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1、一、引言 开关电源被誉为高效节能电源，它是利用现代电力电子技术，通过控制开关通断时间比率来维持输出电压稳定的一种电源，具有体积小，重量小，效率高，功率小，纹波小，噪音低，已扩容，智能化程度高等优良特性。反激式开关电源作为开关电源的一种，具有结构简单，成本较低等优点，其拓扑在输出功率为5W至150W的电源中应用非常广泛，本文采用UC3842进行反激式开关电源的设计，输出为5V/1A.二、设计目的1、输出直流电压（Vout）：5V2、输出直流电流（I）:1A三、芯片概况1、UC3842的性能特点（1）它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少、外围电路简单、安装调试简便、性能优良、价格低廉等优点
2、。能通过高频变压器与电网隔离，适于构成无工频变压器的2050W小功率开关电源。（2）最高开关频率为500kHZ,频率稳定度达0.2%。电源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体管或VMOS管、DMOS管、TMOS管。（3）内部有高稳定度的基准电压源，典型值为5.0V，允许有0.1V的偏差。温度系数为0.2mV/。（4）稳压性能好。其电压调整率可达0.01%/V,能同第二代线性集成稳压（例如LM317）相媲美。启动电流小于1mA,正常工作电流为15mA。（5）除具有输入端过压保护与输出端过流保护之外，还设有欠压锁定电路，使工作稳定、可靠。（6）最高输入电压=30V，输出最大峰值电流=1A,
3、平均电流为0.2A,本身最大功耗=1W,最大输出功率P=50W。2、UC3842的引脚排列及内部框图矮化砧嫁接的苹果树树冠体积小于乔化砧嫁接的苹果树树冠体积，矮化砧苹果树单株产量低于乔化砧苹果树，所以，栽植矮化苹果树必须根据不同的矮化砧木和不同类型的短枝型品种适当加大栽培密度UC3842采用DIP-8封装如上图1，管脚IV、OV、GND端分别接输入电压、输出电压、地。REFV为内部5.0V基准电压引出端。TR/TC是外接定时电阻、定时电容的公共端。UC3842内部框图如图2,其主要包括5.0V基准电源，振荡器、误差放大器，过流检测电压比较器、PWM锁存器、输入欠压锁定电路、门电路、输出级、34
4、V稳压管。脚为内部误差放大器输出端，外接阻容元件可改善误差放大器的增益和频率特性;脚为误差放大器的取样电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V基准电压进行比较，产生误差电压，而控制脉冲宽度；脚为PWM比较器的另一输入端，当检测电压超过lV时停止脉冲输出使电源处于间歇工作状态；脚为定时电容CT端，内部振荡器工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.8(RTCT);脚为接地端。脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns驱动能力为lA；脚为启动/工作电压输入端脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW。脚为内部5V基准电压输出端，有50mA的负载能力。四、总
5、体电路框图及单元功能分析1、输入单元(1)电源噪声滤波器电源噪声滤波器电路如图4该滤波器有两个输入端，两个输出端和一个接地端，制作使用时外壳使用金属屏蔽并接地，电路包括共模电感L、滤波电容器C1C4。L对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过偶合后总电感量迅速增大，因此共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过。C3、C4跨接在输出端，经电容分压后接地，能有效的抑制共模干扰。(2)整流滤波器从电源经过噪声滤波输出后的电压从整流滤波器（图5）输入，经过D1D4进行桥式全波整流送往R1和C5组成的r型滤波电路进行滤波，得到+300V的非稳压的直流输出。采用桥式全波整流可省
6、去笨重的输入变压器，使设计重量可大大减轻，输出也得到近似平滑的良好直流电压，转换效率相对较高。2、调整控制单元(1)振荡电路由R2、C7与UC3842内部振荡器，+5.0V基准电源一起完成振荡，产生高频信号。+5.0V基准电压经过定时电阻R2给C7充电，然后C7再经过芯片内部电路进行放电，从第4脚得到锯齿波电压。由于输出采用脉宽调制控制方式，考虑到Vi、Vref上的噪声电压也会影响输出脉冲宽度，振荡电路加了消噪电容C6。（2）启动、反馈补偿电路刚启动开关电源时，UC3842所需要的+16V工作电压暂由R6、C9电路提供。+300V直流高压经过R6降压后加至UC3842的输入端Vi，利用C9的充
7、电过程使Vi逐渐升至+16V以上，也就实现了软启动。一旦开关管转入正常工作状态，自馈线圈N2上所建立的高频电压经D5、C9、C10滤波后，就作为芯片的工作电压。至此启动过程结束。启动电路中有一34V稳压管，一但输入端出现高压，此稳压管就被击穿，将Vi钳位于34V，保证芯片不至损坏。输入电压锁定的目的是当输入欠压时，开关功率管自动关断，不至于欠压大电流运行。由于噪声干扰的影响，开关功率管有可能超负荷工作而损坏，为此给芯片加了PWM锁存器。其作用是保证在每个时钟周期内只输出一个脉宽调制信号，能消除在过流检测比较器翻转时间产生的噪声干扰。R4、C8用以调整误差放大器的增益和频率响应。自馈线圈N2的输
8、出电压IV经过R5、R3分压后作为比较电压、与内部5.0V基准电压经过误差放大器进行比较调整，使Vout为5.0V的稳定电压输出。R8上的电流反馈信号，通过R7衰减从3脚过流检测入，送入电流检测比较器进行比较，使输出得到电流钳位目的，输出电流被限制在1A以下。3、输出单元由于采用的是高频调制信号的方法，故输出级电源变压器很小，调整管采用频率响应快的N沟道场效应管，输出级受UC3842VoPWM波调整，通过VT进行功率转换，+300V直流电压从T原边N1流经VT输出变压器原边产生大电流的PWM电压波，经过T变比偶合，使输出端产生大电流的电压，输出通过D7整流，C12滤波，使输出为平滑稳定的5.0
9、V稳压输出。输出电路见图8。N2输出用作电压负反馈。五、总电路原理图图中220V交流电压经过3A/600V桥式整流和电阻R、电容C5滤波，得到大约+300V自流电压。此直流高压被高频变压器T斩波和降压，变成频率为40KHZ的矩形波电压，再经过D7、C13整流滤波，就得到直流输出电压。它采用固定频率、改变脉冲宽度的调压原理，其工作过程是首先对输出电压（N2反馈的电压）进行采样，然后依次经过误差放大器、过流检测比较器、PWM锁存器、门电路和输出级，去控制开关功率管的导通时间（）和关断时间（），以决定高频变压器的通断状态，最终达到稳压输出的目的。(稳压流程：1、市电变化引起：市电+300V比较PWM
10、变窄 实现稳压；反之：市电+300V比较PWM变宽 实现稳压；2：负载变化引起：负载比较PWM变宽 实现稳压；负载比较PWM变窄 实现稳压)。 UC3842属于电流型脉宽控制器。所谓电流控制型是指，一方面把自馈线圈的输出电压反馈给误差放大器，在与基准电压进行比较后，得到误差电压；另一方面初级线圈中的电流在取样电阻R8上建立的电压，直接加到过流比较器的同相输入端，与作比较，进行控制脉冲的占空比，使流过开关功率管的最大峰值电流始终受误差电压的控制，这就是电流控制型的原理，其优点是调整速度快，一旦+300V输入电压发生变化，就立即引起的变化，迅速调整输出脉冲的宽度。因此采用电流控制型脉宽控制器，可以
11、大大改善开关电源的电压调整率及电流调整率。（稳流过程：1、电压变化引起：+300V过流比较PWM变窄 实现稳流；+300V过流比较PWM变宽 实现稳流；2、负载变化引起：负载过流比较PWM变窄 实现了稳流；负载过流比较PWM变宽 实现稳流）。六、选择器件与参数计算1、噪声滤波器器件选择与参数计算L的电感量一般取几毫亨至几十毫亨，视电源噪声滤波器的额定电流I而定。表1列出L与I的对应关系额定电流I（A）136101215电感量范围（mH）812240.40.80.20.30.10.150.070.08L典型值（mH）82.50.780.2250.110.073C1、C2采用薄膜电容器，容量范围大
12、至是0.010.47Uf,主要用来消除串模干扰。C3、C4跨接在输出端，经电容分压后接地，能有效的抑制共模干扰。C3、C4宜选用陶瓷电容器,容量范围是22004700Pf,耐压值为630V。为提高防潮、抗震动与冲击性能，元件装入金属壳后用环氧树脂封固。2、震荡频率计算震荡频率的计算公式为：f=1.8/（R2*C6）（1.1）将R2=10K，C6=4700p代入公式（1.1），f=38.3kHz,可近视40kHz3、输出高频变压器的计算型号磁芯面积E-70.49E-121.44E-172.89（1）磁芯的选择高频变压器的最大承受功率Pm与磁芯截面积 (单位2cm)之间存在下述关系:=0.15(1
13、.2)实际输出功率为Po=Io*Vo=5*1=5W。设效率为hh=70%，Pi=5/0.7=7.2W,留设计余量,取Pm=12W,代入公式(1.2)得=0.52c,查上表E-7=0.49c,与之最接近。E-7的饱和磁通密度为=350T，使用时为防止出现磁饱和现象损坏开关功率管，可取B=250T。（2）计算脉冲最大占空比 公式：=*100%(1.3)取市电输入范围176-264V。经全波整流和滤波后的直流输入电压360V，240V。单端反激式开关电源中所产生的反向电动势e170V,线圈漏感造成的尖峰电压=100V。代入公式（1.3）=41.5%。3)初级线圈的电感量公式：L1=(1.4)将h=7
14、0%,VImin=240V,Dmax=41.5%,Po=5W,f=40kHz代入(1.4)得L1=17.4mH （4）求峰值电流和过载保护电流公式：= (1.5)Is=1.3* (1.6) 因此=0.143A Is=0.186A在次级线圈上的储能为W=0.5*L1*Is=0.3mJ（5）求初级线圈N1匝数公式：N1.=N1=130（6）N2，N3计算公式：N=N2=16;N3=84、周边器件采用IRFPG40型（3A、1000V、150W）N沟道功率场效应管作开关功率管。D1D4采用3A/1000V的FR305型快速恢复二极管。输出整流滤波D7选择D80-004型肖特基二极管七、仿真电路图及结果本次课程设计完成了基本要求，详尽的阐述了设计依据、工作原理，并且用Simetrix实现对5V/1A开关电源的仿真设计，效果图如下：图1仿真图 图2 直流电压输出图3 直流电流输出八、实验心得进行本次课程设计时，开始觉得题目有一定的难度。后来能够积极的查阅资料，和别人讨论，采纳别人的意见。对电路的工作原理、参数的基数过程，所用器件的选择都进行了深入的研究。发现这个题目是非常有意义的，让我们接触到最前沿的电力电子技术。进过两个多星期的学习，深入研究课题所涉及的内容，希望此设计能够对达到其预期的效果。由于时间和自身水平的限制，我们所做的电路设计还有很多的不足之处。但通过这段时
