多路输出的单端反激式开关电源设计论文

多路输出的单端反激式开关电源设计论文内容摘要：

压过流保护功能 3411 UC3844 的内部结构及管脚功能 图 32 UC3844 的引脚图 图 33 UC3844 的内部结构 该芯片虽然只有 8 个管脚但是却有两个闭环控制回路一个为内部误差放大器所构成的电压闭环控制回路它将输出电压反馈到第 2管脚同 25V基准电压比较形成误差电压另一个为内部电流感应比较器所构成的电流闭环控制回路变压器初级绕组中的电流在反馈电阻 Rs 上产生的压降通过第 3 脚与误差电压进行比较调节 PWM 波的占空比这两个控制回路都是在固定频率下工作的 1 脚为补偿端该管脚为误差放大器的输出外接 RC 网络 对误差放大器的频率响应进行补偿 2脚为电压反馈端取样电压加在误差放大器的反相输入端与 25V的基准电压进行比较产生误差电压 3 脚为电流检测输入脚外接电流检测电阻将流过初级绕组上的电流实时反馈到控制器当 3 脚电压等于或高于 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起到过流保护作用 4 脚外接定时 RC 网络用以确定振荡器的工作频率其频率通过式确定 5 脚是地是控制电路和电源的公共地 6 脚为输出端采用图腾柱式输出最大峰值电流为 1A 能直接驱动功率 MOSFET的栅极 7 脚为集成电路的正电源其开启电压为 16V 关闭阀值为 10V 一旦芯片开始工作该芯片就能在 1016V之间波动的电源供电条件下正常工作 6V的差值电压可有效地防止电路在给定工作电压附近振荡当开关电源通电瞬间高压直流电通过一个大阻值的电阻降压供给 UC3844 当 7 脚的电压大于 16V 时芯片立即启动此时启动电流小于 1mA此时无输出 6脚输出正脉冲使变压器也启动工作变压器一路输出绕组专门给 UC3844供电以保持芯片继续正常工作此时的工作电流约为 15mA在第7脚设有一个 34V的齐纳管稳压管用于保证其内部电路绝对工作在 34V以下防止高压可能带来的损坏 8 脚为基准电压 输出产生精确的 5V 基准电压并具有一定的带载能力带载能力可达 50mA 通常我们通过测量该脚是否有稳定的 5V 输出来判断该 IC 是否正常工作 UC3844 的最大的优点就是外围元件少外电路装配简单且成本低适用于20200W 小功率开关电源的驱动电路设计 3412 UC3844 的特点 UC3844 具有如下特点 1 电压调整率 抗电压波动能力 非常好 2 有很好的负载调整率 3 频响特性好稳定幅度大 4 过流限制特性好 5 具有过压保护和欠压锁定功能 6 UC3844 控制的开关电源工作占空比 D 50[5] 342 线性光耦合器 PC817 光电耦合器是以光为媒介来传播电信号的器件通常是把发光器发光二极管 LED和受光器光敏晶体管封装在同一管壳内如图 3当输入端加电信号时发光器发光二极管发出光线照射在受光器光敏晶体管上受光器接受光线后导通产生电流从输出端输出实现了电 光 电的转换 [7] PC817 内部结构如图 34 所示 图 34 PC817 内部框图 图 35 为 PC817 集电极发射极电压 V 与发光二极管正向电流的关系 图 35 PC817 集电极发射极电压 V 与发光二极管正向电流关系 343 可调精密并联稳压器 TL431 本 课题所设计的基准电压和反馈电路采用三端稳压器 TL431 构成在反馈电路中用 TL431 与输出采样电压进行比较再通过光电耦合器 PC817 把电压反馈到UC3844 的电压反馈端 TL431是 25～ 36V可调式精密并联稳压器其价格低廉可广泛应用于精密线性稳压电源和单片精密开关电源中它可以输出 2536V 连续可调电压工作电流范围宽达 01～ 100mA动态电阻典型值为 022欧输出杂波低 TL431的电路图形符号和基本接线如图 36 所示 图 36 TL431 的电气符号图和等效电路图 图中 A为阳极需接地使用 K为阴极需经限流电阻接正 电源是输出电压的设定端根据 外接电阻分压器选择不同的和的值可以得到从 2536V 范围内连续输出电压需要注意的是在选择电阻时必须保证阴极电流要大于 1mA以保证 TL431正常工作 [6] 344 高频变压器的设计 3441 高频变压器作用 高频变压器是开关电源的重要组成部件它不仅是能量转换和传输的主要器件而且能够实现输入与输出的电器隔离其性能的好坏不仅影响变压器本身的效率和发热量而且还会对开关电源的整体性能和可靠性产生极大的影响因此全面分析设计变压器的材料损耗磁通密度制造工艺就显得尤为重要 当控制 IC 输出一个导通脉 冲到 MOSFET 的栅极时 MOSFET 饱和导通变压器初级绕组中电流逐渐增加而此时初级绕组产生的感应电压使输出回路的整流二极管截止次级绕组中无电流能量以磁能的形式存储在初级绕组中当截止脉冲到来时根据楞次定律次级产生与之前方向相反的感应电压使整流二极管立即导通次级线圈产生的感应电压向输出滤波电容充电即把能量从初级绕组传递到次级的输出电容中并给负载供电变压器周而复始的经历上述能量的存储转换过程从而实现了能量的传输 3442 高频变压器的设计 1 选择变压器的磁芯及材料 用于开关电源的高频变压器磁芯都是铁磁合金实际应用 的磁芯材料有铁氧体超微晶合金等选择磁芯时最重要的考虑因素是在工作频率点处的损耗和磁密因此正确的选择高频变压器磁芯对变压器性能发挥至关重要考虑到价格的因素本设计选用国产 NCDLPZ 材料的铁氧体磁芯 确定磁芯规格可以根据制造厂提供的图表按输出功率来选择磁芯例如下表 输出功率 W MPP 环形磁芯直径 inmm EEEL 等磁芯 每边 inmm 5 065 16 05 11 25 080 20 11 30 50 11 30 14 35 100 15 38 18 47 250 20 51 24 60 表 31 输出功率与大致的磁芯尺寸的关系 58W 可选用每边约 35mm 的 EE353510 材料为 PC30 磁芯磁芯有效截面积 100 188 磁芯重量 W 406g[9][10][11] 1 计算初级临界电感 31 2 计算磁芯气隙 32 其中为磁芯有效截面积单位 为最大工作磁通密度单位 G 为最小初级电感单位 H 3 计算一次绕组最大匝数 查表可知 EE353510 磁芯的 120nHN2 33 为方便次级绕组设计本设计取 111 砸 4 计算二次主绕 组匝数 VD 采用肖特基二极管典型值为 06V DC5V 绕组 29 取 3 匝 34 5 计算其他次级绕组匝数 DC12V 绕组 675 取 7 匝 DC24V 绕组 132 取 13 匝 6 检测输出电压误差 DC5V 34 DC12V 37 DC24V 15 电压误差均符合设计要求 7 计算和选取绕组导线规格。