现代电源技术综合实验指导书
黄海宏 张学 李文生 朱元付编 杜少武审
合肥工业大学电气与自动化工程学院
2012年8月18日
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现代电源技术综合实验包括三部分：单端隔离型高频开关电源实验部分；隔离型桥式DC/DC实验部分；变频调速实验部分。这三个部分在实验箱电路板上有明显的区域标识，并且三个部分相互独立。
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实验1 单端隔离型高频开关电源实验
一．实验目的
1.了解单端反激式开关电源的主电路结构、工作原理； 2.掌握单端反激式变压器设计和绕制方法； 3.学会开关电源调试的基本方法。
二．实验原理
+Ui-VT*N1VDTN2*C+RL
图1 单端反激式隔离变换器电路拓扑
单端反激式隔离变换器图1所示。当VT导通时，输入电压Ui便加到变压器T的初级绕组N1上，根据变压器T对应端的极性，次级绕组N2为下正上负，二极管VD截止，次级绕组N2中没有电流流过。当VT截止时，N2绕组电压极性变为上正下负，二极管VD导通，此时，VT导通期间储存在变压器（电感）中的能量使通过二极管VD向负载释放。
本次实验输入为工频交流220V，经过工频隔离变压器将电压降到交流35V，再经过二极管整流和大电解电容滤波变成约48V的直流电压。采用UC3842作为PWM控制芯片，驱动功率MOSFET，控制高频变压器的原边通电，副边采用±15V和+15V三路输出，其中+15V输出作为反馈端，实现电压稳压输出。
AC220V工频变压器二极管整流滤波功率MOS管高频变压器整流滤波输出3842外围电路UC3842电压反馈图2 单端隔离型高频开关电源电路框图
技术指标：
输入：交流220V±15% 输出：+15V/0.2A，±15V /0.4A（实验者可调整） MOSFET开关频率：100kHz（实验者可调整） 实验者可观测的数据和波形： 交流输入电压波形、二极管整流后电压波形、电容滤波后电压波形、MOSFET的漏源极电压波形、输出电压波形、UC3842的锯齿波振荡器波形、UC3842的输出驱动波形。
实验者可调整的参数：
可改变反馈电压分压比进而改变输出电压数值；可改变RCD吸收电路参数观测MOSFET的漏源极电压波形变化情况；可改变功率MOSFET的驱动电阻数值参数观测MOSFET的漏源极电压波形变化情况；可改变UC3842的锯齿波振
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荡器电阻值，观测UC3842的输出驱动波形频率的变化情况。
三．实验设备
单端隔离型反激式变换器实验板1块（已含在实验箱内） DF1731直流稳压电源1台 示波器1台
数字万用表1块 小一字螺丝刀1把
四．实验电路原理分析
1.PWM控制芯片UC3842简介
UC3842是一种单端输出控制电路芯片，其内部结构框图如图3所示。
8Vref内部偏置3.6V5.0V参考电压R＋－＋－VCC欠压锁定Vref欠压锁定输出36VVCC74RRT/CT振荡器＋＋误差放大器1mA－1.0V＋电流检测比较器TSR锁存脉宽调制器65地21反馈－输出补偿电流检测3
图3 UC3842内部结构框图
该芯片电源电压范围30V，输出电流峰值±1A，输出电流（连续）200mA，模拟输入（2脚、3脚）从0到2.6V，误差放大器下拉电流5mA，振荡频率范围100Hz～500Hz，振荡器定时电阻(RT)500Ω≤RT≤150kΩ，振荡器电容(CT)1000pF≤CT≤1μF。
UC3842的管脚功能如下：
1脚：输出补偿端。该管脚为误差放大器输出，并可用于环路补偿。
2脚：电压反馈端。该管脚为误差放大器的反相输入端，通常通过一个分压器连接至开关电源的输出，构成电压闭环。
3脚：电流取样端。一个正比于所控电流的电压接至该引脚，利用电流测定、电流测定比较器构成电流闭环。当该引脚电压≥1.0V时，PWM控制芯片封锁输出脉冲。
4脚：RT/CT端。用于外接振荡电阻和电容，将电阻RT跨接在4脚与8脚（Vref）两端，电容CT接在4脚与电源地之间。
当RT>5kΩ时，振荡频率为：
fOSC?1.86 RTCT5脚：接地端。是控制电路与电源的公共地。
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6脚：脉冲输出端。该输出可直接驱动功率MOSFET，具有1A的驱动（拉、灌）能力。
7脚：电源供电端。启动门限电压为16V，最低工作电压为10V。
8脚：基准电压输出端。该引脚输出5V基准电压，具有50mA的带载能力，该电源通过RT向CT提供充电电流。
R1GNDC410425V10uC9+15k直流电压GNDD1R1251/0.5WVREFVCCR415kRP110k87OUT6R1151/0.5W驱动输出4C71000pGNDR210kR2210kRT/CT3R71kUC3842C6470p21CPGNDVFBC/S电流采样R5150k5GNDRP71kR33.6kC5GND100p 图4 UC3842及外围电路原理图
整流后的直流电压经R1分压后向C9充电，当C9电压≧16V时，达到UC3842 7脚的启动电压门槛值，芯片开始工作：4脚输出锯齿波，其频率可通过电位器RP1调节；6脚输出方波驱动功率MOSFET工作，以控制变压器的原边通电。当输出高电平时，MOSFET开通。 2.整流输出电路
电压反馈VD1FR104VD9+15V_1R131.5k+C1025V100uVD11C8104F5J2112340.5AX2123J512J612...
MBR3100T2-1输出指示1负载选择R1025W100负载选择R1035W100输出观测输出1GNDVD7R14J22FR304T2-41.5k+C1350V100uVD12C1104V27815+15VVout3C11104+C151F60.5AX325V100u123R1045W100输出观测123456789101112GNDJ7负载选择J8T2-2GND104Vout3125V100uF7-15V0.5AVD8VinV3R151.5k12+C1450V100uVD13C2104791522输出指示3C12+C16输出2负载选择21输出指示2VinR1055W100FR304 图5 变压器副边输出电路原理图
变压器副边采用+15V和±15V三路输出，选择+15V输出1（X2）作为反馈端，±15V输出2（X3）是变压器另两个绕组T2-4、T2-2的输出电压，经过7815
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