UC3842開關(guān)電源畢業(yè)設(shè)計.doc

桂林電子科技大學(xué)（開關(guān)電源電路設(shè)計與制作）實訓(xùn)論文說明書題 目：uc3842開關(guān)電源 院 （系）：信息與通信學(xué)院 專 業(yè)：電子信息工程 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 填表日期： 2012 年 12 月 18 日 桂林電子科技大學(xué)摘 要本文介紹一種以UC3842作為控制核心，根據(jù)UC3842的應(yīng)用特點，設(shè)計了一種基于該電流型PWM控制芯片、實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。開關(guān)電源比普通的線性電源效率高，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。關(guān)鍵詞：UC3842；開關(guān)電源；PWM 1 Abstract This paper presents a UC3842, UC3842 application characteristics, based on the current-mode PWM control chip, adjustable output voltage switching power supply circuit design as the control core. The switching power supply is the use of modern electronic technology, controlling the time ratio of the switching transistor turn on and off to maintain a stable output voltage of a power supply, the switching power supply are generally and MOSFET constituted by a pulse width modulation (PWM). The switching power supply and compared to the linear power supply, the costs of both as the output power increases to grow, but the growth rate of the two different. The switching power supply is higher than ordinary linear power efficiency, the development and application of the switching power supply to save energy, conserve resources and protect the environment are of great significance. Keywords: UC3842; switching power supplies; PWM 2 目錄引 言1一開關(guān)電源概述11.1 開關(guān)電源發(fā)展歷史與應(yīng)用力11.2 研究的目的及意義11.2.1課題研究的目的1二UC3842的原理及技術(shù)參數(shù)22.1 UC3842的原理和概述22.2 UC3842的技術(shù)參數(shù)3三12V/5A單端反激開關(guān)電源原理53.1 12V/5A電路原理圖53 .2. 1 系統(tǒng)原理63 .2. 2 啟動電路63. 2. 3 反饋電路63. 2. 4 輸出整流濾波電路7謝 辭9參考文獻10 桂林電子科技大學(xué)引 言開關(guān)電源是運用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)開啟和關(guān)閉的時候,這個比率的輸出電壓穩(wěn)定的電源,電源一般由脈寬調(diào)制控制集成電路和場效應(yīng)晶體管。開關(guān)電源、線性電源,并與成本的功率輸出的增加,但這兩種不同的發(fā)展速度。在某一線性功率成本的輸出功率的觀點,但高于開關(guān)電源,它被稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新、開關(guān)電源技術(shù)在不斷的創(chuàng)新,這一成本更低的輸出功率對于移動、開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間一開關(guān)電源概述1.1 開關(guān)電源發(fā)展歷史與應(yīng)用力開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和功率開關(guān)器件（如MOS-FET）等構(gòu)成。簡單的說：就是開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源把直流電源或交流電源通過它可以獲得一個穩(wěn)定的直流電壓源。它具有效率高，輸出電壓穩(wěn)定，交流紋波小，體積小和重量輕的許多優(yōu)點。獲得廣泛使用。1.2 研究的目的及意義 1.2.1課題研究的目的 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類已經(jīng)進入工業(yè)時代，并正在轉(zhuǎn)入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的時期，電源是向負載提供優(yōu)質(zhì)電能的供電設(shè)備，是工業(yè)的基礎(chǔ)。 本論文的目的就是查閱相關(guān)資料，掌握開關(guān)電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計小功率開關(guān)電源的方法，這以后從事相關(guān)事業(yè)打下基礎(chǔ)，開闊視野，從而提高自身的能力。 1.2.2課題研究的意義 課題研究的意義在于：當(dāng)代許多高新技術(shù)均與電源的電壓、電流、頻率、相位和波形等基本技術(shù)參數(shù)的變換和控制相關(guān)，電源技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對這些參數(shù)的精確控制和高效率的處理，因此，電源技術(shù)不但本身是一種高新技術(shù)，而且還是其評它多項高新技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。電源技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展必將為大幅度節(jié)約電能、降低材料消耗以及提高生產(chǎn)效率提供重要的手段，并為現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活帶來為深遠的影響。 二UC3842的原理及技術(shù)參數(shù)2.1 UC3842的原理和概述UC3842 是開關(guān)電源用電流控制方式的脈寬調(diào)制集成電路。與電壓控制方式相比在負載響應(yīng)和線性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。 圖1UC3842內(nèi)部原理框圖該電路主要特點有：內(nèi)含欠電壓鎖定電路 、低起動電流（典型值為0.12mA）穩(wěn)定的內(nèi)部基準電壓源、大電流推挽輸出（驅(qū)動電流達1A）工作頻率可到500kHz 、自動負反饋補償電路雙脈沖抑制、較強的負載響應(yīng)特性UC3842內(nèi)部工作原理簡介圖1 所示出了UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖，UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8個引腳，各腳功能如下：腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；腳為電流檢測輸入端，當(dāng)檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，f=1.8/(RTCT)；腳為公共地端；腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns驅(qū)動能力為1A；腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力。2.2 UC3842的技術(shù)參數(shù)圖2UC3842電路結(jié)構(gòu)圖 圖3封裝外形圖三12V/5A單端反激開關(guān)電源原理 3.1 12V/5A電路原理圖圖4電路原理圖3 .2. 1 系統(tǒng)原理 本文以UC3842為核心控制部件，設(shè)計一款A(yù)C 220V輸入，DC 12V輸出的單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。變換器的幅頻特性由雙極點變成單極點，因此，增益帶寬乘積得到了提高，穩(wěn)定幅度大，具有良好的頻率響應(yīng)特性。 主要的功能模塊包括：啟動電路、過流過壓欠壓保護電路、反饋電路、整流電路。以下對各個模塊的原理和功能進行分析。電路原理圖如圖2所示。3 .2. 2 啟動電路 如圖2所示交流電由C16、L1、C15以及C14、C13進行低通濾波，其中C16、C15組成抗串模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪聲；C14、C13、L1組成抗共模干擾電路，用于抑制共態(tài)噪聲干擾。它們的組合應(yīng)用對電磁干擾由很強的衰減功能。如圖2所示，如果由于某種原因，輸出端短路而產(chǎn)生過流，開關(guān)管的漏極電流將大幅度上升，R9兩端的電壓上升，UC3842的腳3上的電壓也上升。當(dāng)該腳的電壓超過正常值03V達到1V(即電流超過15A)時，UC3842的PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。這時，UC3842的腳6無輸出，MOS管S1截止，從而保護了電路。如果供電電壓發(fā)生過壓(在265V以上)，UC3842無法調(diào)節(jié)占空比，變壓器的初級繞組電壓大大提高，UC3842的腳7供電電壓也急劇上升，其腳2的電壓也上升，關(guān)閉輸出。如果電網(wǎng)的電壓低于85V，UC3842的腳1電壓也下降，當(dāng)下降lV(正常值是34V)以下時，PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。如果人為意外地將輸出端短路，這時輸出電流將成倍增大，使得自動恢復(fù)開關(guān)RF內(nèi)部的熱量激增，它立即斷開電路，起到過壓保護作用。一旦故障排除，自動恢復(fù)開關(guān)RF在5s之內(nèi)快速恢復(fù)阻抗。因此，此電路具有短路過流、過壓、欠壓三重保護。3. 2. 3 反饋電路 反饋電路采用精密穩(wěn)壓源TL431和線性光耦PC817。利用TL43l可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對輸出進行精確的調(diào)整。如圖2所示，R4、R5是精密穩(wěn)壓源的外接控制電阻，它們決定輸出電壓的高低，和TL431一并組成外部誤差放大器。當(dāng)輸出電壓升高時，取樣電壓VR7也隨之升高，設(shè)定電壓大于基準電壓(TL431的基準電壓為25V)，使TL431內(nèi)的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內(nèi)驅(qū)動三極管的輸出電壓降低，也使輸出電壓Vo下降，最后Vo趨于穩(wěn)定；反之，輸出電壓下降引起設(shè)置電壓下降，當(dāng)輸出電壓低于設(shè)置電壓時，誤差放大器的輸出電壓下降，片內(nèi)的驅(qū)動三極管的輸出電壓升高，最終使得UC3842的腳1的補償輸入電流隨之變化，促使片內(nèi)對PWM比較器進行調(diào)節(jié)，改變占空比，達到穩(wěn)壓的目的。R7、R8的阻值是這樣計算的：先固定R7的阻值，再計算R8的阻值，即3. 2. 4 輸出整流濾波電路 輸出整流濾波電路直接影響到電壓波紋的大小，影響輸出電壓的性能。開關(guān)電源輸出端中對波紋幅值的影響主要有以下幾個方面。 (1)輸入電源的噪聲，是指輸入電源中所包含的交流成分。解決的方案是在電源輸入端加電容C5，以濾除此噪聲干擾。 (2)高頻信號噪聲，開關(guān)電源中對直流輸入進行高頻的斬波，然后通過高頻的變壓器進行傳輸，在這個過程中，必然會摻人高頻的噪聲干擾。還有功率管器件在開關(guān)的過程中引起的高頻噪聲。對于這類高頻噪聲的解決方案是在輸出端采用型濾波的方式。濾波電感采用150H的電感，可濾除高頻噪聲。 (3)采用快速恢復(fù)二極管D6、D7整流?；诘蛪?、功耗低、大電流的特點，有利于提高電源的效率，其反向恢復(fù)時間短，有利于減少高頻噪聲。并聯(lián)整流二極管減小尖峰電壓 在大功率的整流電路中，次級整流橋電路存在較大雜散電感，輸出整流管在換流時，由于電路中存在寄生振蕩，整流管會承受較大的尖峰電壓，尖峰電壓的存在提高了對整流二極管的耐壓要求，也將帶來額外的電路損耗。整流橋的寄生振蕩產(chǎn)生于變壓器的漏感(或附加的諧振電感)與變壓器的繞組電容和整流管的結(jié)電容之間。 當(dāng)副邊電壓為零時，在全橋整流器中4只二極管全部導(dǎo)通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。而當(dāng)副邊電壓變化為高電壓Vin/K(K為變壓器變比)時，整流橋中有兩只二極管要關(guān)斷，兩只二極管繼續(xù)導(dǎo)通。這時候變壓器的漏感(或附加的諧振電感)就開始和關(guān)斷的整流二極管的電容諧振。即使采用快恢復(fù)二極管，二極管依然會承受至少兩倍的尖峰電壓，因此，必須采用有效的緩沖電路，有許多文獻對此作了研究，歸納起來有5種方式：RC緩沖電路，RCD緩沖電路，主動箝位緩沖電路，第三個繞組加二極管箝位緩沖電路，原邊側(cè)加二極管箝位緩沖電路。在這里提出另一種減小二極管尖峰電壓有效的方法：即整流二極管并聯(lián)。四實訓(xùn)小結(jié)就這樣實訓(xùn)進入了尾聲，在剩余的時間里，我們主要是查一些資料以便我們更詳細的了解實驗原理，完成最后的學(xué)習(xí)報告。在這短短兩周的課程設(shè)計過程中，我們收獲的不僅僅是一個收音對講成品，更重要的學(xué)會了解決問題的方法和探索問題的途徑，我們收獲了信心，這對于即將踏上工作的應(yīng)屆畢業(yè)生是十分寶貴了一份經(jīng)歷，我想憑借這這幾年學(xué)到的知識和認真踏實的為人處事態(tài)度，我們一定會在未來的工作生涯中嶄露頭角，為學(xué)校爭光，更為了報答父母這么多年來的辛苦栽培。在這里，我要感謝在一起不斷努力的同學(xué)門，還有就是不斷給我們參考和意見的班老師和胡老師，是你們讓我們可以順利的完成這一課程實訓(xùn)設(shè)計，并且讓我們學(xué)到了許多在書本上學(xué)不到的知識和遇到問題是所需的邏輯思維能力和團隊協(xié)作精神。通過實習(xí)我接觸開關(guān)電源，開關(guān)電源應(yīng)用在許多的行業(yè)如工業(yè)、航空、航天、軍事等。在實習(xí)期間我進一步的認識開關(guān)電源，我更好的學(xué)會了如何分析電路、如何運用知識、如何調(diào)試電路，在完成畢業(yè)論文的期間，我感覺我對開關(guān)電源還有許多不足之處，我計劃在以后的實習(xí)期間更好的思考問題、解決問題，培養(yǎng)了自己不怕苦、不怕累的意志力,為日后的學(xué)習(xí)、工作和生活打下良好的基石。謝 辭在童有為老師的耐心指導(dǎo)下及同學(xué)的幫助下使我順利的完成了本次的課題實訓(xùn)內(nèi)容。是老師的耐心指導(dǎo)，使得我明確設(shè)計方案的思路，是同學(xué)的熱誠幫助，讓我在困難中不斷進步。本次畢業(yè)設(shè)計，不但使我鞏固了自己的專業(yè)知識，擴展了自己的視野及知識范圍，提高了自己的動手能力，而且對高頻電子線路有了更加深刻的理解，尤其對此次設(shè)計涉及到的知識點認識更加深刻，例如調(diào)制、解調(diào)、混頻、放大等等。同時也熟悉了一些相關(guān)的集成芯片，對各個芯片的