单端反激开关电源设计参考

2021-08-14 16:06字体:
  

  近年来跟着电源本领的飞速生长,开合稳压电源正朝着小型化、高频化、承担化的偏向生长,高效用的仍旧获得越来越广博的操纵。式变换器以其电途纯粹、可能高效供应直流输出等很众好处,尤其适合策画小功率的

  采用了不乱性很好的双环途反应(输出直流电压远离取样反应外回途和低级线圈充磁峰值电流取样反应内回途)限定体例,就可能通过开合电源的PWM(脉冲宽度调制器)疾速调节脉冲占空比,从而正在每一个周期内对前一个周期的输出电压和低级线圈充磁峰值电流举行有用调治,抵达不乱输出电压的宗旨。这种反应限定电途的最大特性是:正在输入电压和负载电流变革较大时,具有更速的动态反应速率,自愿范围负载电流,积蓄电途纯粹。反激电途适当于小功率开合电源,其道理图如图1所示。

  下面明白正在理思空载的景况下电流型PWM的劳动景况。与电压型的PWM斗劲,电流型PWM又添加了一个电感电流反应合节。

  图中:A1为偏差放大器;A2为电流检测斗劲器;U2为RS触发器;Uf为输出电压Uo的反应取样,该反应取样与基准电压Uref通过偏差放大器A1爆发偏差信号Ue(该信号也是A2的斗劲箝位电压)。

  设场效应管Q1导通,则电感电流iL以斜率Ui/L线的原边电感,电感电流正在无感电阻R1上采样u1=R1iL,该采样电压被送入电流检测斗劲器A2与来自偏差放大器的Ue举行斗劲,当u1Ue时,A2输出高电平,送到RS触发器U2的复位端,则两输入或非门U1输出低电平并合断Q1;当时钟输出高电通常,或非门U1永远输出低电平,封闭PWM,正在振荡器输出时钟低重的同时,或非门U1的两输入均为低电平,则Q1被掀开。

  于是,从上面的明白可能看出,电流型PWM信号的上升沿由振荡器时钟信号的低重沿定夺,而PWM的低重沿则由电感电流的陷值信号和来自偏差放大器的偏差信号合伙定夺,其劳动时序如图2所示。

  单端反激式开合电源以主开合管的周期性导通和合断为重要特点。开合管导通时,变压器一次侧线圈内连接积聚能量;而开合管合断时,变压器将一次侧线圈内积聚的电感能量通过整流二极管给负载供电,直到下一个脉冲到来,开端新的周期。

  开合电源中的脉冲变压器起着至极紧要的效用:一是通过它竣工电场-磁场-电场能量的转换,为负载供应不乱的直流电压;二是可能竣工变压器成效,通过脉冲变压器的低级绕组和众个次级绕组可能输轶群途分别的直流电压值,为分别的电途单位供应直流电量;三是可能竣工守旧电源变压器的电远离效用,将热地与冷地远离,避免触电事项,保障用户端的平安。

  开合电源策画中最紧要的合节即是反应回途的策画,反应回途策画的瑕瑜直接定夺了开合电源的精度和不乱本能。前面仍旧先容了单端反激开合电源采用的是双环途反应。以下将先容运用电流型PWM芯片UC3842策画开合电源的两种反应回途时必要留神的极少题目。

  UC3842是一种高本能的固定频率电流型脉宽集成限定芯片,是专为离线式直流变换电途策画的。其重要好处是电压调节率可能抵达0.01%,劳动频率高达500 kHz,启动电流小于1 mA,外围元件少。它适合做20 W~80 W的小型开合电源。其劳动温度为0 ℃~70℃,最高输入电压30 V,最大输出电流1 A,能驱动双极型功率管和MOSFET。UC3842采用DIP-8外面封装。其内部机合框图和各引脚的成效睹相合手册。

  该电途的劳动道理是:直流电压加正在Rin上,降压后加正在的引脚7上,为芯片供应大于16 V的启动电压,当芯片启动后由反应绕组供应支持芯片平常劳动必要的电压。当输出电压升高时,变压器Tl的反应绕组上爆发的反应电压也升高,该电压经R1和R3构成大分压汇集,分压后送入UC3842的引脚2,与基准电压斗劲后,经偏差放大器放大,使UC3842引脚6的驱动脉冲占空比减小,从而使输出电压低落,抵达不乱输出电压的宗旨。

  此电途机合纯粹,容易布线的采样电压不是从输出端取到的,输出电压稳压精度不高,只适合于用正在负载较小的形势。

  为战胜上述题目,可能对上述反应电途举行厘正,采用光耦和电压基准举行反应限定,可能极大地抬高的不乱性和精度。采用这种门径举行反应限定时必要从副边绕组输出端举行取样,电途睹图4。

  电压采样及反应电途由光耦PS2701、TL431和阻容汇集构成,图中R5和C5用于TL431的频率积蓄,不行短缺。通过调治由R6,R7构成的分压汇集后获得采样电压,该采样电压与三端可调稳压块TL431供应的2.5 V基准电压举行斗劲,当输出电压平常时,采样电压与TT431供应的2.5 V电压基准相当,则TL431的K极电位依旧稳固,从而流过光耦U3二极管的电流稳固,进而流过光耦CE的电流也稳固,UC3842引脚2的反应电位Uf依旧稳固,则引脚6输出驱动的占空比稳固,输出电压不乱正在设定值稳固。当输出5 V电压由于某种来源升高时,分压汇集上获得的输出电压采样值会 随之升高,从而TL431的K极电位低重,流过光耦二极管的电流增大,进而流过CE的电流增大,从而UC3842的引脚2的电位升高。由UC3842内部示图谋可知:偏差放大器A1的输出电压Ue减小,亦即电流检测斗劲器钳位电压减小,是以由图2 可知:UC3842引脚6输出驱动的占空比减小,从而使输出电压减小,如许就实行了反应稳压的历程。

  低级线圈充磁峰值电流取样的内回途反应也是开合电源策画起定夺效用的合节,要是内回途反应策画不适宜电途央求,开合电源就无法平常劳动。

  策画内回途反应时,必要正在开合管上串联一个以地为参考的取样电阻Rs(睹图1、图4中的R1和图3中的R8),将低级线圈的电流转换为电压信号,此电压由电流检测斗劲器A2看守并与来自偏差放大器A1的输出电平斗劲。

  当电源输出过载或者输出取样损失时,很是的劳动条目将浮现,正在这些条目下,电流斗劲器的门限被内部钳位至1.0 V,则

  而开合电源低级线圈最大峰值电流为短途珍惜时变压器低级线圈流过的最大电流:

  式中:IP为低级线圈电感电流;Pout为开合电源策画输出功率;Vin为开合电源输入电压;D为PWM的输出信号占空比;N为电源效用。

  选定电流取样电阻后,必要通过一个L型的RC低通滤波汇集,将这个采样信号送给UC3842的电流斗劲器。

  从低通滤波器的对数幅频性子可知,当输入信号频率低于fh时,输出信号与输人信号简直十足相通;当输入信号频率高于fh时,输出信号会大幅度衰减。

  运用示波器可能衡量Rs采样电阻上的信号频率,于是,选取低通滤波器的RC参数时一定要保障Rs电阻上平常的采样电压不行被滤波器衰减。 本文相干DataSheet:

  策画时,要是RC参数选取欠妥,使滤波器的上限截止频率fh偏小,导致平常的

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