电力电子技术课程设计---单端反激式开关电源的设计

电力电子技术课程设计---单端反激式开关电源的设计内容摘要：

流为： DUPI gsp  02 ，带入上式可以得到初级电感。 )(1,/ 002 grFeeeo geFe Femm F empmppP llAAlAlRRRRNL   其中， lA 为电感系数， mpR 为磁阻。 气隙的长 度为rFepperFeLeg lNL AlAAl  200 6．控制系统设计 反激式变换器的控制芯片主要有 TOPSwitch 系列芯片、 UC384X 系列芯片等，其中，应用比较多的是 UC384X 系列芯片，属于高性能固定频率电流模式集成控制器，该集成芯片的特点是，具有振荡器，温度补偿的参考，高增益误差放大器、电流比较器和大电流图腾柱输 10 出，可直接驱动功率 MOSFET，并能把占空比限制在 50%内。 其控制对象是控制流过功率开关管的峰值电流。 UC3845 的控制原理示意图如图 6 所示，它主要由以下四部分构成。 振荡器：振荡器频率由定时元件 TR 和 TC 决定（ ），振荡器输出固定频率的脉冲信号，注意：由于UC3845 会每隔一个时钟周期关闭一次输出，所以振荡频率是开关频率的 2 倍。 开关频率通常取 50KHz~100KHz 左右。 电压误差放大器：误差放大器的作用是放大参考电 压与反馈电压的差，其输出电压经两个二极管并经电阻分压后作为电流参考。 在输入与输出隔离的开关电源中，为减少误差，通常采用外置电压环，即将 UC3845 内部的误差放大器旁路掉，由外部电压环的输出通过补偿输入引脚决定电流参考。 在后面给出的电压反馈电路设计中会有更详细的说明。 电流比较器：电流比较器的门槛值 Verror由误差放大器的输出给定，当电压误差放大器显示输出电压太低时，电流门槛值就增大，使输出到负载的能量增加。 反之也一样。 触发器 amp。 锁存器脉宽调制：一方面，由振荡器输出的固定频率的脉冲信号给锁存器置位，开关管 导通，电流 Isw 线性增加，当电流检测电阻 Rs 上的电压达到电流比较器门槛值 Verror时，电流比较器输出高电平，给锁存器复位，开关管关断，电流比较器的输出恢复低电平。 另一方面，振荡器输出的脉冲信号同时输入触发器，使 UC3845 11 每隔一个时钟周期关闭一次输出，这是 UC3845 能把占空比限制在50%内的原因 ，并决定了振荡频率是开关频率的 2 倍。 电流型控制的优点是本身具有过流保护功能，电流比较器实现对电流的逐周限制，属于一种恒功率过载保护方法，即维持供给负载的恒功率。 几个重要器件的介绍 : （ 1） UC3845 UC3845芯片为 SO8或 SO14管脚塑料表贴元件。 专为低压应用设计。 其欠压锁定门限为 （通）， （断）；电流模式工作达 500千赫输出开关频率；在反激式应用中最大占空比为。 输出静区时间 12 从 50%~70%可调；自动前馈补偿；锁存脉宽调制，用于逐周期限流；内部微调的参考源；带欠压锁定；大电流图腾柱输出；输入欠压锁定，带滞后；启动及工作电流低。 芯片管脚图及管脚功能如图 6所示。 图 6 UC3845芯片管脚图 1脚：输出 /补偿，内部误差 放大器 的输出端。 通常此脚与脚 2之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。 2脚：电压反馈输入端。 此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压（ V）进行比较，调整脉宽。 3脚：电流取样输入端。 4脚： R T/CT振荡器的外接电容 C和电阻 R的公共端。 通过一个电阻接 Vref通过一个电阻接地。 5脚：接地。 6脚：图腾柱式 PWM输出，驱动能力为土 1A. 7脚：正电源脚。 8脚： V ref， 5V 基准电压，输出电流可达 50mA. （ 2） TL431 13 TL431是一个良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。 外部有三极分别为：阴极（ CATHODE）、阳极（ ANODE）、参考端（ REF）。 其芯片体积小、基准电压精密可调，输出电流大等优点，所以可 以用来制作多种稳压器件。 其具体功能可用图 7的功能模块示意。 由图可看出， VI 是一个内部的 ，接在运放的反相输入端。 由运 放特性可知，只有当 REF 端的电压十分接近 VI 时，三极管中 才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着 REF端电压的微 小变化，通过三极管，电流将从 1到 100mA变化。 +REFVI(ref)ANODECATHODE 图 7 TL431 的功能模块示意图 在开关电源设计中，一般输出经过 TL431（可控分流基准）反馈并将误 差放大， TL431的沉流端驱动一个光耦。