毕业论文之隔离式开关电源(4)

2019-08-03 13:39

8)、随着工作频率的增加,输出相位的滞后也迅速增加,故放大器的最高工作频率不 宜超过500kHz。

9)、UC3842输出级为图腾柱式输出电路,输出晶体管的平均电流为?200mA,最大峰值 电流可达?1A,由于电路有峰值电流自我限制的功能,所以,不必串入电流限制电阻。

10)、UC3842内部设置有PWM锁存器,加入锁存器可以保证在每个振荡周期内仅输出一个控制脉冲,防止了噪声干扰和功率管的超功耗。

11)、UC3842的关闭技术:UC3842提供了两种关闭技术,第一种是将3脚电压升高超过 1V,引起过流保护开关关闭电路输出;第二种是将1脚电压降到1V以下,使PWM比较器输出高电平,PWM锁存器复位,关闭输出,直到下一个时钟脉冲的到来,将PWM锁存器置位,电路才能重新激活。

12)、免除噪声的其它方法:免除噪声的重要方法就是设法滤除芯片供电端Vcc的高频迭加信号。基本的方法是从这两端分别对地接一瓷片电容,并特别在布线中注意,不能有电感的成分介入,以免产生干扰,引起电路工作不稳定。

13)、UC3842的应用方法:UC3842的输出能给出足够的漏电流,所以非常适合驱动N沟 道MOS功率晶体管。图2-12给出直接驱动N沟道MOS功率管的电路,这时UC3842和MOSFET管

之间不必进行隔离。

2.2.3 隔离式开关电源各部分电路分析

1.输入整流及滤波电路

GBU4J310VDC220VACC918C901C916R901L901C915C902C911L902C906RT901

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图 2-13 输入整流滤波电路

220V交流电压先经过3.15A/250V保险丝,再送到由C901、R901、C916、C918、L901、C902、C911、C915、L902组成的浪涌电流限制电路和低通滤波器,然后加到四个二极管组成的桥式整流电路中,经整流后的100Hz单向脉冲电压又送到C906进行平滑滤波,最后在两端得到310V的直流电压。此电压分两路送出:一路到控制电压;一路到主变换电路。其中C901,C902为X电容,滤除输入电路中的差模干扰,C916,C918,C911,C915为Y电容,滤除输入电路中的共模干扰,L901,L902为线性滤波电感,RT901为负温度系数的热敏电阻,用于抑制输入信道的浪涌电流。当上电的瞬间,其阻值非常大,随着电阻的加热,其电阻值开始下降,在负载电流达到稳定状态时,其电阻很小。

2.主变换电路

主变换电路原理图如下2-14所示:

310VR904C906C907T901R963D905C963C94763.5V44VD9059.8V10V6.5VL903HQ901Q901R909D910R910-8.5V3842 PIN6NCNCR920R9073842PIN33842PIN7R911D908C909R908 图 2-14 主变换电路

当UC3842的7脚得到15-18V的电压以后,UC3842就开始工作并从其6脚送出17kHz的调制脉冲,此脉冲经R909加到Q901栅极,有正向脉冲出现时,Q901导通,310V直流电压经变压器的初级绕组,L903,Q901,R907形成通路,于是在变压器的初级线圈中储存能量。

当Q901栅极有效脉冲消失时,Q901因失去栅源电压而截止,由于原边线圈中的电流

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突然变小,将在其绕组上产生反电动势,此时储存在变压器T901中的能量由原边绕组经D905,R904,C907进行释放,同时在副边各绕组上感应出与Q901导通时方向相反的脉冲。

由于Q901栅极不断地得到控制脉冲,上述过程反复进行最终在各副边上得到连续的方波电压,然后再经过输出半波整流和平滑滤波及稳压电路得到所需的各组电压。

电路中的R909是构成一个减速电路,使MOSFET管在有效脉冲到来时的导通速度减慢,D910的作用是在6脚有效脉冲消失时,使Q901由导通迅速转为截止状态。R907为电流取样电阻。

3.控制及保护电路 1)、激活电路

310VR927R928D913Q902R903R960D908Q903C909C924R926R929R908T901D91487KA3842

图2-15 UC3842 激活电路

在电源接通的瞬间,Q902满足导通的条件,310V直流电经过R903,Q902加到UC3842的7脚,提供UC3842的开启电压,UC3842正常工作后,从第6脚输出的方波信号驱动Q901,同时在其内部产生5V基准电压,从8脚输出。此5V电压经过D914、R929耦合到Q903的基极使其导通,Q903的集电极电位被拉低,D913截止,使得Q902由导通变为截止。UC3842正常工作的驱动电压由副边一绕组提供,通过R908、D908耦合到达7脚,C909对这个电压进行滤波。

2)、稳压环节

稳压环节由以下电路组成,其中U900为光电耦合器,U904为精密电压调节器。

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6.5V44VR974R973R970U9003842 PIN1C913R975C977R977R976C975R971KAU904RVR90121R972

图 2-16 电压反馈电路

在6.5V、44V端电压正常时,可以通过调节VR901使UC3842的1脚输出2.5V的电压。 当由于某种原因引起44V或6.5V端电压上升时,U904的R端电压也将随着上升,于是K端电压下降,U900内部发光二极管更亮,U900耦合加强C913两端电压下降,UC3842的1脚电位被拉低,使UC3842的6脚输出脉冲的占空比减小,Q901导通时间缩短,各路输出端平均电压下降,并逐渐稳定于额定电压值。

如果由于某种原因引起44V或6.5V端电压下降, U904的R端电压也将随着下降,于是K端电压上升,U900耦合减弱,C913两端电压增大,UC3842的1脚电位上升,使UC3842的6脚输出脉冲的占空比增大,Q901导通时间延长,各路输出端平均电压上升,并逐渐稳定于额定电压值。其中R973,C975为增加反馈的灵敏度而设计。

U900是光电耦合器,在开关电源的主振回路中,它在输入回路和输出回路之间起隔离作用。同时,它还为电源的稳压控制电路提供信号传递通路。图2-17表示的是典型的光电耦合器结构图。

光电耦合器主要由两个组件组成:一个是光源,实际上它是一个发光二极管(LED),另一个是光敏器件,它可以是光电池,光敏三极管,光敏单向可控硅等器件。最通用的光电耦合器件是把一个砷化钾发光二极管(LED)和一个硅光敏三极管封装在一个完全与外界光线隔离的外壳中。

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光电耦合器的基本工作过程如下:当有电流流过LED时,便产生一个光源,光的强度取决于激励电流的强度,此光源照射到封装在一起的光敏三极管上后,控制光敏三极管产生一个与LED正向电流成比例的集电极电流。

3)、限流环节

Q901R938D9303842 PIN1Q930R930C932R937C930R911R9073842 PIN3

图 2-18 过流保护电路

如图2-18所示,限流保护由主变回路电流取样电阻R911、R930、D930、R938等组成。分两路进行限流保护。

当电压输出端因负载短路或电容击穿等原因造成主变换回路过流时,R907上的电压随之增大,一方面加在R907上的电压通过R930,D930,R938耦合到可控硅Q930的触发,当这个电压加到一定程度时,Q930导通,从而使UC3842的1脚电压被拉低,使6脚脉冲停止输出,Q901截止,各路电压也停止输出;另一方面, 此点的电压通过R911加到UC3842的3脚控制PWM占空比调节器,当3脚电压等于或超过1V时,6脚停止脉冲输出,Q901截止,从而保证了Q901和其它组件的安全。

4)、输出电路

根据显示器各部分电路的需要,本次设计的开关电源分44V、63.5V、6.5V、10V、9.8V、 -8.5V共六路直流电压输出,现任选一路进行说明(如图2-19所示)。在变压器次级绕组中感应的电流经过D943半波整流,C947平滑滤波后输出。其中R963,C963组成尖峰脉冲吸收网络,可以保护D943不被高压尖峰脉冲击穿,还可以抑制D943由导通转为截止时产生

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