UC3842反激电路课程设计

标准文案目录一、引言...........................................................................................................................................21.1设计背景.............................................................................................................................21.2设计基本要求.....................................................................................................................2二、功率开关管的选择……………………………………………………………………………错误!未定义书签。三、UC3842简介…………………………………………………………………………………..错误!未定义书签。3.1UC3842的结构...................................................................................错误!未定义书签。3.2UC3842的功能...................................................................................错误!未定义书签。四、变压器设计...............................................................................................................................64.1估算输入和输出功率.........................................................................................................64.2计算最小和最大输入电流.................................................................................................74.3计算脉冲信号最大占空比.................................................................................................84.4磁芯参数确定方法.............................................................................................................8五、光耦信号传输电路……………………………………………………………………………95.1保护采样电路.....................................................................................................................95.2微机处理芯片电路.............................................................................................................95.3变频器的控制方式选择.....................................................................................................9六、输出滤波电路…………………………………………………………………………………10七、整体电路与实物.......................................................................................................................11八、心得体会………………………………………………………………………………………12标准文案一、引言1.1设计背景UC3842是开关电源用电流控制方式的脉宽调制集成电路。与电压控制方式相比在负载响应和线性调整度等方面有很多优越之处。该电路主要特点有：内含欠电压锁定电路、低启动电流（典型值为0.12mA）、稳定的内部基准电压源、大电流推挽输出（驱动电流达1A）、工作频率可到500kHz、自动负反馈补偿电路、双脉冲抑制、较强的负载响应特性。电流型控制系统是电压电流双闭环系统，一个是检测输出电压的电压外环，一个是检测开关管电流且具有逐周期限流功能的电流内环，具有更好的电压调整率和负载调整率，稳定性和动态特性也得到明显改善。高频开关稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到了广泛应用。传统的开关电源控制电路普遍为电压型拓扑，只有输出电压单闭控制环路，系统响应慢，线性调整率精度偏低。随着PWM技术的飞速发展产生的电流型模式拓扑很快被大家认同和广泛应用。1.2设计基本要求（1）设计一款72V多路输出的flyback拓扑开关电源。（2）要求：输入电压：60-85V；（3）输出：5V/1.5A；15V/1.2A；需与输入隔离；（3）控制芯片：UC3842；标准文案二、功率开关管的选择第一步是选用N沟道还是P沟道。这是设计选择正确器件的第一步。在典型的功率应用中，当一个场效应管接地，而负载连接到干线电压上时，该场效应管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，应采用N沟道场效应管，这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当场效应管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道场效应管，这也是出于对电压驱动的考虑。第二步是选择场效应管的额定电流。视电路结构而定，该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似，设计人员必须确保所选的场效应管能承受这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，场效应管处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌(或尖峰电流)流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。第三步：确定热要求。选择场效应管的下一步是计算系统的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量，能确保系统不会失效。在场效应管的资料表上还有一些需要注意的测量数据；比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻，以及最大的结温。第四步：决定开关性能。选择场效应管的最后一步是决定场效应标准文案管的开关性能。影响开关性能的参数有很多，但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗，因为在每次开关时都要对它们充电。场效应管的开关速度因此被降低，器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗，设计人员必须计算开通过程中的损耗(Eon)和关闭过程中的损耗(Eoff)。场效应管开关的总功率可用如下方程表达：Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关性能的影响最大。三、UC3842简介3.1UC3842的结构3.2UC3842的功能标准文案各管脚功能简介如下:1脚COM是内部误差放大器的输出端，通常此脚与2脚之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。2脚Vfb是反馈电压输入端，此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压(一般为+2.5V)进行比较，产生控制电压，控制脉冲的宽度。3脚Isen是电流传感端，在外围电路中，在功率开关管(如VMOS管)的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入3脚，控制脉宽。此外，当电源电压异常时，功率开关管的电流增大，当取样电阻上的电压超过1V时，UC3842就停止输出，有效地保护了功率开关管。4脚RT/CT是定时端，锯齿波振荡器外接定时电容C和定时电阻R的公共端。5脚GND是接地。6脚OUT是输出端，此脚为图腾柱式输出，驱动能力是±lA。这种图腾柱结构对被驱动的功率管的关断有利，因为当三极管VTl截止时，VT2导通，为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速功率管的关断。7脚VCC是电源。当供电电压低于＋16V时，UC3842不工作，此时耗电在1mA以下，输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得，芯片工作后，输入电压可在+10～+30V之间波动，低于+10V停止工作。工作时耗电约为15mA，此电流可通过反馈电阻提供。8脚Vref是基准电压输出，可输出精确的+5V基准电压，电流可达50mA。标准文案四、变压器设计4.1估算输入和输出功率总的输出功率：WIUIUPooooo5.255.152.1152211假设效率为100%，则inP=oP=25.5W4.2计算最小和最大输入电流AUpIAUpIinininininin425.0605.25(min)(max)3.0855.25(max)(min)4.3计算脉冲信号最大占空比)(min)(maxDSinororVUUUD式中：orU是二次侧反射电压。在反激式开关电源中，orU固定不变，一般取值范围85-165V，本设计计算取orU=110V。DSV为主开关导通时D、S间压降，典型值为10V。通过计算得到：%75.68)1060(110110maxD4.4磁芯参数确定方法4.4.1磁芯材料选择开关电源中的高频变压器大部分采用EE或者EI型磁芯。它们的外形分别如图所示。EE型磁芯有形状简单、磁芯有效面积较大、可靠性高、热特性好、小漏感等优点，不足的是方形截面不易饶制粗线，磁屏蔽较差。本设计中使用EE磁芯，常用EE磁芯的尺寸如表所示标准文案EI型EE型图3-1磁芯材料型号图3-2EE型磁芯的规格本文选取EE型镍锌铁氧体磁芯。4.4.2磁芯尺寸的选择确定磁芯尺寸有两种方法，包括读表法和计算法。其中计算法又包括GK几何参数法和PA磁芯面积乘法。本次设计使用PA磁芯面积乘法。412.01134114114.0)3662.0105044.01051()10(cmKBfKKPAAAxjWsfoTewp其中TP为变压器的视在功率，51)11(5.25)11(oTPPfK为波形系数，取fK=4。标准文案wB为磁芯的磁感密度，取WB=2000G=0.2T。jK是电流密度系数。X是常数，通常由磁芯决定，如下图表所示。图3-3磁芯种类表经过与表中参数对比，与之最接近的磁芯为EE22。4.4.3变压器绕组计算（1）计算变压器原边的电感量pL)21(10])1([26RPsRPpkopKfKIZPL其中Z是损耗分配因子。如果Z=1，所有的损耗都在次级边。如果Z=0，所有的损耗都在初级边。简单的说，Z就是次级与总的损耗的比率。如果计算没有给出Z的值，一般取作0.5。计算可得：58.307)265.01(109065.0596.11015.27326pLuH（2）计算初级绕组匝数3341.020001090410100410(max)3881emsinpABfVN.8取1pN=33匝标准文案6.1641.02000109041040410(min)3882emsinpABfVN取2pN=17匝（3）5V输出绕组匝数：44.433%)5