由驱动电路、Buck 电路、PWM 波产生电路、过压保护电路、过流保护电路组成，电路的总体设计框图如图3所示.其中PWM 波产生电路模块包括软启动电路和三角波发生电路，该模块能够实现占空比可调，电平电位可调，PWM 波的频率为20 kHz.图3 电路的总体设计Fig.3 Overall design of circuit2.1 驱动电路和Buck电路MOS 管具有开关速度快，导通电流大，耐压高，功耗低的优点，故采用MOS 管做为开关管.为了加快MOS 管的开通速度和关断速度来降低开关损耗[8]，故在开关管的前级加上驱动电路实现MOS 管的快速开关，如图4所示.比较器是OC 输出需要接上拉电阻R9，比较器输出为PWM 波，当比较器输出端的电压为高电平时三极管Q2 导通，大电流流经三极管Q2 和电阻R10，MOS 管快速开启.当比较器输出低电平时，三极管Q3 导通，MOS 管GS 之间的电压通过电阻R10，在三极管Q3 上产生大电流使MOS 管迅速关断.MOS 管的GS 之间可能会存在静电故在上电之前通过电阻R12 进行放电，避免上电过程中GS 之间的电压值过高影响MOS 管的寿命.在没有上电前比较器输出端是高阻态，假设比较器输出端电压为高电平时，三极管Q2 导通，通过限流电阻R10，使MOS 管的GS 间产生电压，该电压通过电阻R12 释放MOS 管GS 之间的电压.图4 Buck 电路和驱动电路Fig.4 Buck circuit and drive circuit当MOS 管开通24 V 电压通过电感时，由于电感的自感效应，电感上的电流持续增加，对电容充电，并为负载供电.当MOS 管关断时，由于电感的自感效应，电感上的电压通过负载和二极管会产生续流作用，保证负载上的电流稳定输出.如此反复进行，能够使负载上的电压和电流维持在稳定状态.2.1.1 电感参数的计算电感上的电流纹波率为γ=ΔI/IL，如图2所示，电感上的感应电压由电感上的电流变化率引起的，根据该特性对电感参数的计算进行了详细的推导和计算说明，推导过程见公式（5）.其中，γ 为电感上电流纹波率；IL 为电感上的电流；L为电感量；ΔIoff 为开关关断时电感上电流变化量；toff为电感的关断时间；T 为开关电源的周期；f 为开关电源的频率；Vc 为电容两端电压；VO 为输出电压.根据电感的计算公式（6）可以看出，电感量与开关电源的频率，占空比，输出电压，输出电流以及电感上的电流纹波率有关；为了保证输出电压的高精度，既要考虑实际MOS 管存在米勒效应，还要考虑电感上的电流纹波率的取值问题.当占空比一定的情况下，如果开关电源的频率越高，MOS 管的开通和关断的次数越多，MOS 管发热大，随着温度的升高，MOS 管导通，电流下降，负载电流仍然很大，会造成MOS 管损坏，温度更高处于极温下，寿命降低以及米勒效应的存在都会引起电感上的纹波率变大；当开关电源的频率过低时，MOS 管的开通和关断的次数低，这会直接引起电感上的电流纹波率变大；故开关电源的频率取为20 kHz，电感上电流的纹波率取0.1，电感上的电流纹波率小，保证电压输出电压纹波率低.输出电压为Vo=12 V，电感上电流纹波率γ=0.1，占空比D=0.5，输出最大电流IO=200 mA，开关电源频率f=20 kHz.计算得电感量L=15 mH，实际取值需要将电感量放1.2 倍的余量.电感上额定电流最小值IL=IO×（1+γ/2）=0.21 A，故电感取值L=60 mH，电感上额定电流取值IL=250 mA.2.1.2 输出电容参数的计算Buck 结构拓扑电路，输出电容上的电压纹波主要是由ESR 引起的，纹波率越大，发热越大，选择低ESR 成本高，体积大；低纹波率电容大，成本高；根据电源滤波输出波纹系数公式（7）[9]计算输出电容值.还要考虑输出电容的电流耐受能力，输出电容可以采用多个电容进行并联，这样既可以得到较小的ESR，还可以承受更大的纹波电流.纹波电流为纹波电压为输出电容的电容值为考虑实际情况下，系统可能出现瞬态过冲以及周围环境出现干扰，将电容值放一定的余量，将取电容值为100 μF，保证输出电压的纹波小.2.2 三角波发生电路设计三角波发生电路由OC 级输出的LM339 比较器组成，如图5所示.当比较器输出为高时，比较器正端的电压等效为R3 和R4 的串联，然后和R1 并联，再与电阻R2 串联，对电源进行分压.此时比较器正端输入电压为9V 并且电压源通过R4、R5 对电容C2 进行充电，当电容C2 两端的电压高于比较器正端电压时，比较器的输出为低，电容C2 开始放电.此时比较器正输入端的等效电压为电阻R2 和电阻R3的并联，再与电阻R1 串联，进行分压，比较器正输入端的电压为5V.通过改变电阻R1 到R5 的阻值以及电容C2 的容值，实现三角波频率可调[10].图5 三角波发生电路Fig.5 Triangular wave generating circuit2.3 软启动电路三角波发生电路电压上升速度低于电平电路的电压上升速度，比较器输出的PWM 波的占空比为100%，此过程中开关管会保持开通，导致电感上的电流持续增加，当电流过大时，会导致电感烧毁，为避免该现象的发生，故采用软启动电路[11].软启动电路如图6所示.在电路开始上电的过程中，电源通过R7 和R8 对电源进行分压，产生一个稳定的电压，其中三极管基极的电位可通过调节R7 的电阻值改变三极管基极电位，同时，电源通过电阻R6 对电容C3 进行充电[12].因此，刚开始上电的过程中，三角波电压上升速度高于电容C3 两端电压上升速度，故比较器不会输出高电平，避免了电感出现烧毁现象.由于三极管基极和发射极存在0.7 V 的压差，当电容电压上升到比三极管基极电压高0.7 V时，三极管导通，电容开始放电；当电容上的电压放到低于三极管基极电压时，三极管关断.该设计能够实现比较器正输入的电压稳定，使得比较器输出的PWM 波稳定且可调.图6 软启动电路Fig.6 Soft start circuit2.4 上电启动电路和自举充电电路上电启动电路和自举充电电路如图7所示.该电路采用MOS 管的N 管作为开关管，由于MOS 管的N 管开关速度和输出电流能力大于P 管，三极管的功耗大，IGBT 导通速度比MOS 管慢.采用悬浮电路可以大大简化MOSFET 驱动电路[13-14]，故采用悬浮设计的思路.当MOS 管导通时，MOS 管的源极S 的电压约为24 V，此时电容C5 的电压会悬浮在24 V，当稳定工作时，电容C5 两端电压维持在12 V，此时，电容C5 正极的绝对电压为36 V，电容C5 负端的绝对电压为24 V.图7 上电充电电路和自举充电电路Fig.7 Power on charging circuit and bootstrap charging circuit自举电容C5 在达到稳定工作要保持驱动电路电压为12 V，PWM 波产生电路提供稳定的电压源.当开始上电时，24 V 电压通过电阻R16 给自举电容C5 进行充电，由于三极管be 之间存在10 V 稳压管以及0.7 V 的压降，当自举电容上的电压充到11.7 V时，三极管Q5 开始导通，三极管Q5 的集极电压为11.4 V，此时电压通过电阻R14 到三极管Q4，使三极管Q4 导通，此时三极管Q4 的集电极一直保持在0.3 V，自举电容能够给驱动电路和PWM 波产生电路进行供电.刚开始上电过程中，PWM 波产生电路的速度远大于上电充电电路中自举电容电压电压下降的速度，这样可以保证开关电源稳定输出.当开关管闭合时，自举电容的绝对电压为36 V，高于12 V，由于电容C4 上的电压一直保持在绝对的12 V 不变，无法实现对自举电容充电.但是当开关管断开时，自举电容上的绝对电压值低于12 V，此时电容C4 上12 V 的电压通过二极管对自举电容充电.图8 过压保护电路和过流保护电路Fig.8 Overvoltage protection circuit and over-current protection circuit2.5 过压保护电路和过流保护电路过压保护电路和过流保护电路如图8所示.当开关管开通时，电感上的电流持续上升，此时电感上的电流等于电阻R13 上的电流，故采用电阻R13 进行电流采样.为了降低功耗，采用2Ω 的电阻进行采样.当电阻R13 上的电流过大时，电阻R13 上的电压上升，使三极管Q7 导通，此时三极管Q7 集电极上的电压会迅速降到0.3V，使PWM 波输出为低电平，开关管断开，此时电感上的电流下降，避免电感上电流过大，导致烧毁[15].自举充电电路采用悬浮设计思想，直接检测电容C4 的电压会导致电路过于复杂.当开关管闭合时，电容C4 上的电压高于自举电容C5 上的电压值，对自举电容C5 进行充电，自举电容C5 上的电压值最终等于电容C4 上的电压值，故可以通过检测自举电容上的电压值进行过压保护.当输出电压过高时，自举电容上的电压升高，当电压值高于稳压管D4 的导通电压时，三极管Q8 导通时，集电极电压会降为0.3 V，使比较器AR2 的正输入端降低，PWM 波产生电路的输出为低电平，开关管闭合，故电容C4 上的输出电压降低[16].3 结论根据电源要满足低纹波率，高可靠性以及低功耗等应用场合，本文设计了一种基于Buck 电路的降压式开关电源.本设计由Buck 电路、驱动电路、三角波产生电路、软启动电路、自举充电电路、过压保护电路和过流保护电路组成.Buck 电路实现能量的搬运.驱动电路起到MOS 管的快速关断和开通作用.三角波电路和软启动电路实现频率和占空比可调的PWM 波.自举充电电路为驱动电路和三角波产生电路进行供电.过压保护电路为避免输出电压过高导致被供电系统出现故障.过流保护电路为避免电感上电流过大，导致电感烧毁.该开关电源电感上电流纹波率控制在10%，最终输出电压纹波率小于0.8%.输入电压为24 V，输出电压为12 V，最大输出电流在0.2 A.该开关电源具有纹波率低，稳压精度高、稳流，功耗低，成本低，体积小，重量轻，过流保护和过压保护等特点.该开关电源可以广泛应用于工业自动化控制、仪器仪表、医疗设备、通讯设备等领域.参考文献：【相关文献】［1］Luo P，Wang D，Peng X L.An adaptive voltage scaling buck converter with preset circuit［J］.Chinese Journal of Electronics，2019，28（2）： 229-236.［2］魏泰鸣，杨毅.一种高效率低纹波的Buck 电路改进方案［J］.价值工程，2018，37（22）：176-178.［3］Paul F.Buck converter powers 5-v circuits from 12-v solar-cell array［J］.Electronic Design，2009，57（19）：45-46.［4］张宏伟，张九根，施丹.基于 L4970A 芯片的直流电源设计［J］.电子器件，2019，42（01）： 126-131.［5］张双，冀苗苗，李怡潜，等.基于 TL494 的开关稳压电源设计［J］.电脑与电信，2019（Z1）： 9-12，24.［6］王兵，梅盼，陈跃.基于 LM5117 芯片的降压电路设计与性能优化［J］.通信电源技术，2016，33（6）：101-103.［7］王学梅，易根云，丘东元，等.基于伏秒平衡原理的Buck-Boost 变换器分析［J］.电气电子教学学报，2012，34（2）：61-64.［8］Bhattacharya R，Kumar S，Biswas S.Resource optimization for emulation of behavioral models of mixed signal circuits on FPGA： a case study of DC-DC buck converter［J］.International Journal of Circuit Theory and Applications，2017，45（11）：1701-1741.［9］刘丽媗.Buck 电路的分析及其输出参数的设计［J］.嘉应学院学报，2016，34（2）： 45-48.［10］廖良，王敬，许云，等.一种用于 DC/DC 控制器的三角波发生电路［J］.微电子学，2007（5）： 696-699.［11］Li J，Yang M，Sun W F，et al.A fast novel soft-start circuit for peak current-mode DC-DC buck converters［J］.Journal of Semiconductors，2013，34（2）： 93-97.［12］付贤松，张明哲.一种用于升压型 DC-DC 变换器的新型软启动电路［J］.固体电子学研究与进展，2018，38（5）： 367-371，387.［13］秦杨，田民.一种基于分立元件的低成本自举驱动电路［J］.电子元器件与信息技术，2019（1）： 45-47，64.［14］栾盈盈，王省科，廖仲伟.直流无刷电机自举驱动控制研究［J］.工业控制计算机，2018，31（5）： 157-158.［15］熊浩.开关电源过流保护电路设计［J］.江苏科技信息，2019，36（1）：49-51，62. ［16］冯庆胜，沈培富，戴淑军.基于有源钳位和动态负反馈相结合的IGBT 过压保护［J］.大连交通大学学报，2018，39（1）： 115-120.。
uc3844开关电源电路图解
uc3844开关电源电路图解
UC3844是一种高性能的单端输出的电流控制型脉宽调制器芯片由美国Unitrode公司生产。
控制脉宽调制开关电源的总电压相比，开关电源组成的集成电路，具有外围电路简单等优点，电压调整率好，良好的频率响应特性，稳定幅度大等等。
具有过电流限制，过电压保护和欠压锁定。
UC3844是一种单端输出电流型控制器，共内部框图如图3所示。
1脚为补偿端子，外接RC网络可补偿识差放大器的频率响应。
2脚是电压反馈端，取样电压加在误差放大器的反相输入端，与2.5V的基准电压进行比较，产生谈差电压。
3脚为电流检测输入脚，外接过流检测电阻，可构成过流保护电路，当3脚电乐等丁或高T 1V时，电流检测比较器输出高电平，复位PWM锁存器，从而关闭输出脉冲。
4脚外接定时电阻和电容，用以确定振荡器的I.。
第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理
电压型控制的优点
• 1。单环控制，易于设计和分析； • 2。噪声裕量大； • 3。多路输出时，交叉调节性能好。
负载
0
x
PWM比较器 + C1 z=xy
R3
PI调节器
X为误差信号
+
Vref
将前面各个环节的传递函数代入上述控制系统，并进行 归一化后可以得到博德图。从博德图可知，电压模式控 制的开关电源，其稳定性和动态特性之间的矛盾比较突 出。（参阅教材和参考书得到此问题的详尽解释）
电压型控制的过电流保护形式 及其常用控制芯片
一、电压控制模式和电流控制模式
开关电源的控制模式分为：电压控制模式（Voltage Mode Control)和电流控制模式(Current Mode Control)两种。 电压控制模式：仅有一个输出电压反馈控制环。 电流控制模式：输出电压反馈控制外环和电流控制内环。 电流控制模式分类：峰值电流、滞环电流和平均电流控 制模式三种。
t=0
Qs =
π ( M1 − M 2 + 2M c )
2( M 1 + M 2 )
, 通过合理选择 M c，就可以使 Qs > 0,
MC − M2 n ] e0 从而保证系统的稳定。 此时误差en = [ M C + M1
峰值电流控制的优缺点及其 集成电路芯片
优点：（1）系统得稳定性增强，响应速度快（能够直接将干
开关电源设计(精通型)
开关电源设计（精通型）一、开关电源基本原理及分类1. 基本原理开关电源的工作原理是通过控制开关器件的导通与关断，实现电能的高效转换。
它主要由输入整流滤波电路、开关变压器、输出整流滤波电路和控制电路组成。
在开关电源中，开关器件将输入的交流电压转换为高频脉冲电压，通过开关变压器实现电压的升降，经过输出整流滤波电路，得到稳定的直流电压。
2. 分类（1）PWM（脉冲宽度调制）型开关电源：通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有高效、高精度等特点。
（2）PFM（脉冲频率调制）型开关电源：通过调节脉冲频率来控制输出电压，适用于负载变化较大的场合。
二、开关电源关键技术与设计要点1. 高频变压器设计（1）选用合适的磁芯材料，保证变压器在高频工作时的磁通密度不超过饱和磁通密度。
（2）合理设计变压器的绕组匝数比，以满足输出电压和电流的要求。
（3）考虑变压器损耗，包括铜损、铁损和杂散损耗，确保变压器具有较高的效率。
2. 开关器件的选择与应用（1）开关频率：根据开关电源的设计要求，选择合适的开关频率。
（2）电压和电流等级：确保开关器件能承受最大电压和电流。
（3）功率损耗：选择低损耗的开关器件，提高开关电源的效率。
（4）驱动方式：根据开关器件的特点，选择合适的驱动电路。
3. 控制电路设计（1）稳定性：确保控制电路在各种工况下都能稳定工作。
（2）精度：提高控制电路的采样精度，降低输出电压的波动。
（3）保护功能：设置过压、过流、短路等保护功能，提高开关电源的可靠性。
三、开关电源设计实例分析1. 确定设计指标输入电压：AC 85265V输出电压：DC 24V输出电流：4.17A效率：≥90%2. 高频变压器设计选用EE型磁芯，计算磁芯尺寸、绕组匝数和线径。
3. 开关器件选择根据设计指标，选择一款适合的MOSFET作为开关器件。
4. 控制电路设计采用UC3842作为控制芯片，设计控制电路，实现开关电源的稳压输出。
5. 实验验证搭建实验平台，对设计的开关电源进行测试，验证其性能指标是否符合要求。
开关电源电压和电流两种控制类型
开关电源电压和电流两种控制类型开关电源有两种控制类型，一种是电压控制（Voltage Mode Control），另一种是电流控制（Current Mode Control）。
二者有各自的优缺点，很难讲某种控制类型对所有应用都是最优化的，应根据实际情况加以选择。
1、电压控制型开关电源的基本原理是什么？电压控制是开关电源最常用的一种控制类型。
以降压式开关稳压器（即Buck变换器）为例，电压控制型的基本原理及工作波形分别如图2-2-2（a）、（b）所示。
电压控制型的特点是首先通过对输出电压进行取样（必要时还可增加取样电阻分压器），所得到的取样电压UQ就作为控制环路的输入信号；然后对取样电压UQ和基准电压UREF进行比较，并将比较结果放大成误差电压Ur，再将Ur送至PWM 比较器与锯齿波电压UJ进行比较，获得脉冲宽度与误差电压成正比的调制信号。
图中的振荡器有两路输出，一路输出为时钟信号（方波或矩形波），另一路为锯齿波信号，CT为锯齿波振荡器的定时电容。
T为高频变压器，VT为功率开关管。
降压式输出电路由整流管VD1、续流二极管VD2、储能电感L和滤波电容CO组成。
PWM锁存器的R 为复位端，S为置位端，Q为锁存器输出端，输出波形如图2-2-2（b）所示。
图2-2-2电压控制型开关电源的基本原理及工作波形（a）基本原理；（b）工作波形2、电压控制型开关电源有哪些优点？电压控制型开关电源具有以下优点：（1）它属于闭环控制系统，且只有一个电压反馈回路（即电压控制环），电路设计比较简单。
（2）在调制过程中工作稳定。
（3）输出阻抗低，可采用多路电源给同一个负载供电。
3、电压控制型开关电源有哪些缺点？电压控制型开关电源的主要缺点如下：（1）响应速度较慢。
虽然在电压控制型电路中使用了电流检测电阻RS，但RS并未接入控制环路。
因此，当输入电压发生变化时，必须等输出电压发生变化之后，才能对脉冲宽度进行调节。
由于滤波电路存在滞后时间，输出电压的变化要经过多个周期后才能表现出来。
一种低成本高精度直流可调功率电源设计
2.6 供电部分
本系统需要对 MCU 主控芯片、斩波电路、检测电路等部分进 行供电。选用以 ME6203A50M3G 线性稳压器、XC6206P332MR 线 性稳压器为主的电路作为辅助电源。图 7 为系统的供电框图。
3 系统软件程序设计
3.1 PID控制算法
本系统中 PID 控制算法主要用于斩波电路稳压环节中，根据其
电力电子 Power Electronic
电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
一种低成本高精度直流可调功率电源设计
田璐羽 蒋佳妮 王哲涵 夏鲲 （上海理工大学 上海市 200093）
摘 要：本文为了改善传统开关电源直流功率调节困难、系统自适应性差等的缺点 , 提出了一种可调功率的直流稳功率电源，在传统 Buck 电路基础上，采用 PID 控制算法更新 PWM 占空比，稳定 Buck 输出电压，增设消耗电路调节输出端负载功率 , 实现输出功率的稳定可调。 利用 PSIM 软件仿真， 220V 输入下，系统得到了可调的准确输出。经测试证明了其精度与稳定性。
上电后进行定时器、IO 口等寄存器、显示、PWM 等的参数 初 始 化。 输 出 闭 环 处 于 关 闭 状 态， 初 始 占 空 比 0.15。 控 制 频 率 20kHz，每次进入 PWM 中断后对电压、电流值进行采样，主控芯 片对采集到的数据进行处理，利用 PID 算法计算并调整 PWM 输出 占空比，稳定斩波电路输出电压，同时计算出负载上的实际输出功 率，如果计算值与预定值存在一定范围的偏差，则调整消耗电路， 芯片发出信号控制继电器开合。若计算值大于预定值，则增加消耗 电路串联电阻个数，减小负载上的输出功率；反之，减小消耗电路 串联电阻个数。当计算值与预定值间的误差小于设定死区范围时， 不做调整，以保证输出值的稳定性 [9]。
一种用于高压开关电源的高精度电流采样电路
电子科技0 前言针对高压电源开关高精度电流采样控制能够提升整体的电路运行控制能力，并且能够在电流采样控制中，及时的按照其采样控制中的处理需求，进行电流采样控制整合，保障在整合实施中，能够将整体的电源控制能力优化。
本文以Boost变换电流采样为研究对象，按照其在高压环境下的电流变化，进行了采样精准度控制，通过对不同的采样精准度控制处理，实现了对整个电路运行闭合状态的科学化监督，同时还按照电流采样工作处理，对其采样控制中的电流运行环境，及电流限流功能分析进行了细化，这对于提升整个电流科学化控制能力具有重要性保障意义。
1 高精度电流采样必要性及意义分析■1.1 高精度电流采样必要性在现代化社会的高速发展中，对于电力的控制和处理越来越重视，无论是在人们的日常生活用电上，还是在汽车电子产品的电力处理上，都应该按照具体的用电处理工作实施，及时的进行电力采样处理，保障在电力采样处理实施中，能够按照具体的电流采样处理，将对应区域内的电流运行控制明确，这样才能为电力产品的应用奠定基础，保障其运行安全，实现整个电力产品电路的运行电流实施安全。
由此可见，对于高精度电流采样处理是很有必要的[1]。
■1.2 高精度电流采样意义高精度电流采样在电力产品的控制处理实施中，需要按照其电流运行控制进行科学的电流运行规划，将整个电路运行中的电流以科学的采样技术进行采样处理，通过采样处理得出具体的电流采样数据，分析其数据应用中的精准性，按照对应的数据分析，进行电路运行影响因素查找，及时的排除影响电路运行安全的控制因素，这样才能保障整个电路的运行安全，同时还能保障在电路运行中，其对应的电路内部电流传输正常，为整个电力产品的安全性应用提供保障。
2 高精度电流采样原理分析高精度电流采样工作在整个电流检测运行工作处理中，具有重要性研究意义，要想保障整体的电流电路运行环境控制安全，就应该注重对其研究控制中的电流采样原理控制，以科学的采样原理控制作为整个采样处理实施中的关键性因素。
l6599芯片工作原理 -回复
l6599芯片工作原理-回复l6599芯片是一款特殊的开关电源控制芯片，主要用于拓扑结构为半桥或全桥的开关电源电压模式控制。
本文将详细介绍l6599芯片的工作原理，并一步一步回答有关该主题的问题。
一、开关电源基本原理开关电源是一种将输入电压通过开关元件进行周期性开关，并通过滤波器和稳压电路获得所需电压的电源。
它具有高效率、体积小、重量轻的优点，广泛应用于各个领域。
开关电源主要由输入端、变压器、整流滤波电路、开关元件、控制电路和输出端组成。
二、l6599芯片介绍l6599芯片是一种高压开关电源控制芯片，采用双极型技术，适用于半桥、全桥拓扑结构的开关电源。
l6599芯片具有高精度的电流限制功能，可实现过电压、过电流保护。
它还具有外部频率调整功能，可适应不同的电子设备需求。
三、l6599芯片工作原理l6599芯片采用了一种称为“确定与比较”的控制策略，通过不同的输入信息，产生相应的开关信号，控制开关管的导通与关断。
1. 开关电源控制电路l6599芯片中的开关电源控制电路包括一个比对器和一个SR锁存器。
比对器将输入电压与参考电压进行比较，并输出控制信号，以实现电压调节。
SR锁存器用于存储比较器输出的信号，以控制开关管的导通与关断。
2. 正负半周工作原理l6599芯片可以工作在正负半周。
在正半周，芯片从S端接收PWM信号驱动开关管。
当输入电压大于参考电压时，比对器输出高电平信号，SR 锁存器置位，导致开关管导通。
当输入电压小于参考电压时，比对器输出低电平信号，SR锁存器复位，导致开关管关断。
在负半周，芯片从D端接收PWM信号，工作原理类似。
3. 外部频率调整l6599芯片支持外部频率调整功能，通过改变外部频率控制元件的值，可以改变控制电路的工作频率。
四、l6599芯片的应用场景l6599芯片广泛应用于各类开关电源中，特别适用于功率较大的开关电源设计。
由于其高精度的电流限制功能和强大的保护功能，l6599芯片在工业、通信、医疗等领域得到了广泛的应用。
UC3842开关电源电路图
1、UC3842的内部结构和特点UC3842是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。
UC3842为8脚双列直插式封装，其内部原理框图如图1所示。
主要由基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A 误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成。
端1为COMP端；端2为反馈端；端3为电流测定端；端4接Rt、Ct确定锯齿波频率；端5接地；端6为推挽输出端，有拉、灌电流的能力；端7为集成块工作电源电压端，可以工作在8～40V；端8为内部供外用的基准电压5V，带载能力50mA。
2、电路结构与工作原理图2所示为笔者在实际工作中使用的电路图。
输入电压为24V直流电。
三路直流输出，分别为+5V/4A，+12V/和-12V/。
所有的二极管都采用快速反应二极管，核心PWM器件采用UC3842。
开关管采用快速大功率场效应管。
启动过程首先由电源通过启动电阻R 1提供电流给电容C2充电，当C2电压达到UC3842的启动电压门槛值16V时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动开关管工作，输出信号为高低电压脉冲。
高电压脉冲期间，场效应管导通，电流通过变压器原边，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，场效应管截止，根据楞次定律，变压器原边为维持电流不变，产生下正上负的感生电动势，此时副边各路二极管导通，向外提供能量。
同时反馈线圈向UC3842供电。
UC3842内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值分别为16V和10V，如图3所示。
在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内。
电源电压接通之后，当7端电压升至16V 时UC3842开始工作，启动正常工作后，它的消耗电流约为15mA。
因为UC3842的启动电流在1mA以内，设计时参照这些参数选取R1，所以在R1上的功耗很小。
基于TL3842的开关电源设计
基于TL3842的开关电源设计胡珍玉【摘要】针对特殊条件下要求电源输出路数多、所用芯片对电源精度要求高的特点,应用TL3842设计出一套高精度、多路开关电源.自行设计一台开关电源用高频变压器；分析了开关电源的工作原理与工作过程；通过理论计算和实验研究,验证了本开关电源的可靠性和高性能,满足特殊条件对开关电源的要求,具有很强的实用性.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P22-25)【关键词】开关电源;TL3842;多路开关;高频变压器【作者】胡珍玉【作者单位】哈尔滨投资集团有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TM851.20 引言在通信设备、计算机、家用电器、控制装置等电子设备中，要求电源体积小、效率高、重量轻。
因此，开关电源得到广泛地应用。
目前，随着新器件、新材料以及新技术的发展，开关电源的体积减小，效率进一步提高，而且价格更低。
随着变频调速技术日益广泛的应用，对各种变频器用开关电源的要求也越来越高，不同条件下对开关电源的要求也各不相同［1］。
某些特殊的场合，对开关电源的要求相对比较复杂［2－3］。
例如，对于直流输出要求精度高、直流输出路数多等。
本设计主要针对以上两个问题进行设计。
1 高频变压器的设计高频变压器是开关电源中非常重要的部件，它和普通电源变压器一样也是通过磁耦合来传输能量的。
不同之处在于，这种高频变压器中实现磁耦合的磁路不是普通变压器用的硅钢片，而是在高频条件下工作的磁导率较高的铁氧体磁心或钕铁硼等磁性材料，其目的是为了获得较大的励磁电感、减小磁路中的功率损耗，使之能以最小的损耗和相位失真传输具有宽频带的脉冲能量。
1.1 最大占空比高频变压器的最大承受功率PM与磁芯截面积SJ(单位是cm2)之间存在下述关系式:设计实际输出功率40 W，高频变压器效率η=80%，则变压器输入功率为50 W。
为留有余地，取 PM=80 W，则 SJ=1.34 cm2。
开关电源中的电流型控制模式
开关电源中的电流型控制模式摘要：讨论了开关电源中电流反馈控制模式的工作原理、优缺点，以及与之有关的斜波补偿技术。
关键词：开关电源；电流型控制；斜波补偿1引言PWM型开关稳压电源是一个闭环控制系统,其基本工作原理就是在输入电压、内部元器件参数、外接负载等因素发生变化时，通过检测被控制信号与基准信号的差值，利用差值调节主电路功率开关器件的导通脉冲宽度，从而改变输出电压的平均值，使得开关电源的输出电压保持稳定。
以开关电源中的降压型变换为例（其它类型如正激型、推挽型等，均可由降压型派生得到），图1表示了该变换器的主电路的基本拓扑结构。
图1降压型开关电源根据选用不同的PWM控制模式，图1电路中的输入电压Uin、输出电压Uo、开关功率器件电流(可从A点采样)、输出电感电流(可从B或C点采样)均可作为控制信号，用于完成稳压调节过程。
目前在开关电源中广泛使用的控制方式是通过对输出电压或电流(功率开关器件或输出电感上流过的电流)进行采样，即形成2类控制方式：电压控制模式与电流控制模式。
2电流控制模式的工作原理图2为检测输出电感电流的电流型控制的基本原理框图。
它的主要特点是：将采样得到的电感电流直接反馈去控制功率开关的占空比，使功率开关的峰值电流直接跟随电压反馈电路中误差放大器输出的信号。
从图2中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统，外环由输出电压反馈电路形成，内环由互感器采样输出电感电流形成。
在该双环控制中，由电压外环控制电流内环，即内环电流在每一开关周期内上升，直至达到电压外环设定的误差电压阈值。
电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的，并且监测输出电感电流的动态变化，电压外环只负责控制输出电压。
因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽。
图2检测输出电感电流的电流型控制原理框图实际电路以单端正激型电源为例，如图3所示。
误差电压信号Ue送至PWM比较器后，并不是像电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜波比较调宽，而是与一个变化的、峰值代表功率开关上的电流信号(由Rs上采样得到)的三角状波形信号(电感电流不连续)或矩形波上端叠加三角波合成波形信号(电感电流连续)比较，然后得到PWM脉冲关断时刻。
CX7010 高精度原边反馈开关电源控制芯片 封装SOT23-6 最大功率25W
V 5.0
- 6-
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九、典型应用
高精度原边反馈开关电源控制芯片
图1 V 5.0 - 7-
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R7
R7
图3
V 5.0
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高精度原边反馈开关电源控制芯片
工作频率 根据负载情况与工作模式的变化，CX7010的工作频率可以自行调整，并且不需要外部元件来设定。当 系统工作于最大输出功率时，工作频率由内部设定为 60KHz。对于工作于断续模式下的反激式系统，最大 输出功率由下式 1.3 给出：
单位 uA mA V V V V nS mV nS KΩ mS KHz KHz
INV=0V，COMP=5V -4 1.97 INV=2V,COMP=0V Io=20mA Io=20mA CL=0.5nF CL=0.5nF 8
14 4 2 60 42 1 650 40 16 2.03
% V dB uA V V nS nS V
高精度原边反馈开关电源控制芯片
范围 -0.3 to VDD_CLAMP 10 -0.3~7 -0.3~7 150 -55 to 150 260
单位 V mA V V ℃ ℃ ℃
注：如果器件工作条件超出上述各项极限值，可能对器件造成永久性损坏。上述参数仅仅是工作条件的极 限值，不建议器件工作在推荐条件以外的情况。器件长时间工作在极限工作条件下，其可靠性及寿命可能 受到影响。
- 4-
电流型控制UC3842开关电源原理图
是使用最广泛的电路，然而它的保护电路仍有几个问题： 好保护，这时需要个别调整R3的数值，给生产造成麻烦； 2. 在输出电压较低时，如3.3V、5V，由于输出电流大，过载 时输出电压下降不大，也很难调整R3到一个理想的数值； 3. 在正激应用时，辅助电压Vaux虽然也跟随输出变化，但跟 输入电压HV的关系更大，也很难调整R3到一个理想的数值。 这时如果采用辅助电路来实现保护关断，会达到更好的效果。 辅助关断电路的实现原理：在过载或短路时，输出电压降低， 电压反馈的光耦不再导通，辅助关断电路当检测到光耦不再 导通时，延迟一段时间就动作，关闭电源。
•
用UC3842做的开关电源的典型电路见图1。过载和短路保护，一般是通过在开关管的源极串一个 电阻（R4），把电流信号送到3842的第3脚来实现保护。当电源过载时，3842保护动作，使占空 比减小，输出电压降低，3842的供电电压Vaux也跟着降低，当低到3842不能工作时，整个电路 关闭，然后靠R1、R2开始下一次启动过程。这被称为“打嗝”式（hiccup）保护。在这种保护 状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间（几百ms到几s）的启动过程，平均功率 很低，即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。由于漏感等原因，有的开关电源在每个开关 周期有很大的开关尖峰，即使在占空比很小时，辅助电压Vaux也不能降到足够低，所以一般在辅 助电源的整流二极管上串一个电阻（R3），它和C1形成RC滤波，滤掉开通瞬间的尖峰。仔细调 整这个电阻的数值，一般都可以达到满意的保护。使用这个电路，必须注意选取比较低的辅助电 压Vaux，对3842一般为13～15V，使电路容易保护。 图2、3、4是常见的电路。图2采取拉低第1脚的方法关闭电源。图3采用断开振荡回路的方法。图 4采取抬高第2脚，进而使第1脚降低的方法。在这3个电路里R3电阻即使不要，仍能很好保护。 注意电路中C4的作用，电源正常启动，光耦是不通的，因此靠C4来使保护电路延迟一段时间动 作。在过载或短路保护时，它也起延时保护的左右。在灯泡、马达等启动电流大的场合，C4的取 值也要大一点。
PL3539
应用:
图 1 典型的恒流/恒压波形 • • • • • 手机/无绳电话充电器 数码相机充电器 小功率电源适配器 LED 驱动 消费类的备用电源
管脚分布图:
V1.0 © 2011
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Datasheet
1 概述
PL3539
PL3539是款恒流/恒压原边控制的高性能离线反 激式开关电源，其外部仅需少量元件。其内部集 成了包括功率 MOSFET 以及原边控制模块等高 压功率调节器。 PL3539适用于小于5W的AC/DC应用场合。其无 需光耦以及次级控制电路就能实现高精度的恒流 /恒压功能。系统稳态时也无需额外的补偿电路， 从而能够得到精准的电压/电流控制。 PL3539 的复合模式的应用使得芯片能够实现低
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Datasheet
9 典型应用
PL3539
应用说明:
PL3539 为小功率的适配器/充电器应用提供了很 有效的解决方案， 其新颖的恒流/恒压控制使得系 统不需要次级反馈电路， 并能实现高精度的恒流/ 恒压输出，从而满足更严格的能源损耗要求。
I Spk =
NP • I Ppk NS
(1)
IPpk 为功率管关闭后的原边峰值电流。
9.4 可编程恒流点及输出功率
在小于 5W 的应用中， CS 端不同的采样电阻会 得到不同的恒流点。输出功率的大小可通过调节 CS 端的采样电阻实现，采样电阻越大，恒流点 越小，同时输出功率也越小。
9.6 可编程的输出线补偿
由原边反馈原理可知，输出电压通过辅助绕组采 样得到，这样会影响恒压的精度，为提高负载调 节率，芯片内置了输出线补偿电路，那么系统在 空载和满载状态时，输出电压可保持恒定。 不同的应用中，通过调节连接于 FB 端的分压电 阻可得到不同的线补偿量， FB 端的分压电阻越 大，那么补偿量也越大。
UC3845电流控制型芯片开关电源
本电源设计拟采用UC3845电流控制型芯片开关电源。
电源数量：1. _150V,2. 两路+12V3. +5V4. +3.3V5. +1.8V6. -12V其中1.2.3.6之间需要互相隔离。
3.6之间可以不隔离。
每路功耗分析1、_ 150V要求电流最大不超过30Ma,故该路路最大功率P1=150*0.03=4.5W。
2、两路+12V相同，只是要互相隔离，每路功率为0.6W,故P2=0.6*2=1.2W。
3、第3路+5V主要为系统控制部分供电，其第4路和第5路均由第3路而来。
为保证可靠性并为以后升级留下余量，电源系统 1.8V能够提供的电流大于300mA;整个系统在3.3V上消耗的电流与外部条件有很大的关系，这里假设不超过200ma故3.3V电源能够提供600ma电流电流即可。
与3.3V连接的外设有：液晶的部分接口；外部RTC接口；键盘接口，ADC接口；其他如指示灯，蜂鸣器，看门狗等。
故P3=1.8*0.3+3.3*0.6=2.52W。
4、从+5V到+3.3V和+1.8V通过LEO芯片（SPX1117或者LM1117）,这两个芯片要消耗一定的功耗。
从+5V到+1.8V压降3.2V，电流为0.3A，故P5-1.8=3.2*0.3=0.96W，从+5V 至U 3.3V 压降为1.7V，电流为0.6A，故P5-3.3=1.7*0.6= 1.02W。
所以P4=0.96+1.02=1.98W5、液晶主要有+5V和-12V供电，功耗P5为两片SED1520功耗2*0.25 = 0.5W，还有背光电源的功耗，估算为0.25W,故P5= 0.5+0.25= 0.75W。
从以上分析来看，系统总的最大功耗Pmax=P1+P2+P3+P4+P5=4.5+1.2+2.52+1.98+0.75=10.95W= 11W。
所以最后需要的电源：1、一150V/0.03A2、两路+12V/0.05A3、+5V/1A4、-12V/0.07A高频变压器设计方法一高频变压器的设计是研制单片开关电源的关键技术。
电流控制PWM开关电源
!
电流控制 %பைடு நூலகம்’ 开关电源基本原理
由于电压控制 %&’ 开关电源的单环控制过程
中， 电源电路中的电感电流未参与控制， 是独立的 变量， 其控制原理如图 $ 所示。 而开关变换器为二阶 系统， 有两个状态变量， 即输出滤波电容的电压和输 出滤波电感的电流。 开关电源的电流均流经电感， 将 使滤波电容电压信号产生一定延迟。 因此， 仅用电压 采样的方法稳压， 其响应速度慢、 稳定性差， 甚至在 大信号变动时产生振荡而造成功率管损坏等故障的
电流控制 !"# 开关电源
俞阿龙 （江苏淮阴师范学院，江苏 淮阴 !!"##$ ） 【摘
・ 电路设计 ・
设 备 与 电 路
!"#$%" &’( )$*%+$,
要】介绍电流控制 %&’ 开关电源的基本原理 ( 并将其与电压控制 %&’ 开关电源进行
比较( 指出了电流控制 %&’ 开关电源的优点。最后给出了一个实用的电流控制 %&’ 开关电源进 行比较， 指出了电流控制 %&’ 开关电源的优点， 最后给出了一个实用的电流控制 %&’ 开关电源 电路。 【关键词】开关电源；电流控制；电压控制；脉宽调制
导通， 两绕组均开始耗能， 一组为芯片供电， 另一组 为负载供电。稳压原理为： 若输出电压因负载减小 而升高，此时流过 *9!& 光耦的发光二极管发光强 度增大，反馈至 *9!& 的三极管的集电极与发射极 间的 内 阻 变 小 ， 从 而 使"脚 电 压 变 高 ， 通 过"脚 内 部运算放大器比较，使 # 脚输出 "#$ 脉冲宽度变 窄， 达到稳压目的。过流保护原理为： 当负载短路 时， 引起功率开关管 6% 电流增加， 当 "8 增至使 $ 脚
UC3842的工作原理及在开关电源中的应用
UC3842的工作原理及3842在开关电源中的应用电流控制型脉宽调制器UC3842工作原理及应用UC3842是美国Unitrode公司(该公司现已被TI公司收购)生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，可直接驱动双极型晶体管、MOSFEF 和IGBT 等功率型半导体器件，具有管脚数量少、外围电路简单、安装调试简便、性能优良等诸多优点，广泛应用于计算机、显示器等系统电路中作开关电源驱动器件。
1 UC3842 内部工作原理简介图1 示出了UC3842 内部框图和引脚图，UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8 个引脚，各脚功能如下：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=1.8/(RT×CT)；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。
图1 UC3842 内部原理框图2 UC3842 组成的开关电源电路图2 是由UC3842 构成的开关电源电路，220V 市电由C1、L1 滤除电磁干扰，负温度系数的热敏电阻Rt1 限流，再经VC 整流、C2 滤波，电阻R1、电位器RP1 降压后加到UC3842 的供电端（⑦脚），为UC3842 提供启动电压，电路启动后变压器的付绕组③④的整流滤波电压一方面为UC3842 提供正常工作电压，另一方面经R3、R4 分压加到误差放大器的反相输入端②脚，为UC3842 提供负反馈电压，其规律是此脚电压越高驱动脉冲的占空比越小，以此稳定输出电压。
高精度连续可调高压开关电源的设计
摘 要： 提出了一种高精度连续可调的高压开关电源设计方案。电源采用基于SG3525的恒频脉宽调制技术，通过单片机控制可控增益放大器实现输出电压的连续调整，该电源具有高电压输出精度高、连续可调、功耗小等特点。实验结果表明，当该电源输出电压由1 kV～25 kV可调输出时，输出电压误差最大为1.6%。关键词： 高压开关电源； SG3525； 可控增益放大； AD7520
Q1、Q2为高反压MOS管，它与电容C1、C2构成逆变电路,PWM输出经驱动变压器驱动Q1、Q2。PWM输出的驱动电压在驱动变压器两端设有死区时间,有利于MOSFET管中电荷的消耗,起到保护MOSFET的作用。在Q1导通时，电源经Q1、C0、T1对C2充电，同时对电容C3放电；Q2导通时，电源对通过C1、T1、C0对C1充电，对C2放电。在一个开关周期内，高压变压器初级上形成25 kHz的交变矩形波，经过升压整流后对负载提供高压。通过调节开关管的占空比，可改变输出高压值。R3、C3、R4、C4构成吸收电路，用来吸收高频尖峰电压，达到保护MOS管的作用。为防止两个开关管导通时间不对称引起高压变压器偏磁和直流磁饱和，在电路中串入隔直电容C0来自动平衡变压器一次电压侧的直流分量。R1、R2作为平衡电阻，可使C1与C2充电电压相等[2]。2.2 控制电路设计 控制电路由PWM控制、高压采样、可控增益放大器、A/D及CPU等部分组成。2.2.1 PWM控制电路 PWM控制电路是实现电压调整的核心电路，对整机性能有较大的影响，所以采用性价比较高的SG3525，控制方式采用恒频脉宽调制。PWM控制电路。
为了实现输出电压的连续可调，系统采用可控增益放大器放大误差电压信号。通过改变可控增益放大器的增益，改变送至SG3525反馈端的电压值，从而实现输出电压的可调。 可控增益放大器由D/A转换器AD7520及运算放大器OP07组成。AD7520是10 bit CMOS 数模转换器，采用倒T形电阻网络，模拟电子开关为CMOS型，集成在芯片上。在图4所示电路中，OP07运放与AD7520组成反相比例运算放大器。根据反相比例运算放大器的特点，放大器放大倍数为式(2)所示： 3 系统软件设计
ucc3808原理
ucc3808原理UCC3808原理简介UCC3808是一种常用的开关电源控制器芯片，广泛应用于各种功率电子设备中。
本文将从浅入深地解释UCC3808的原理。
工作原理UCC3808采用电流模式控制（Current Mode Control）来实现稳定的开关电源输出。
其核心原理如下：1.反馈控制：UCC3808通过采集输出端的电流并与参考电流进行比较，以控制开关管的导通时间和断开时间，从而实现稳定输出电压的调节。
2.内部比例放大器：UCC3808内部集成了比例放大器，用于将输入电流与参考电流进行比较，并输出误差信号。
这个误差信号用于控制PWM（脉冲宽度调制）控制逻辑，进一步调整开关管的导通时间和断开时间。
开关电源工作流程下面是UCC3808开关电源的典型工作流程：1.启动：当启动电源时，UCC3808通过内部电路提供初始的启动电流，使电源开始工作。
2.开关管导通：UCC3808根据反馈信号和比较器的输出，控制开关管的导通时间。
导通时间越长，输出电压越高。
3.电感储能：在开关管导通的时候，电感储存了电能。
断开开关管后，电感释放储存的电能，供给输出端负载。
4.反馈调节：UCC3808通过不断调节开关管的导通时间，根据反馈信号来实现稳定输出电压。
5.保护机制：UCC3808还具备多种保护功能，如短路保护、过温保护等，以保障开关电源的安全运行。
结论UCC3808是一款功能强大的开关电源控制器芯片，通过电流模式控制原理，实现了稳定的输出电压调节。
了解UCC3808的工作原理有助于我们深入理解开关电源的工作过程，并在实际应用中合理设计和调整开关电源的参数。
以上就是对UCC3808原理的简要介绍。
希望本文对读者有所帮助。
参考资料： - UCC3808 数据手册 - “Understanding and Applying Current-Mode Control Theory” by Robert Sheehan and Miguel Usach.UCC3808的特点UCC3808具有以下几个显著的特点：1.宽工作电压范围：UCC3808可以在宽范围的输入电压下正常工作，通常可以支持至24V的输入电压。
采用UC3843的电流型开关电源
采用UC3843的电流型开关电源采用UC3843的电流型开关电源2011-05-12 15：26电压控制型开关电源会对开关电流失控，不便于过流保护，并且响应慢、稳定性差。
与之相比，电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，能克服电流失控的缺点，并且性能可靠、电路简单。
据此，我们用UC3842芯片设计了一个电流控制型开关电源。
为了提高输出电压的精度，系统没有采用离线式结构，而采用直接反馈式结构。
本系统在设计上充分考虑了电磁兼容性和安全性，可广泛应用于工业、家电、视听和照明设备。
电流控制型开关电源的原理框图电流型控制是针对电压型控制的缺点而发展起来的，在保留了电压控制型的输出电压反馈控制部分外，又增加了一个电流反馈环节，其原理框如图1所示。
图1电流控制型开关电源的原理框图电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，内环为电流控制环，外环为电压控制环。
当U O变化导致UF变化，或I变化导致US 变化时，都会使PWM电路的输出脉冲占空比发生变化，从而改变UO，达到输出电压稳定的目的。
电流型控制芯片UC3842 UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。
它提供8端口双列直插塑料封装和14端口塑料表面贴装封装，内部结构如图2所示。
图2 UC3842内部电路8端口双列直插塑料封装的UC3842各管端口功能简介。
①端口COMP是内部误差放大器的输出端。
②端口VFB是反馈电压输入端，与内部误差放大器同相输入端的+2.5V基准电压进行比较，产生误差电压，控制脉冲的宽度。
③端口ISENSE是电流传感端。
在应用电路中，在MOSFET的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压并送入③端口，控制脉冲的宽度。
④端口RT/CT是定时端。
锯齿波振荡器的振荡频率f=1.8/(RTCT)，电流模式工作频率可达500kHz。
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目录摘要 (2)1.1 开关电源的市场概况 (4)1.2 开关电源的产生与发展 (5)2 开关电源 (6)2.1 开关电源的组成 (6)2.2 开关电源所用的术语 (6)第三章 UC3842的介绍 (9)3.1原理与特点 (9)3.2 UC3842内部工作原理简介 (9)第四章 UC3842在开关电源电路的应用 (11)4.1 UC3842组成的开关电源电路 (11)4.3 开关电源的结构 (14)第五章开关稳压电源电路 (18)结论 (20)参考文献 (21)附录 (22)开关电路图 (22)后记 (23)摘要随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。
显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。
取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
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：变压器滤波过载 UC38421 开关电源概述1.1 开关电源的市场概况目前还没有看到表示开关电源生产发展的明确统计数字。
酌量主要工厂的动向，要元件的动向，采用开关电源的产品的动向，由编辑部试算推导1983年的市场情况。
1984年备报纸报导了开关电源厂的阴影扩大，一致他锅巴过30％，就是在最近的报导中，仅开关电沥交易达100亿日元的厂就不断出现。
其中主要的工厂有： DK到11月份比上期增加30％，估计为290亿日元，松下电子元件部今年到11月份在系统设备事业部预计350亿日元的销售额中，开关电源比上期增加40％为200亿日元。
新电元工业把经营通用电源的SR事业部和设备工业锣合在一起也订了销售150—160亿日元的预算。
三元电气也确实达到120亿日元，125亿日元和100亿日元。
专业广埃米克姆培可能实现100亿日元。
根据这种情况，预计1984年的销售额估计平均比去年的市场规模增加30％左右，并据此确定生产金顿。
关于生产台数，由于以OA设备的电源为中心要求降低价格，所以不管是标准许还运非标准件，电源广平均降价19—15％，所以瑚据这种情况试算出1984年的总生产台数。
当初，开关电源厂大部分原来是电源变压器厂。
然而技术的发展，不光是电路技术，还要求涉及元件技术的各学科的综合技术，如电容器中的化学技术，磁性村料的应用物理技术，开关天：FF或二极值的半导体技术容。
靠公司内部提供主要元件购工厂加入到电源生产中来，拼命奋斗，这一点是非常明显的。
看一下开关电源的主男产厂家，除专业的埃米克拉姻塔外，有名气的工厂有：磁性材料中有TDK、东北金属工业、富士电气化学等；半导体整流器厂中有新电元工业、三元电气、东光等。
这些工厂即使在经营规模上也比电源专业厂优越，除了有能自己供应元件的优越性之外，还有采用了适应短期供货的CAD，生产线的自动化等优越性。
1.2 开关电源的产生与发展随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。
显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。
取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。
它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
早在70年代，随着电子技术的不断发展，集成化的开关电源就已被广泛地应用于电子计算机、彩色电视机、卫星通信设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。
这是由于开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。
随着半导体技术的高度发展，高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。
而半导体集成电路技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成化奠定了基础，适应各类开关电源控制要求的集成开关稳压器应运而生，其功能不断完善，集成化水平也不断提高，外接元件越来越少，使得开关电源的设计、生产和调整工作日益简化，成本也不断下降。
目前己形成了各类功能完善的集成开关稳压器系列。
近年来高反压MOS大功率管的迅速发展，又将开关电源的工作频率从20kHz提高到150一200kHz，其结果是使整个开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。
开关电源的性能价格比达到了前所未有的水平，使它在与线性电源的竞争中具有先导之势。
当然开关电源能被工业所接受，首先是它在体积、重量和效率上的优势。
在70年代后期，功率在100w以上的开关电源是有竞争力的。
到1980年，功率在50w以上就具有竞争力了。
随着开关电源性能的改善，到80年代后期，电子设备的消耗功率在20w以上，就要考虑使用开关电源了。
过去，开关电源在小功率范围内成本较高，但进入90年代后，其成本下降非常显著，当然这包括了功率元件，控制元件和磁性元件成本的大幅度下降。
此外，能源成本的提高也是促进开关电源发展的因素之一。
2 开关电源2.1 开关电源的组成开关电源的基本组成如图2-1所示。
其中DC／DV变换器用以进行功率变换，它是开关电源的核心部分；驱动器是开关信号的放大部分，对于自信号源的开关信号进行放大和整形，以适应开关管的驱动要求；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；比较放大器对定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的目的。
除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、过压过流保护、输入滤波、输出采样、功能指示等电路。
图 2-1 开关电源工作组成图DC／DV变换器有多种电路形式，其中控制波形为方波的PWM变换器以及工作波形为准，正弦波的谐振变换器应用较为普遍。
开关电源与线性电源相比，其输入的瞬态变换比较多的表现在输出端，在提高开关频率的同时，由于比较放大器的频率特性而得到改善，开关电源的瞬态响应指标也得到改善。
开关电源的负载变换瞬态响应主要由输出端LC滤波器的特性决定，所以可以通过提高开关频率、降低输出滤波器LC的方法来改善瞬态响应特性。
2.2 开关电源所用的术语下面列出一些书本所使用的开关电源术语。
效率：电源的输出功率与输入功率的百分比。
其测量条件是满负载，输入交流电压为标准值。
ESR：等效串联电阻。
它表示电解电容呈现的电阻值的总合。
一般情况下，ESR值越低的电容，性能越好。
输出电压保持时间：在开关电源的输入电压撤消后，依然保持其额定输出电压的时间。
启动浪涌电流限制电路：它属于保护电路。
它对电源启动时产生的尖峰电流起限制作用。
为了防止不必要的功率损耗，在设计这一电路时，一定要保证滤波电容充满电之前，就起到限流作用。
隔离电压：电源电路中的任何一部分与电源基板地之间的最大电压，或者能够加在开关电源的输入端与输出端之间的最大直流电压。
线性调整率：输出电压随输入线性电压在指定范围内变化的百分率。
条件是负载和周围的温度保持恒定。
负载调整率：输出电压随负载在指定范围内变化的百分率。
条件是线电压和环境温度保持不变。
噪音和波纹：附加在直流输出信号上的交流电压和高频尖峰信号的峰值。
通常是以mV度量。
隔离式开关电源：一般指高频开关电源。
它从输入的交流电源直接进行整流和滤波，不使用低频隔离变压器。
输出瞬态响应时间：从输出负载电流产生变化开始，经过整个电路的调节作用，到输出电压恢复额定值所需要的时间。
过载或过流保护：防止因负载过重，使电流超过原设计的额定值而造成电源损坏的电路。
远程检测：电压检测的一种方法。
为了补偿电源输出的电压降，直接从负载上检测输出电压的方法。
软启动：在系统启动时，一种延长开关波形的工作周期的方法。
工作用期是从零到它的正常工作点所用的时间。
电磁干扰—无线频率干扰(EMLBFI)：即那些由开关电源的开关元件引起的，不希望传按和发射的高频能量频谱。
快速短路保护电路；一种用于电源输出端的保护电路。
当出现过压现象时，保护电路启动，将电源输出端电压快速短路。
占空比；在高频开关电源中，开关元件的导通时间和变换器的工作周期之比。
第三章UC3842的介绍3.1原理与特点UC3842是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。
UC3842为8脚双列直插式封装，主要由5.0V基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A 误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成。
UC3842 是开关电源用电流控制方式的脉宽调制集成电路。
与电压控制方式相比在负载响应和线性调整度等方面有很多优越之处。
该电路主要特点有：1，内含欠电压锁定电路2，低起动电流（典型值为0.12mA）3，稳定的内部基准电压源4，大电流推挽输出（驱动电流达1A）5，工作频率可到500kHz6，自动负反馈补偿电路7，双脉冲抑制8，较强的负载响应特性3.2 UC3842内部工作原理简介图3-2示出了UC3842 内部框图和引脚图，UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8 个引脚，各脚功能如下：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=1.8/(RT ×CT)；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。
图3-2 UC3842 内部原理框图第四章 UC3842在开关电源电路的应用4.1 UC3842组成的开关电源电路图4-1 是由UC3842 构成的开关电源电路，220V 市电由C1、L1滤除电磁干扰，负温度系数的热敏电阻Rt1限流，再经VC 整流、C2滤波，电阻R1、电位器RP1降压后加到UC3842 的供电端（⑦脚），为UC3842 提供启动电压，电路启动后变压器的付绕组③④的整流滤波电压一方面为UC3842 提供正常工作电压，另一方面经R3、R4分压加到误差放大器的反相输入端②脚，为UC3842 提供负反馈电压，其规律是此脚电压越高驱动脉冲的占空比越小，以此稳定输出电压。