基于TL431的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)學(xué)士畢業(yè)論文

1、淮北師范大學(xué)2014屆學(xué)士畢業(yè)論文基于TL431的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)基于TL431的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)張明志淮北師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院235000摘要 本設(shè)計(jì)是基于TL431設(shè)計(jì)反饋電路的一種反激式開(kāi)關(guān)電源。反激式開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是其電路簡(jiǎn)單、體積小便于攜帶、輸出電壓穩(wěn)定性高。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，反激式開(kāi)關(guān)電源適用于小功率場(chǎng)合且易于推廣使用。本電源設(shè)計(jì)主要 講述了開(kāi)關(guān)電源的基礎(chǔ)知識(shí)和反激式開(kāi)關(guān)電源的基本原理設(shè)計(jì)、集成芯片的使用 和外圍電阻的確定、由TL431和PC817構(gòu)成的反饋電路及課題研究得出的結(jié)果。 矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。文講述了利用反激式開(kāi)關(guān)電源的基本原理設(shè)計(jì)出了供非常規(guī)用電設(shè)備

2、使用的非常 規(guī)開(kāi)關(guān)電源，課題研究結(jié)果得出它的輸出電壓穩(wěn)定性高，且輸出電流大，具有實(shí) 用性。同時(shí)，我們還可以根據(jù)本論文的設(shè)計(jì)原理通過(guò)改變占空比和芯片外圍電阻 值制作不同輸出的開(kāi)關(guān)電源（輸出功率要在100W以內(nèi)），供應(yīng)日常生活的小功率電器使用。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。關(guān)鍵詞 開(kāi)關(guān)電源；反激式；TL431 ； UC3842 ;反饋電路The flyback type switch power supply design based on TL431殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。Zhang Min gzhiSchool of Physics and Electro nic In formati on, Huai

3、 Bei Normal Un iversity. An hui Huaibei, 235000釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。Abstract A high precise and reliable single-ended flyback switching power supply was designed and made in this paper,whose current controller consisted of alinear photoelectric couple. The closed-loop feedback of TL431 was used to realize swi

4、tchi ng power supply s stable equilibrium.Compared with general switching power supptlye powers had bee n with the adva ntages of high switch freque ncy,small switch loss, high reliability and so on. With the rapid developme nt of In formatio n Tech no logy,the flyback switch ing power supply was us

5、ed widely in low power applicati on. The desig n and application of a new single-output single flyback switching power supply was proposed in this paper.The paper had been analyzed flyback switching power supply of their working principle and the basic knowledge ,and introduced a few major chip func

6、tions and the use of the pin and the research results.Of course,the realizati on of the feedback circuit based on TL431 and PC817 was presented in the paper.An unconven ti on al-output and sin gle-e nded flyback switch ing power supply was desig ned and made in this paper,whose the basic principle c

7、onsists of the flyback type switch power supply.The article had been introduced an unconventional flyback power supply.The flyback power supply had bee n with the adva ntage of output curre nt large and stable voltage.C on curre ntly, we can also use the small power electrical applia nces in the dai

8、ly life,which we will make according to the principle of the flyback switching power supply in this power.彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。Keywords Switching power supply;Flyback;TL431;UC3842;feedback circuit 謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。5目次1緒論 11.1 開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介 11.2 開(kāi)關(guān)電源基本原理 22基于TL431的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) 42.1 TL431 簡(jiǎn)介 42.2 PC817 簡(jiǎn)介 63反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) 83.1 反激式開(kāi)

9、關(guān)電源主電路 83.2 反饋電路 113.3電路檢測(cè) 143.4輔助電源 204測(cè)試方法與數(shù)據(jù) 214.1測(cè)試方法與數(shù)據(jù) 21結(jié)論 23參考文獻(xiàn)24致謝 25淮北師范大學(xué)2014屆學(xué)士畢業(yè)論文基于TL431的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)1緒論1.1開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介整個(gè)通信系統(tǒng)的動(dòng)力源是開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)也被稱為通信系統(tǒng)的“心臟”，可見(jiàn)他占有極其重要的地位。隨著我國(guó)電子技術(shù)高速、迅猛的發(fā)展，越來(lái)越離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源，同時(shí)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的精度要求也越來(lái)越高。廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。開(kāi)關(guān)電源是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的簡(jiǎn)稱，它是一種由周期性通斷開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制開(kāi)關(guān)電源占空比從而調(diào)整輸出電壓的用脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體器件的電源電路

10、。開(kāi)關(guān)電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)周期性間斷工作，控制開(kāi) 關(guān)器件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓。開(kāi)關(guān)電源的基本構(gòu)成DC/DC變換器進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，它是開(kāi)關(guān)電源的核心部分，此外還有啟動(dòng)、過(guò)流與過(guò)壓保護(hù)、噪聲濾波等電 路。輸出采樣電路由TL431芯片檢測(cè)輸出電壓變化，與基準(zhǔn)電壓比較，誤差電壓 經(jīng)過(guò)放大及脈寬調(diào)制（PWM電路，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制功率器件的占空比，從而 達(dá)到調(diào)整輸出電壓大小的目的。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。1.開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是和線性電源相比有如下幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：1）功耗小，效率高。再有信號(hào)激勵(lì)的情況下，功率晶體管在飽和導(dǎo)通與截止的卡 愛(ài)管狀態(tài)交替工作，轉(zhuǎn)換頻率可以達(dá)到幾十

11、到幾百 kHz。使得功率管的功耗小，因 此電源的效率也得到了很大的提高。 鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。2）體積小，重量輕。由于功率晶體管的功耗小省去散熱片的緣故，同時(shí)開(kāi)關(guān)電源又省去采用笨重工頻變壓器的緣故，使得開(kāi)關(guān)管電源的體積不但減小了，而且重 量也變輕了。 籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。3）穩(wěn)壓范圍寬。當(dāng)工頻電網(wǎng)電壓變化較大或者負(fù)載變化較大時(shí)，開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓任然能夠高效穩(wěn)定的輸出，因?yàn)檩敵鲭妷旱淖兓梢酝ㄟ^(guò)占空比或調(diào)整脈沖 寬度來(lái)調(diào)節(jié)。所以它有著較寬的穩(wěn)壓范圍和良好的穩(wěn)壓效果2。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。4）濾波電容的容量和體積大為減小。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz,濾波的效率大為提

12、高。在相同的紋波輸出電壓的要求下，采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源時(shí)，濾波電容的容量大大的縮小了。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。5）電路形式靈活多樣。在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)我們可以采用反激式、正激式；推挽式、板橋式；調(diào)頻型、調(diào)寬型等等。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。1.2開(kāi)關(guān)電源基本原理1.開(kāi)關(guān)電源大至由主電路、控制電路、檢測(cè)電路、輔助電源四大部份組成。1）主電路沖擊電流限幅：限制接通電源瞬間來(lái)自電網(wǎng)的浪涌電流。輸入濾波器：其作用是過(guò)濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙雜波反饋回電網(wǎng)造成污染。整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。2）反饋電路經(jīng)過(guò)輸出端得到的采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，使得反饋電路起到對(duì)電源的保護(hù)作用，使得開(kāi)關(guān)電

13、源電壓穩(wěn)定輸出。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。3）檢測(cè)電路通過(guò)電路檢測(cè)得到的正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)提供給保護(hù)電路。4）輔助電源除主電路外的為其他電路單元提供工作的電源。為電源提供芯片的驅(qū)動(dòng)電壓，為保護(hù)電路和控制電路（PWI等芯片）工作供電。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開(kāi)關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率 晶體管上的伏-安乘積是很小的（在導(dǎo)通時(shí)，電壓低，電流大；關(guān)斷時(shí)，電壓高， 電流?。?功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。與線性電源相比，PWM開(kāi)關(guān)電源更為有效的工作過(guò)程是通過(guò)“斬

14、波”，即把輸入的直流電 壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比由開(kāi)關(guān)電源的 控制器來(lái)調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過(guò)變壓器來(lái)升高 或降低。通過(guò)增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流 波形經(jīng)過(guò)整流濾波后就得到直流輸出電壓 3。壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚?？刂破鞯闹饕康氖潜３州敵鲭妷悍€(wěn)定，其工作過(guò)程與線性形式的控制器很 類似。也就是說(shuō)控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào) 節(jié)器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅(qū)動(dòng)功率管 之前要經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。262基于TL431的反

15、激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)2.1 TL431 的簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)電壓和反饋電路采用常用的基準(zhǔn)穩(wěn)壓器TL431來(lái)完成，在反饋的應(yīng)用中運(yùn)用采樣電壓通過(guò) TL431限壓。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。由于TL431具有體積小，基準(zhǔn)電壓精密度高可調(diào)，輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)，所以 用TL431可以制作多種穩(wěn)壓器。其性能是輸出電壓連續(xù)可調(diào)達(dá)36V。工作電流范圍可達(dá)0.1mA100mA動(dòng)態(tài)電阻典型值為0.22歐姆，輸出雜波低。最大輸入電壓 為37V,最大工作電流為150mA內(nèi)基準(zhǔn)電壓為2.5V，輸出電壓范圍寬 2.536V。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。TL431是美國(guó)一家公司生產(chǎn)穩(wěn)壓器。它的可調(diào)范圍是 2.536V，其性能優(yōu)良， 價(jià)格

16、低廉，可廣泛應(yīng)用于單片精密電源或精密線性穩(wěn)壓電源中 4。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂 錦。圖1TL431的電器符號(hào)圖和等效電路圖圖1, A為陽(yáng)極，使用時(shí)需接地；B為陰極，使用時(shí)需經(jīng)限流電阻接正電源，UREF是輸出電壓Uo的設(shè)定端；外接電阻分壓器；NC為空腳。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺 廡。1. TL431的等效電路圖如圖所示，主要包括:1) 誤差放大器A端，其同向輸入端接從電阻分壓器上得到的取樣電壓，反相則接內(nèi)部為2.5V的基準(zhǔn)電壓Uref,并且使設(shè)計(jì)的端電壓等于其基準(zhǔn)電壓：鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。UREF=Uref(2-1)通常情況下UREF也為2.5V，因此也稱為基準(zhǔn)電壓。2) 內(nèi)部為2.5V的基準(zhǔn)電壓。3

17、) NPN型晶體管VT,他在電路中起到調(diào)節(jié)負(fù)載電流的作用。4) 保護(hù)二極管VD，可防止因K-A電源間極性接反而損壞芯片。TL431的電路圖形符號(hào)和基本接線如下圖 2所示。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。圖2TL431的電路圖符號(hào)它相當(dāng)于一直可調(diào)式齊納穩(wěn)壓二極管，輸出電壓由外部精密分壓電阻設(shè)定。其輸出電壓公式為：U0=(1+R1/R2)*2.5V(2-2)R3 是IKA的限流電阻，其穩(wěn)壓原理為：當(dāng)Uo上升時(shí)，取樣電壓UREF也隨之上升，使：(2-3)UREFUref比較器輸出高電平，是VT導(dǎo)通，Uo開(kāi)始下降。反之，Uo下降會(huì)導(dǎo)致UREF 也下降，從而使：UREF vUref(2-4)使比較器在次翻轉(zhuǎn)，輸出

18、變成低電平，VT截止Uo上升。這樣的循環(huán)下去，從動(dòng)態(tài)平衡的角度看，就迫使 Uo趨于穩(wěn)定，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的 ，并且使：輒 嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。UREF=Uref(2-5)在本設(shè)計(jì)中就是利用TL431和PC817光耦構(gòu)成反饋電路，其工作原理就是當(dāng)輸出 電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)分壓電阻得到的取樣電壓就與TL431的基準(zhǔn)電壓2.5V進(jìn)行比較，在陰極上形成誤差電壓， 使LED的電流發(fā)生變化，再通過(guò)光耦把誤差電壓 改變UC3842芯片控制端的電流大小，調(diào)節(jié) UC3842的輸出占空比，從而達(dá)到穩(wěn) 壓的目的。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。具體工作原理：當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，輸出電壓增大導(dǎo)致了輸出采樣電壓增大，這時(shí)內(nèi)部電路通

19、過(guò)調(diào)整使得流過(guò)自身的電流增大，這也就使得流過(guò)限流電阻的電流增大，這樣 限流電阻的壓降增大，而輸出電壓等于輸入電壓減限流電阻壓降增大值使得輸出 電壓減小，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。2.2 PC817 簡(jiǎn)介光電耦合器是以光為媒介來(lái)傳播電信號(hào)的器件，通常是發(fā)光器(發(fā)光二極管LED )和受光器(光敏晶體管)封裝在同一管殼內(nèi)，如圖3所示： 凍鈹鋨勞臘錯(cuò)癇婦脛糴。圖3 PC817內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1是陽(yáng)極，2是陰極，3是發(fā)射極，4是集結(jié)極。光電耦合器屬于光隔離型器件，他可以在輸入和輸出完全電絕緣的情況下進(jìn)行 信號(hào)的傳輸，能夠執(zhí)行信號(hào)變壓器的功能，他具有高速、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)抖動(dòng)、低功 耗、無(wú)噪聲的優(yōu)點(diǎn)，用在開(kāi)關(guān)電

20、源反饋電路中，還可以防止輸入、輸出電路間相 互干擾。所以選用PC817光電耦合器件不但能起到反饋?zhàn)饔眠€能起到隔離作用。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。他的工作原理：當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器發(fā)出光線照射在受光器上，受光器接收到光線 后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“電光電”的轉(zhuǎn)換。線性光電耦 合器是一種新型的光電隔離器，能夠傳播連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)，這樣 隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光線號(hào)，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通程度也 不同，輸出的電壓或電流程度也不同 。鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統(tǒng)庫(kù)。3反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)3.1反激式開(kāi)關(guān)電源主電路反激式開(kāi)關(guān)電源主回路主要由變頻變壓器和由PWM控制的開(kāi)關(guān)

21、管構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)DC-DC的變換，即把輸入端的直流電壓通過(guò)變壓器降壓轉(zhuǎn)變成交流電，然后在變壓器的次級(jí)輸出端通過(guò)接二極管和電解電容整流濾波得到直流電壓，從而輸出的 直流電壓提供給負(fù)載。 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。圖4反激式開(kāi)關(guān)電源電路原理圖圖4中的數(shù)值參數(shù)如下表所示：表1電容電阻參數(shù)表電容參數(shù)電阻參數(shù)C00.1uF/AC275VR147K/2WC1103/400VRst1100K/2WC222Uf/400VRst24KC3104/25VR210KC447uF/30VR422C5X104R61KC6470R7247C7103/25VR822C80.1uFR1022Cvref104R1147KCt13300

22、R1310K/t110K/Rfb18.8K/Rls11K/Rs10.2另：開(kāi)關(guān)電源 NMOS 5N60 6005A106W2.5 歐姆。220AC 交流電輸入后，經(jīng)過(guò)承受能力為 5A的自動(dòng)恢復(fù)保險(xiǎn)絲，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單高頻濾波后通過(guò)四個(gè)整流二極管整流、C2濾波得到的直流電壓提供給反相端變壓器，變壓后得到13V的電壓再進(jìn)一步經(jīng)過(guò)整流二極管整流和電解電容濾波得到穩(wěn)定的 直流電壓提供給負(fù)載。反相端變壓器 T?的初級(jí)接有整流二極管 D5,瓷片電容C1, R1構(gòu)成的回路是為了保護(hù)變壓器由于初級(jí)線圈能量飽和而使變壓器損毀而設(shè)計(jì) 的勺。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。3.1.1自復(fù)保險(xiǎn)絲在本設(shè)計(jì)中，首先我們?cè)谳斎攵私佑幸粋€(gè)自復(fù)

23、保險(xiǎn)絲，使用它的好處是，該保險(xiǎn)絲比較適合在電源中使用，他的自身阻抗較低，正常工作時(shí)自身功率損耗小，而且表面溫度低。由于自身材料特性，他的過(guò)流狀態(tài)響應(yīng)比其他保險(xiǎn)絲的過(guò)流狀 態(tài)響應(yīng)快得多。在過(guò)流狀態(tài)下，自復(fù)保險(xiǎn)絲以及小的電流鎖定在高阻狀態(tài)，只有 切斷電源或電流過(guò)失后才會(huì)恢復(fù)低阻狀態(tài)，自鎖運(yùn)行。在排除故障后可自行復(fù)位，無(wú)需拆換。同時(shí)，自復(fù)保險(xiǎn)絲還具有極好的耐大電流能力。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。3.1.2 電流限幅220AC 的交流電輸入端接有 X電解電容，目的是限制接通電源瞬間輸入側(cè)的 沖擊電流過(guò)大，用X電容可以濾除公共電網(wǎng)中的雜波，同時(shí)也濾除系統(tǒng)內(nèi)部所產(chǎn) 生的到電網(wǎng)中對(duì)公共電網(wǎng)造成的污染，同時(shí)起到?jīng)_

24、擊電流限幅作用。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。3.1.3整流濾波輸入的交流電需要轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姴拍苓M(jìn)一步實(shí)現(xiàn)DC-D C的電路功能，現(xiàn)在我們接入如上圖所示的接法的四個(gè)大功率二極管進(jìn)行整流，此時(shí)整出來(lái)的電流還會(huì) 有雜波，為了進(jìn)一步得到較為平整的直流電壓，我們需要進(jìn)一步濾除雜波，所以 在整流之后又接入了電解電容 22uF和瓷片電容103以達(dá)到濾除高頻雜波得到較為 平整直流電的效果，供下一級(jí)使用。慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫(huà)長(zhǎng)涼。3.1.4輸出整流濾波變壓器副邊的電壓為交流電壓，具有雜音和紋波。我們?yōu)榱说玫椒€(wěn)定可靠的 直流電源，就需要濾除雜音和紋波，我們可以接入二極管進(jìn)行整流，104電解電容和103CBB電容濾除雜波，從

25、而得到較為平整的直流電。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。3.1.5負(fù)載輸出電壓與負(fù)載電阻有關(guān)：負(fù)載電阻越大輸出電壓就越高，反之，負(fù)載越小輸出電壓就越低，這也是反激式變換器的工作特點(diǎn)。因此空載時(shí)必須接上假負(fù)載，否則會(huì)造成因?yàn)檩敵鲭妷哼^(guò)高而燒壞開(kāi)關(guān)管。這里，我們接入30歐100W/電阻作為假負(fù)載。(此外，輸出電壓還隨輸入點(diǎn)的改變而改變并隨導(dǎo)通時(shí)間的延長(zhǎng)而增大)。 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。3. 2反饋電路3.2.1反饋電路原理由主電路的輸出端輸出電壓特性可以知道，輸出的電壓很難達(dá)到穩(wěn)定，為了使輸出電壓穩(wěn)定，我們需要設(shè)計(jì)反饋電路使其達(dá)到穩(wěn)壓的目的。也就是從輸出端取樣然后通過(guò)逆變器改變脈寬使輸出穩(wěn)定。熒紿譏鉦鏌觶鷹

26、緇機(jī)庫(kù)。上面已經(jīng)講述了 TL431，本設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)電壓和反饋電路采用常用的基準(zhǔn)穩(wěn)壓器TL431來(lái)完成，在反饋的應(yīng)用中運(yùn)用采樣電壓通過(guò)TL431限壓，通過(guò)TL431和PC817把誤差電壓傳給UC3842改變他的控制端的電流來(lái)間接改變PWM波，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的目的。本設(shè)計(jì)中，TL431和PC817的功能和原理前面都已經(jīng)作了 詳細(xì)介紹，這里不再遨述，本設(shè)計(jì)由TL431和PC817構(gòu)成反饋回路。本設(shè)計(jì)中他們的接法如上圖4所示。圖4中，R4為22; C5X為104; R6為1K; R為247K;R11為42K; R13為10K。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。電源輸出端的電壓可根據(jù)基準(zhǔn)電壓源TL431的基準(zhǔn)電壓計(jì)算得

27、到：U0=(1+R11/R13)2.5V(3-1)我們知道TL431內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓為：Uref=2.5V(3-2)為了使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定，我們需要將輸出電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)分壓電阻得到的取樣電壓就與 TL431的基準(zhǔn)電壓：紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。(3-3)Uref=2.5V進(jìn)行比較，在陰極上形成誤差電壓。所以我們?cè)O(shè)定的TL431外部的基準(zhǔn)電壓為：UREF=2.5V（ 3-4）3.2.2 分壓電阻的確定根據(jù)前面的介紹，已經(jīng)知道TL431和PC817的用法，現(xiàn)在只需要確定其接入 和分壓電阻值。我們首先確定電路中R6的取值。穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。高壓控制端的電流由R6的取值所決定的，現(xiàn)在我們用的是PC8

28、17（U1-B）芯片, 由信息手冊(cè)知道：CTR=0.8-1.6（ 3-5）取低限電阻0.8，那么經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管的最大電流為lx :濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。lx=6/0.8mA（ 3-6）所以R6的值：R6（13-2.5-1.3）/50（ 3-8）所以R6的取值在這兩者之間：擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。0.148KvR6=Vo( 1-D)/(2Io*f)(3-22)麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。In為NMOS管可以承受的最大電流值。E為原邊繞組電壓。Lp 為原邊繞組電感。Ton為開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。Ip1 為原邊本來(lái)存在的電流。Vo 電源輸出端電壓。D 占空比。Io電源輸出端電流。f 電源工作頻率。當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止時(shí)

29、，副邊二極管開(kāi)始導(dǎo)通，如果忽略二極管的導(dǎo)通壓降，則副邊繞組電壓值約等于輸出電壓值，分別令變壓器原邊繞組匝數(shù)為Np和變壓器副邊繞組匝數(shù)為Ns，那么原邊感應(yīng)電壓：納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。Vlp=(Np/Np)*Vo(3-23)由此可以知道在開(kāi)關(guān)管的截止期間所能承受的最大電壓是：VCE=E+Vlp( 3-24)根據(jù)輸入直流電壓E為300V,我們可以粗略估計(jì)出來(lái)我們要選擇的開(kāi)關(guān)管所能承 受的最大電流值In和最大電壓值 VCE:風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。VCE=E+VI茯 600V(3-25)In=E/Lp*Ton + Ip1 來(lái)(3-26)式中：Ton 取值 9.225us。綜上考慮，我們選擇的開(kāi)關(guān)管型號(hào)為

30、NMOS 5N60 6005A106W2.5 歐姆，上升時(shí)間35ns，下降時(shí)間60nS滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。3.4輔助電源這里的芯片工作電壓都是利用設(shè)計(jì)電阻分壓直接供電的，TL431是通過(guò)由輸出端電阻分壓為其提供 2.5V的基準(zhǔn)電壓工作的，PC817由UC3842的1腳直接供 電的，開(kāi)關(guān)管的源極電壓由變壓器的初級(jí)直接提供，UC8342的工作電壓是由電阻分壓為其提供的工作電壓。 鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。4測(cè)試方法與數(shù)據(jù)4.1測(cè)試數(shù)據(jù)和方法表2電源指標(biāo)內(nèi)容指標(biāo)名稱對(duì)應(yīng)輸出值參數(shù)值輸入電壓Uin1為220V時(shí)輸出電壓Uo1: 12.96V電壓調(diào)整率：0.54%輸入電壓Uin2為110V時(shí)輸出 Uo2:

31、 13.03V輸出電流Iin1為0A時(shí)輸出端電壓Uoi1 : 13.19V負(fù)載調(diào)整率：0.69%輸出電流Iin2為2.3A時(shí)輸出端電壓Uoi2 : 13.04V電源輸入功率Pin35.42W電源效率：84.70%電源輸出功率Po30W測(cè)試儀器：50MHz的示波器GOS605和4位的數(shù)字萬(wàn)用表FLUKE1111.測(cè)試電壓調(diào)整率時(shí)，在輸出電流Iin2為2.3A的條件下，分別測(cè)量輸入電壓 Uin2、Uin1分別為110V和220V時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓值 Uo2、Uo1，計(jì)算公式為：攙 閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。Su=(Uo2-Uo1)/Uo1*100%(4-1)趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。Su電壓調(diào)整率。UO1 U

32、o2不同輸入電壓下對(duì)應(yīng)的電壓輸出值。2.測(cè)試負(fù)載調(diào)整率時(shí)，在輸入電壓不變Uin2為220V的條件下，分別測(cè)量負(fù)載阻 值為空載(即電流Iin1為0A)和滿載(即電流Iin2為2.3A)時(shí)分別對(duì)應(yīng)輸出的 電壓值Uoi1、Uoi2，負(fù)載調(diào)整率Sv就是指輸出電壓的相對(duì)變化量與標(biāo)準(zhǔn)電壓的 比值，計(jì)算公式為：夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。Sv=(Uoi2-Uoi1)/Uoi1*100%( 4-2)視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖栃。Sv電壓調(diào)整率。Uoi1、Uoi2 負(fù)載阻值為空載和滿載時(shí)分別對(duì)應(yīng)輸出的電壓值。測(cè)試DC-DC變換器的效率時(shí)，在電源市電供電條件下，保證電源輸出電壓Uo為13V,輸出電流Io為2.3A情況下，用數(shù)字

33、萬(wàn)用表測(cè)量輸入電壓 Uin1、電流Iin2 的直流平均值，根據(jù)公式即可算出開(kāi)關(guān)電源效率：偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。=Po/Pi n*100%=(Uo*Io)/(Ui n1*li n2)*100%( 4-3)開(kāi)關(guān)電源的效率。Po開(kāi)關(guān)電源的輸出功率。Pin 開(kāi)關(guān)電源的輸入功率Uo電源設(shè)定輸出電壓值。Io 電源設(shè)定輸出電流值。Uin1、Iin2 用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量的輸入電壓的直流平均值。結(jié)論本文分析了反激式開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和由TL431構(gòu)成的反饋電路，并分析了開(kāi)關(guān)電源主控芯片UC3842控制器，闡述了一種反激式隔離開(kāi)關(guān)電源的電流型脈 寬調(diào)制控制技術(shù)。 緦徑銚膾齲轎級(jí)鏜撟廟。本開(kāi)關(guān)電源是采用高精度的基準(zhǔn)穩(wěn)壓源TL431設(shè)計(jì)的反饋電路，很好的代替了穩(wěn)壓二極管，制作的開(kāi)關(guān)電源輸出端的電壓更加穩(wěn)定，輸出電流也大。TL431芯片在性能上比較優(yōu)良；在經(jīng)濟(jì)上價(jià)格低廉；在應(yīng)用上單片精密電源中廣泛應(yīng)用。 騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。變換器采用隔離反激式電路的設(shè)計(jì)，使得磁芯得到充分