基于UC2845单端正激式开关电源设计
合集下载
相关主题
- 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)。
具有效率高、 小型化 、 输出稳定、 高可靠性等 突出优 点， 在工业 通过Ｒ ７ 、 Ｒ ８ 、 Ｒ ９ 供 电， 另一条是启动后辅助 电源供电。由于 电源
１ ＵＣ ２ ８ ４ ５ 芯片
所 以ｃ ５ 取值 就比较大 为ｌ Ｏ Ｏ ｕ Ｆ ， Ｒ ７ 、 Ｒ ８ 、 Ｒ ９ 为３ Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 是一种高性能单 端输 出式电流控制 型脉宽调制器 态驱动功率较大 ， 个４ ７ ０ Ｋ 电阻并联。 芯片， 为设计人员只需最少 的外 部器件就能获得成本效益 高的 方 案。 该集成 电路 的特点包括可微调 的振荡器 、 可精 准控制 占 （ ４ ） Ｅ Ｍ Ｉ 滤波电路。 为减 小体积、 降低成 本， 一般采 用简易式 Ｍ Ｉ 滤波 器Ｊ 能有 效抑制 开关 电源 的电磁 干扰 ， Ｌ １ 、 Ｃ Ｘ １ 和 空比、 参考欠压锁 定、 高效益误 差放大器 、电流取样 比较 器和 单级Ｅ Ｘ ２ 用来滤 除共模干扰， Ｃ Ｙ １ 和Ｃ Ｙ ２ 滤 除差模干扰 。 Ｒ １ 、 Ｒ ２ 为泄放 大电流 图腾柱式输 出， 采 用固定工作频率脉冲宽度可控调制方 Ｃ 式， 是驱动功率Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 的理想器件。 电阻， 可将电容上积累的电荷泄放掉 ， 避免 因电荷 积累而影 响滤
・
技 术 应 用
基于ＵＣ ２ ８ ４ ５ 单端正激式开关电源设 计
李 祥 洪 浩 邱力军（ 西京学院 控制工 程学院， 陕西 西安 ７ １ ０ １ ２ ３ ）
摘 要： 本文论 述一种 采用Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 为控 制芯片的开关电源， 介绍了 正激 式变压 器的Ｘ － 作原 理， 并给 出 相 关设计 电路
输 出电容的均流 问题： 因为输出的４ ０ Ａ 电流 ， 由输 出 合传输给次级绕组 ， 并通过 后级整流二极 管传递到 输出端 ； 在 电路器件。 电容提 供， 为使各输 出电容提供 的电荷尽可能相等， Ｐ Ｃ Ｂ 布线采 开关功率管关断时， 续流二极管和储 能电感构成放 电回路 ， 继 用输出电容均流的布线技巧。 续对 负载供能。
流瞬时值的逐 周期保护 比较 ， 属于限流 式保护。 输 出电压通 过稳 压器Ｔ Ｌ ４ ３ １ 和 光 电耦 合器Ｐ Ｃ ８ １ ７ Ｃ 反馈 到
Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的２ 脚， 调节分压 电阻Ｒ ３ ４ 、 Ｒ ３ ５ 和Ｒ ３ ７ ， 可 以调 节输 出电
压， 达 到较高 的稳压精 度。 当输 出电压稳定 时， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的２ 脚
（ ３ ） Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ ） ｂ 围 电路设 计。 振 荡器频 率 由接在 Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的 ３ 小 结 在开关电源 的设计中， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 是整个变换器的关键部分， ４ 脚上 的电 阻Ｒ ２ ０ 和 电容ｃ １ ２ 决定， 振 荡器 频 率为 ： ｆ ＝ １ ． ７ ２ ／ Ｗ Ｍ 控制单元， 为设计人员只需最少的外 部器件就能获 （ Ｒ ２ ０ ． Ｃ １ ２ ） ， 假若工作 频率 小于２ ０ Ｋ Ｈ ｚ 进 入音频 范 围， 则噪声 其 杨 是Ｐ
关键 词： Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ ； 单端 正激 ； 开关电源
开关电源 是利用现代 电力电子技术 ， 控制开关管 占空比来 ６ ７ ． ８ Ｋ Ｈ ｚ 。 维持稳定输 出电压 的一种 电源， 其中高频开 关式直流稳压电源 设备、 军工装备、 科研仪器、 Ｌ Ｅ Ｄ 照明等领域得到广泛应用。 为了降低功耗 ， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 采用两条供 电电路， 一条是启动时 正常工作情况下的驱动 电流很大， 所以由变压器分一 个绕 组进 行供电， 可以降低功耗， ｃ ５ 起储 能和滤波作用， 因为Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的瞬
（ ２ ） 单端 正单端正激 式变 压器原理。 本文采用单端正激 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 ，
磁同单向变化。 所谓正激 ， 在开关功率管导通时， 后级 整流 二极 管Ｄ ２ 导通 ， 依 同名端工作关系， 初级线 圈上 的电能通 过磁芯耦
为了输出满载时， 调整输 出电压 。 （ ６ ） 设计 技巧。 吸收 回路 的设 计： 变压器一 次侧 两端、 辅 助 绕 组整流二极管两端、 输出整流二极管两端和续流二极管两端 均设计有相应的Ｒ ｃ 吸收 回路 ， 避免过高 的尖峰击 穿管子和烧 坏
２开关电源设计
（ １ ） 系 统 参 数 及 电 路 设 计。本 文 设 计 的 电路 参 数 为 ： 输
入 电压 为市 电２ ２ ０ Ｖ ／ ５ ０ Ｈ Ｚ ， 输 出电压 为直 流５ Ｖ ／ ４ ０ Ａ ， 工作频 率
波特性 ， 断 电后还能使电源的进线端Ｌ 、 Ｎ 不带 电， 保证使用的安
电￣Ｖ ｆ ｂ ＝ ２ ． ５ Ｖ ， 故Ｉ ｃ ＝ ２ ． ５ ｖ ／ ｌ ｋ ＝ ２ ． ５ ｍ Ａ ， 由Ｐ Ｃ ８ １ ７ Ｃ 的特 性 图表 知 Ｉ ｆ ＝ ２ ｍ ｈ 。 根据 经验 ， Ｉ ｆ 一般取２ —２ ０ ｍ Ａ ， Ｒ ３ ８ 一般 选取几百欧，
另外， Ｔ Ｌ ４ ３ １ 的正常工作 电流为１ 一 ｌ Ｏ ０ ｍ Ａ ， Ｉ ｒ ｅ ｆ ＝ ２ ｕ Ａ ， 通 常让
全性。
wk.baidu.com
（ ５ ） 反馈电路设计。 过流保护电路是由Ｒ ２ １ 、 Ｒ ２ ２ 、 Ｒ ２ ３ 以及Ｃ ｌ ｌ
Ｒ ２ ２ 、 Ｒ ２ ３ 上 的电压反映了电流瞬 时值， 当开关电源发 生过 ５ ０ ￣Ｉ Ｏ Ｏ Ｋ Ｈ ｚ 。 整个 电路 由Ｅ Ｍ Ｉ 滤波 电路、 整流滤波 电路、 高频变 组成 。 电流时， Ｑ １ 漏极的电流会增大， Ｕ Ｒ Ｓ 会增大， Ｕ Ｒ Ｓ 接 入Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的保 压器 、 电流检测和反馈补偿 电路等几部分组成 ， 其 原理 图如 图１ 护输入 端３ 脚， 当Ｕ Ｒ Ｓ ＝ Ｉ Ｖ 时， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 芯片的输 出脉冲将关 断。 通 所示： 过调节Ｒ ２ １ 和Ｒ ２ ２ 、 Ｒ ２ ３ 分压 比可以改变开关管的限流值 ， 实现电
Ｉ Ｒ ３ ５ ≥ｌ Ｏ Ｏ Ｉ ｒ ｅ ｆ ＝ Ｏ ． ２ ｍ Ａ ， 则Ｒ ７ ≤２ ． ５ ｖ ／ ｏ ． ２ ｍ Ａ ＝ １ ２ ． ５ Ｋ ， 以忽 略 Ｉ ｒ ｅ ｆ ， 图１ 电路 原 理 图
但分压电阻也不宜取得太小， 以免功耗过大 ， Ｒ ３ ７ 并在Ｒ ３ ５ ） ＝ ， 是
１ ＵＣ ２ ８ ４ ５ 芯片
所 以ｃ ５ 取值 就比较大 为ｌ Ｏ Ｏ ｕ Ｆ ， Ｒ ７ 、 Ｒ ８ 、 Ｒ ９ 为３ Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 是一种高性能单 端输 出式电流控制 型脉宽调制器 态驱动功率较大 ， 个４ ７ ０ Ｋ 电阻并联。 芯片， 为设计人员只需最少 的外 部器件就能获得成本效益 高的 方 案。 该集成 电路 的特点包括可微调 的振荡器 、 可精 准控制 占 （ ４ ） Ｅ Ｍ Ｉ 滤波电路。 为减 小体积、 降低成 本， 一般采 用简易式 Ｍ Ｉ 滤波 器Ｊ 能有 效抑制 开关 电源 的电磁 干扰 ， Ｌ １ 、 Ｃ Ｘ １ 和 空比、 参考欠压锁 定、 高效益误 差放大器 、电流取样 比较 器和 单级Ｅ Ｘ ２ 用来滤 除共模干扰， Ｃ Ｙ １ 和Ｃ Ｙ ２ 滤 除差模干扰 。 Ｒ １ 、 Ｒ ２ 为泄放 大电流 图腾柱式输 出， 采 用固定工作频率脉冲宽度可控调制方 Ｃ 式， 是驱动功率Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 的理想器件。 电阻， 可将电容上积累的电荷泄放掉 ， 避免 因电荷 积累而影 响滤
・
技 术 应 用
基于ＵＣ ２ ８ ４ ５ 单端正激式开关电源设 计
李 祥 洪 浩 邱力军（ 西京学院 控制工 程学院， 陕西 西安 ７ １ ０ １ ２ ３ ）
摘 要： 本文论 述一种 采用Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 为控 制芯片的开关电源， 介绍了 正激 式变压 器的Ｘ － 作原 理， 并给 出 相 关设计 电路
输 出电容的均流 问题： 因为输出的４ ０ Ａ 电流 ， 由输 出 合传输给次级绕组 ， 并通过 后级整流二极 管传递到 输出端 ； 在 电路器件。 电容提 供， 为使各输 出电容提供 的电荷尽可能相等， Ｐ Ｃ Ｂ 布线采 开关功率管关断时， 续流二极管和储 能电感构成放 电回路 ， 继 用输出电容均流的布线技巧。 续对 负载供能。
流瞬时值的逐 周期保护 比较 ， 属于限流 式保护。 输 出电压通 过稳 压器Ｔ Ｌ ４ ３ １ 和 光 电耦 合器Ｐ Ｃ ８ １ ７ Ｃ 反馈 到
Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的２ 脚， 调节分压 电阻Ｒ ３ ４ 、 Ｒ ３ ５ 和Ｒ ３ ７ ， 可 以调 节输 出电
压， 达 到较高 的稳压精 度。 当输 出电压稳定 时， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的２ 脚
（ ３ ） Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ ） ｂ 围 电路设 计。 振 荡器频 率 由接在 Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的 ３ 小 结 在开关电源 的设计中， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 是整个变换器的关键部分， ４ 脚上 的电 阻Ｒ ２ ０ 和 电容ｃ １ ２ 决定， 振 荡器 频 率为 ： ｆ ＝ １ ． ７ ２ ／ Ｗ Ｍ 控制单元， 为设计人员只需最少的外 部器件就能获 （ Ｒ ２ ０ ． Ｃ １ ２ ） ， 假若工作 频率 小于２ ０ Ｋ Ｈ ｚ 进 入音频 范 围， 则噪声 其 杨 是Ｐ
关键 词： Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ ； 单端 正激 ； 开关电源
开关电源 是利用现代 电力电子技术 ， 控制开关管 占空比来 ６ ７ ． ８ Ｋ Ｈ ｚ 。 维持稳定输 出电压 的一种 电源， 其中高频开 关式直流稳压电源 设备、 军工装备、 科研仪器、 Ｌ Ｅ Ｄ 照明等领域得到广泛应用。 为了降低功耗 ， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 采用两条供 电电路， 一条是启动时 正常工作情况下的驱动 电流很大， 所以由变压器分一 个绕 组进 行供电， 可以降低功耗， ｃ ５ 起储 能和滤波作用， 因为Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的瞬
（ ２ ） 单端 正单端正激 式变 压器原理。 本文采用单端正激 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 ，
磁同单向变化。 所谓正激 ， 在开关功率管导通时， 后级 整流 二极 管Ｄ ２ 导通 ， 依 同名端工作关系， 初级线 圈上 的电能通 过磁芯耦
为了输出满载时， 调整输 出电压 。 （ ６ ） 设计 技巧。 吸收 回路 的设 计： 变压器一 次侧 两端、 辅 助 绕 组整流二极管两端、 输出整流二极管两端和续流二极管两端 均设计有相应的Ｒ ｃ 吸收 回路 ， 避免过高 的尖峰击 穿管子和烧 坏
２开关电源设计
（ １ ） 系 统 参 数 及 电 路 设 计。本 文 设 计 的 电路 参 数 为 ： 输
入 电压 为市 电２ ２ ０ Ｖ ／ ５ ０ Ｈ Ｚ ， 输 出电压 为直 流５ Ｖ ／ ４ ０ Ａ ， 工作频 率
波特性 ， 断 电后还能使电源的进线端Ｌ 、 Ｎ 不带 电， 保证使用的安
电￣Ｖ ｆ ｂ ＝ ２ ． ５ Ｖ ， 故Ｉ ｃ ＝ ２ ． ５ ｖ ／ ｌ ｋ ＝ ２ ． ５ ｍ Ａ ， 由Ｐ Ｃ ８ １ ７ Ｃ 的特 性 图表 知 Ｉ ｆ ＝ ２ ｍ ｈ 。 根据 经验 ， Ｉ ｆ 一般取２ —２ ０ ｍ Ａ ， Ｒ ３ ８ 一般 选取几百欧，
另外， Ｔ Ｌ ４ ３ １ 的正常工作 电流为１ 一 ｌ Ｏ ０ ｍ Ａ ， Ｉ ｒ ｅ ｆ ＝ ２ ｕ Ａ ， 通 常让
全性。
wk.baidu.com
（ ５ ） 反馈电路设计。 过流保护电路是由Ｒ ２ １ 、 Ｒ ２ ２ 、 Ｒ ２ ３ 以及Ｃ ｌ ｌ
Ｒ ２ ２ 、 Ｒ ２ ３ 上 的电压反映了电流瞬 时值， 当开关电源发 生过 ５ ０ ￣Ｉ Ｏ Ｏ Ｋ Ｈ ｚ 。 整个 电路 由Ｅ Ｍ Ｉ 滤波 电路、 整流滤波 电路、 高频变 组成 。 电流时， Ｑ １ 漏极的电流会增大， Ｕ Ｒ Ｓ 会增大， Ｕ Ｒ Ｓ 接 入Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 的保 压器 、 电流检测和反馈补偿 电路等几部分组成 ， 其 原理 图如 图１ 护输入 端３ 脚， 当Ｕ Ｒ Ｓ ＝ Ｉ Ｖ 时， Ｕ Ｃ ２ ８ ４ ５ 芯片的输 出脉冲将关 断。 通 所示： 过调节Ｒ ２ １ 和Ｒ ２ ２ 、 Ｒ ２ ３ 分压 比可以改变开关管的限流值 ， 实现电
Ｉ Ｒ ３ ５ ≥ｌ Ｏ Ｏ Ｉ ｒ ｅ ｆ ＝ Ｏ ． ２ ｍ Ａ ， 则Ｒ ７ ≤２ ． ５ ｖ ／ ｏ ． ２ ｍ Ａ ＝ １ ２ ． ５ Ｋ ， 以忽 略 Ｉ ｒ ｅ ｆ ， 图１ 电路 原 理 图
但分压电阻也不宜取得太小， 以免功耗过大 ， Ｒ ３ ７ 并在Ｒ ３ ５ ） ＝ ， 是