反激式开关电源设计毕业论文

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即原、副边交错通断，解决了脉冲变压器磁能被积累的问题。

优点：转换效率高、电路简单、适用于多组输出要求、多台并联工作容易、可以自动均衡、输入电压在很大范围内波动时，仍有较稳定输出。

图1.8 基本反激变换电路

缺点：输出电压中存在较大纹波、负载调整精度不高、适用于相对固定的负载、输出功率受到限制，通常应用于150W以下。

反激变换器一般有两种工作方式。

1.完全能量转换（电感电流不连续方式）：在储能同期中，变压器中储存的所有能量在反激周期中都转移到输出端。

2.不完全能量转换（电感电流连续方式）：储存在变压器中的一部分能量在反激周期末保留到下一个储能周期的开始。

此次设计的反激开关电源要求电路能跨越完全能量转换和不完全能量转换两种方式都能正常工作。

2 总体方案设计

一个开关电源要由整流滤波电路、功率变换电路、控制模块和反馈环路构成。为了减少输入电源的电磁噪声及杂波信号对电源的干扰，在输入端设计了EMI抑制电路；为了防止开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过流或短路现象，损坏后级用电设备，设计了输出过流保护和短路保护功能。综合考虑了以上各方面的因素，本课题的电源系统的总体方案如下图2.1所示。

220v交流 电路模块 反馈环路模块 反激式开关电源设计毕业论文 图 2.1总体方案设计

3 各模块详细设计

在开关电源设计中，关键部分设计有：高频变压器设计以，反激变换电路设计，及开关控制IC芯片外围电路设计。下面将会比较详细的阐述关键模块的设计过程，其它部分的模块则作相应简要描述。 3.1 PWM控制电路

3.1.1 PWM控制芯片UC2843基本资料

UC3842 是美国 Unitrode 公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。

其内部原理框图如图3.1（UC2843 内部结构图）所示。其内部有误差放大器、PWM调制、锁存、可微调的振荡器等基本模块，还有欠压锁定、过压保护、基准电源、低起动电流，能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾输出等功能。

图3.1 UC2843内部结构

UC3843的电压、电流双闭环控制的原理是由振荡器以固定频率发送脉冲，脉冲到来时，锁存器置“1”，6脚输出一个脉冲，开关管导通，变压器原边电流上升。上升到误差信号Ucs>1V时，PWM比较器输出高电平，锁存器复位，6脚输出低电平，功率开关管关断，直到下个脉冲的到来。当输入电压升高时，系统有很快的动态响应，对电压扰动实现前馈抑制。同时，电压误差放大器有很高的增益，不影响系统的稳定性，且改善了负载调整率。逐个脉冲电流检测限制可以简化过流保护电路，峰值限制最大输出电流，保证电源工作可靠。

在本课题中使用8管脚封装的UC3843脉宽调制控制芯片，其具体的各管脚

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功能说明见表3.1。

表3.1 UC2843各引脚功能 管脚 1 功能 补偿 说明 该管脚为误差放大器输出，并可用于环路补偿。输出电压低于1伏则关断脉冲输出。 该管脚是误差放大器的反相输入，通常通过一个电阻分压器连至开关电源输出。当其输入电压大于2.5V时则关断脉冲输出。 一个正比于电感器电流的电压接至此输入，脉宽调制器使用此信息中止输出开关的导通。 通过将电阻RT连接至Vref以及电容CT连接至地，使振荡器频率和最大输出占空比可调。工作频率可达500kHz。 该管脚是控制电路和电源的公共地。 该输出直接驱动功率MOSEFT管的栅极，高达1.0A的峰值电流经此管脚拉和灌。 控制集成电路的正电源。 该管脚为参考输出，它通过电阻RT向电容CT提供充电电流。 2 电压反馈 3 电流取样 4 5 6 7 8 RT/CT 地 占空比输出 Vcc 基准输出Vref UC2843的输出频率由其内部振荡器决定，振荡器频率由振荡器输入的4脚外接阻容电阻RT和电容CT决定。电容CT由8脚基准5.0V的参考电压通过电阻RT充电，充至约2.8V，再由一个内部的电流缩放电至1.2V。理论上说，可以有很多种的RT和CT值可以得到相同的振荡器频率，但是只有一种组合可以得到在给定频率下的特定输出静区时间。振荡器门限是温度补偿的，放电电流在T=25C时被微调并确保在10%之内，这些内部电路的优点使振荡器频率及最大输出占空比的变化最小。振荡信号频率与占空比随RT、CT的变化的具体波形如图3.2。

图3.2 振荡频率及占空比与RT、CT的关系

振荡器频率公式如下：

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fs?式中

1VVoscCtosc?CtIRtIdis?IRt （3-1）

fs——振荡器频率（Hz）；

Ct——4脚与地之间的电容大小（F）； Vosc=1.7V； IRt=VREF / Rt； Idis=8.3mA。

UC3843具有一个单图腾柱输出级，是专门设计用来直接驱动功率MOSEFT管

的，在1.0nF负载下时，它能提供高达1.0A的峰值驱动电流和典型值为50ns的上升、下降时间。还符加了一个内部电路，使得任何时候只要欠压锁定有效，输出就进入灌模式，这个特性使得外部下拉电阻不再需要。

开关电源的输出电压Vo是由一个控制电压Vc（由电流取样输入和输出/补偿电压）来控制的，即由Vc与锯齿波信号比较，产生PWM波形（如图3.2）。电流反馈端即UC3843的3脚，当检流电阻检测到原边电流所得的电压Ucs>1V时则输出脉冲关断。由于课题明确规定使用该型号芯片作为本次设计的PWM控制芯片，于是就不再考虑使用其它型号的芯片了。 3.1.2 UC2843外围电路

芯片外围电路如图3.3。

图3.3 UC2843外围电路

1.输出频率的确定

UC2843输出频率由连接于4脚的C40、C41和R69确定，其中