準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)摘要本文介紹了目前開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域的發(fā)展概況，和典型開(kāi)關(guān)電源主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分析了存在于開(kāi)關(guān)電源中的影響電源效率的因素，提出了當(dāng)今高效率功率變換要解決的問(wèn)題，那就是開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題，分析了一種提高開(kāi)關(guān)電源效率論文針對(duì)主電路中各主要元件參數(shù)進(jìn)行了具體計(jì)算。確定各分電路和所選元控制芯片，結(jié)合信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，設(shè)計(jì)具有完善控制和保護(hù)功能的電源系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)變換器軟開(kāi)關(guān)效率AbstractAndswitchingonandetc.Highefficiencypowerconvertideaisputforward:quasi-長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1緒論隨著電力電子技術(shù)的告訴發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而訊、電子檢測(cè)設(shè)備控制設(shè)備等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，正是由于開(kāi)關(guān)電源的廣泛應(yīng)用和普及，使開(kāi)關(guān)電源技術(shù)得到迅速發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制和調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷，維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源。開(kāi)關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。隨著集成電路的集成度的提高，微型計(jì)算機(jī)的體積也隨之不斷的減小，這時(shí)線性直流穩(wěn)壓電源已不再適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)備的工作應(yīng)用。于是，開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源替代了線性電源，并使電源的電路結(jié)構(gòu)。直流電源是將工頻電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變成直流形式電源的一種電子儀器設(shè)備。直流電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)研究和工程應(yīng)用實(shí)踐對(duì)電源的需求的要求，現(xiàn)有的直流電源已經(jīng)不能滿足各領(lǐng)域中的許多要求，研究和開(kāi)發(fā)適合要求的多種新型直流電源已經(jīng)成為一種客觀需求，而且其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都比較顯著。變技術(shù)的逐步成熟，出現(xiàn)了大功率、高密度的開(kāi)關(guān)電源，同線性電源相比較高頻率開(kāi)關(guān)電源的突出特點(diǎn)是：效率高、體積小、重量輕、設(shè)計(jì)制造周期短。由于它的優(yōu)越特性，現(xiàn)在已逐漸取代了傳統(tǒng)的線性直流電源。采用脈寬調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出電壓穩(wěn)壓和輸出電流的限流功能。本設(shè)計(jì)采用的是半橋變換器和零電流軟開(kāi)關(guān)技術(shù)結(jié)合。將工頻電壓雙路整流，一路作為半橋功率變換的功率輸入，一路經(jīng)濾波穩(wěn)壓后為PWM控制電路提供穩(wěn)定工作電壓。設(shè)計(jì)具有完善控制和保護(hù)功能的電源系統(tǒng)，使我們?cè)O(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源的效率達(dá)到85%以上。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我們掌握了開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)，提高我們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力，為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。2長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1.2選題的目的和意義發(fā)展，作為用電設(shè)備心臟的電源系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化。以開(kāi)關(guān)方式工作的直流穩(wěn)壓電源以其體積小、重量輕、效率高、穩(wěn)壓效果好等特點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)電源的位置，成為了電源通常，把開(kāi)關(guān)元件上的電壓波形為正弦波狀的變換器稱為電壓諧振變換器，即以零電壓開(kāi)關(guān)ZVS(ZeroVoltageSwitching)方式工作，把流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流波形為正弦波狀的稱為電流諧振變換器，即以零電流開(kāi)關(guān)ZCS(ZeroCurrentSwitching)方式工作。以上兩種變換器均稱為準(zhǔn)諧振變換器，譜振僅在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或截止時(shí)發(fā)生，使用了這類開(kāi)關(guān)的變換器稱為部分諧振變換器。部分諧振變換器叫做準(zhǔn)諧振變換器，其中的零電壓開(kāi)關(guān)和零電流開(kāi)關(guān)叫高頻化使電源體積大幅度的減小，輕巧便攜，實(shí)用性和使用方便性明顯得到改善。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展要求。增加、使用趨向自動(dòng)化及智能化、體積小型化。開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)便顯示出來(lái)，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備中，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的支撐。另一方面，由于集成電路技術(shù)的普及及應(yīng)用，也促進(jìn)了電子設(shè)備的小型化和多功能化，使電子儀器和設(shè)備的成本不斷降低。但限制開(kāi)關(guān)電源體積減小和重量減輕，主要是高后，受電路中分布電感和電容或二極管中存儲(chǔ)電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。這樣不僅會(huì)影響周圍電子設(shè)備，而且還會(huì)大大降低電源裝置本身的可靠性。目前，提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率的最有效的方法，是采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，即在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)加在開(kāi)關(guān)兩端的電壓或通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可以減少開(kāi)關(guān)損耗，又可以控制浪涌的發(fā)生，使得噪聲很小。開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化，并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛3長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義?；谝陨峡紤]，針對(duì)于準(zhǔn)諧振式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，既可以采用零電壓開(kāi)關(guān)，也可以采用零電流開(kāi)關(guān)，使整個(gè)電源達(dá)到體積小、重量輕、電磁兼容性好、成本低、可靠性高等特點(diǎn)。1.3課題可行性分析目前，世界各國(guó)正在大力研制開(kāi)發(fā)新型準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源，包含新的電源理論、新型模塊化電路、新型電子器件等，以滿足電子設(shè)備小型化、高效化和高性能化的時(shí)代發(fā)展要求。如何進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，經(jīng)歷了諧振式開(kāi)關(guān)模式、無(wú)源無(wú)損耗緩沖電路和同步整流器等幾個(gè)過(guò)程。最初，阻礙開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源效率提高的最主要的因素是開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗，因此在這一階段，提高開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源效率是以減小或消除開(kāi)關(guān)損耗為目的。這種電路橋變換器電路拓?fù)?，電路拓?fù)涞玫搅吮容^廣泛的應(yīng)用。開(kāi)關(guān)電源效率的進(jìn)一步提高成為社會(huì)需求的更高目標(biāo)。用原有的改善效率的解決方案無(wú)法達(dá)到目的，需要重新以電子器件的最新發(fā)展為基礎(chǔ)，研究高效率功率變換的基本思想和實(shí)現(xiàn)方式。通過(guò)上述的措施可以將開(kāi)關(guān)電源減小開(kāi)關(guān)損耗的各種軟開(kāi)關(guān)技術(shù)受到了人們的青睞，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使開(kāi)關(guān)管工作在零開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而大大減小了開(kāi)關(guān)損耗，提高了開(kāi)關(guān)變換器的效率。準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)技術(shù)結(jié)合了諧振技術(shù)和PWM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，代表了開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)發(fā)展方向，但在整機(jī)產(chǎn)品的普及方面還需要許多工作。本文以UC3867為核心芯片設(shè)計(jì)了一款零電流準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源。4UU=Uon=DU2開(kāi)關(guān)電源2.1開(kāi)關(guān)電源的種類及特點(diǎn)顧名思義，開(kāi)關(guān)電源就是利用電子開(kāi)關(guān)器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等)，開(kāi)關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率可變、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。頻率可變、脈沖寬度固定模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；頻率固定、脈沖寬度可變模式和頻率、脈沖寬度可變模式多用于開(kāi)關(guān)作方式多用于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。根據(jù)開(kāi)關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開(kāi)關(guān)電源，大體上可分為：串面簡(jiǎn)稱變壓器開(kāi)關(guān)電源)還可以進(jìn)一步分成：?jiǎn)味俗儞Q和雙端變換等多種；根據(jù)變壓器的激下面我們先對(duì)串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式等三種最基本的開(kāi)關(guān)電源工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，其它種類的開(kāi)關(guān)電源也將逐步進(jìn)行詳細(xì)分析。不停地“接通”和“關(guān)斷”，在負(fù)載兩端就可以得到一個(gè)脈沖調(diào)制的輸出電壓uo。TaiTi(1)5長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)Ui、Up0TonToffTb為占空比(Duty)，用D來(lái)表示，即：TD=on(2)TD=(3)以，串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源屬于降壓型開(kāi)關(guān)電源。串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源也有人稱它為斬波器，由于它工作原理簡(jiǎn)單，工作效率很高，因此其在輸出功率控制方面應(yīng)用很廣。例如，電動(dòng)摩托車速度控制器以及燈光亮度控制器等，都是屬于串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用。如果串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源只單純用于功率輸出控制，電壓輸出可以不用接整流濾波電路，而直接給負(fù)載提供功率輸出；但如果用于穩(wěn)壓輸出，則必須要經(jīng)過(guò)整流，對(duì)人身不安全。2.1.2反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源的工作原理長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)6長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)負(fù)載輸出電流，因此，在相同條件下，反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源輸出的電流比串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸在一般電路中大部分都是使用單極性電源，但在一些特殊場(chǎng)合，有時(shí)需要兩組電源，其中一組為負(fù)電源。因此，選用圖2-2所示的反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源作為負(fù)電源是很方便的。圖2.1.3并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的工作原理并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的工作原理比較簡(jiǎn)單，工作效率很高，因此應(yīng)用很廣泛，特別是在一些小電子產(chǎn)品中，并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源作為DC/DC升壓電源應(yīng)用最廣。例如，很多使用干電池的手提式電器，由于干電池的電壓一般只有1.5V或3V，為了提高工作電壓，都是使用并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源把工作電壓提高一倍。并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)是輸入與輸出共用一個(gè)地，因此，容Ua出的平均電壓。7長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)始增加，同時(shí)電流在儲(chǔ)能電感中也要產(chǎn)生磁場(chǎng)；當(dāng)控制開(kāi)關(guān)K由接通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的時(shí)候，儲(chǔ)能電感會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電流的方向與原來(lái)電流的方向相同，因此，在負(fù)載上會(huì)UpUi0TonToffTonToffTbtLL電流為：i=jtUidt=Uit+i(0)——K接通期間(5)LLL0(0)=0，由此可以求得流過(guò)儲(chǔ)能UI=iT——K接通期間(D=0.5)(6)LmLon斷時(shí)，儲(chǔ)能電感L會(huì)把其存儲(chǔ)的能量(磁能)通過(guò)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行釋放，儲(chǔ)能電感L產(chǎn)生的反L8長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)式中負(fù)號(hào)表示反電動(dòng)勢(shì)eL的極性與(4)式中的符號(hào)相反，即：K接通與關(guān)斷時(shí)電感的反電動(dòng)勢(shì)的極性正好相反。對(duì)(7)式階微分方程求解得：URUi=iCeLt——K關(guān)斷期間(8)LR然轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，流過(guò)儲(chǔ)能電感L中的電流iL不能突變，因此，i(Ton+)正好等于流過(guò)儲(chǔ)能電感L的最大電流ILm，所以(8)式可以寫(xiě)為：i=i(ii=i(iiTK關(guān)斷期間(9)LRRLonRURu=RiL=U(UiTK關(guān)斷期間(10)RURoiiLon由(10)式可以看出，當(dāng)t=0時(shí)，即：K關(guān)斷瞬間，輸出電壓有最大值：UU=RiT——K關(guān)斷瞬間(11)pLont壓Ui，但這種情況一般不控制開(kāi)關(guān)K的關(guān)斷時(shí)間等不了那么長(zhǎng)。從(11)式可以看出，當(dāng)并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載R很大或開(kāi)路時(shí)，輸出脈沖電壓的幅度將非常高。因此，并聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源經(jīng)常用于高壓脈沖發(fā)生電路。2.1.4正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的瞬態(tài)控制特性和輸出電壓負(fù)載特性，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較場(chǎng)合，經(jīng)常使用。所謂正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正在被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器好有功率輸出。Ui極管，D3是削反峰二極管，R是負(fù)載電阻。長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)9長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)端弄反，圖2-4就不再是正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源了。的幅值Up不變。因此，正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源用于穩(wěn)壓電源，只能采用電壓平均值輸出方輸出濾波電路。其工作原理與圖2-2的串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源電壓濾波輸出電路完全相同，這里不器的初、次線圈繞組都會(huì)產(chǎn)生很高的反電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)是由流過(guò)變壓器初線圈繞組的電動(dòng)勢(shì)擊穿開(kāi)關(guān)器件，在開(kāi)關(guān)電源變壓器中增加一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)能量吸收反饋線圈N3繞組，反饋線圈N3繞組和削反峰二極管D3對(duì)于正激式變壓器開(kāi)關(guān)電源是十分必要的，一方能量返回給電源，對(duì)電源進(jìn)行充電；另一方面，流過(guò)反饋線圈N3繞組中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的鐵心退磁，使變壓器鐵心中的磁場(chǎng)強(qiáng)度恢復(fù)到初始狀態(tài)。由于控制開(kāi)關(guān)突然關(guān)斷，流過(guò)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流突然為0，此時(shí)，流過(guò)反饋線圈N3繞組中的電流正好接替原來(lái)勵(lì)磁電流的作用，使變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度由最大值長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)N退磁。2.1.5反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作原理比較簡(jiǎn)單，輸出電壓控制范圍比較大，因此，在一般電最廣泛。Up0TonToffTbtUp所謂反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈正好被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級(jí)線圈沒(méi)有向負(fù)載提供功率輸出，而僅在變壓器初級(jí)線圈的激勵(lì)電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開(kāi)關(guān)電源稱為反激式開(kāi)關(guān)電源。激式變壓器開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出波形。a調(diào)一下，原來(lái)變壓器輸出電壓的正、負(fù)極性就會(huì)完全顛倒過(guò)來(lái)，圖2-5-b所示的電壓輸出波b儲(chǔ)能濾波電容的容量很大，a2.1.6雙端式變壓器開(kāi)關(guān)電源長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所謂雙端式變壓器開(kāi)關(guān)電源，就是指在一個(gè)工作周期之內(nèi)，變壓器的初級(jí)線圈分別被直流電壓正、反激勵(lì)兩次。與單激式變壓器開(kāi)關(guān)電源不同，雙端式變壓器開(kāi)關(guān)電源一般在整個(gè)雙端式變壓器開(kāi)關(guān)電源在一些中、大型電子設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。這種大功率雙激式變壓器開(kāi)推挽式、半橋式、全橋式等變壓器開(kāi)關(guān)電源都屬于雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源。(1)推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源在雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源中，推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源是最常用的開(kāi)關(guān)電源。由于推挽式，也很好。推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源是所有開(kāi)關(guān)電源中電壓利用率最高的開(kāi)關(guān)電源，它在輸入電壓很低的情況下，仍能維持很大的功率輸出，所以推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源被廣泛應(yīng)用于DC/AC逆(2)半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源源也屬于雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源，從原理上來(lái)說(shuō)，半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源也屬于推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源，它是多種推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源家庭成員之一。在半由于半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件工作電壓只有輸入電壓的一半，因此，半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源比較適用于工作電壓比較高的場(chǎng)合。它們工作的時(shí)候，總是一個(gè)接通，另一個(gè)關(guān)斷，兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)輪流交替工作；電容器C1、C2是儲(chǔ)能濾波電容，同時(shí)也是電源分壓電容，它們把電源電壓一分為二；一個(gè)充滿電的電容，長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)關(guān)電源。iNNR兩端，使開(kāi)關(guān)電源輸出一個(gè)正半周電壓。組進(jìn)行放電；同理，由于電磁感應(yīng)的作用在變壓器次級(jí)線圈N2繞組的兩端也會(huì)輸出一個(gè)與NR。。電容器在進(jìn)行放電的時(shí)候，另一個(gè)電容器就會(huì)進(jìn)行充電，兩個(gè)電容器充、放電的電荷總是相等。等半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源與推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源一樣，由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)管輪流交替工作，長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，經(jīng)橋式整流或全波整流后，輸出電壓紋波和電流紋波就可以達(dá)到非常小。半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源最大的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件的耐壓要求比推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源對(duì)兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件的耐壓要求可以降低一半。因?yàn)?，半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件電壓的兩倍，這個(gè)結(jié)果正好是推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件耐壓的一半。因此，半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源主要用于輸入電壓比較高的場(chǎng)合，一般電網(wǎng)電壓為交流220伏供電的大功率開(kāi)關(guān)電源大部分都是用半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源。半橋式開(kāi)關(guān)電源的變壓器初級(jí)線圈只需要一個(gè)繞組，這也是它的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)小功率開(kāi)關(guān)電源變壓器的線圈繞制多少帶來(lái)一些方便。但對(duì)于大功率開(kāi)關(guān)電源變壓器的線圈繞制沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椋蠊β书_(kāi)關(guān)電源變壓器的線圈需要半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)主要是電源利用率比較低，因此，半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源不適宜用于工作電壓較低的場(chǎng)合。另外，半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件連接沒(méi)有公共地，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接比較麻煩。兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)很短時(shí)間的半導(dǎo)通區(qū)域，即兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)同時(shí)處于接通狀態(tài)。這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)器件在開(kāi)始導(dǎo)通的時(shí)候，相當(dāng)于對(duì)電容充電，它從截止?fàn)顟B(tài)到完全導(dǎo)通狀態(tài)需要一個(gè)過(guò)渡過(guò)程；而開(kāi)關(guān)器件從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候，相當(dāng)于對(duì)電容放電，它從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)也需要一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。于導(dǎo)通和截止過(guò)渡過(guò)程時(shí)，即兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件都處于半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)有通過(guò)變壓器負(fù)載。因此，在兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)K1和K2同時(shí)處于過(guò)渡過(guò)程期間，兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件將會(huì)產(chǎn)生很大的功率損耗。為了降低控制開(kāi)關(guān)過(guò)渡過(guò)程產(chǎn)生的損耗，一般在半橋式開(kāi)關(guān)電源電路中，都有意讓兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)的接通和截止時(shí)間錯(cuò)開(kāi)一小段時(shí)間。單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源比雙電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源節(jié)省一個(gè)電容器，這是它長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的優(yōu)點(diǎn)。另外，單電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源剛開(kāi)始工作的時(shí)候，輸出電壓差不多比雙電容半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源是輸出電壓高一倍，這種特點(diǎn)最適用于作為熒光燈電源，例如，節(jié)能(3)全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源也屬于雙激式變壓器開(kāi)關(guān)電源。它同時(shí)具有推挽式變壓器開(kāi)關(guān)電源電壓利用率高，又具有半橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源耐壓高的特點(diǎn)。因此，全橋式變壓器開(kāi)關(guān)電源經(jīng)常用于工作電壓高，輸出大功率大的場(chǎng)合。2.2開(kāi)關(guān)電源的效率分析現(xiàn)在的電源對(duì)于效率的要求越來(lái)越高了，從節(jié)能方面的要求講也是希望提高效率，但是效率提高的隨之帶來(lái)的是成本的提高，所以在效率與成本的權(quán)衡下選擇效率提高的方式，下面簡(jiǎn)單介紹一下開(kāi)關(guān)電源中提高效率的方法。2.2.1開(kāi)關(guān)損耗fet度。對(duì)于次級(jí)Diode的選取的話，我們可以通過(guò)選取一些Trr短的二極管，肖特基二極管。另外影響開(kāi)關(guān)損耗的另一個(gè)關(guān)鍵的因素是變壓器的漏感，如果可能的情況下，我們可以通過(guò)該設(shè)計(jì)的回路，盡可能的減小磁滯回線包含的面積，這個(gè)樣子也能減小開(kāi)關(guān)電源的損耗，提。還有就是選用諧振模式或者準(zhǔn)諧振模式的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一樣可以減少開(kāi)關(guān)損耗。2.2.2導(dǎo)通損耗由于各個(gè)元器件并不是理想的元器件，所以工作的時(shí)候都有壓降，這個(gè)過(guò)程中就產(chǎn)生了打開(kāi)了，但是我們要讓他們工作在過(guò)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，這個(gè)樣子能減小通態(tài)電阻，減小導(dǎo)通損耗還有就是一個(gè)次級(jí)的整流二極管的導(dǎo)通損耗，很顯然，減小Vf可以降低導(dǎo)通損耗。DCR而減小導(dǎo)通損耗。2.2.3其它的因素對(duì)于整流來(lái)說(shuō)，我們可以采用同步整流的方法，用Mosfet來(lái)做，這個(gè)樣子，可以減少用長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)管來(lái)整流的導(dǎo)通損耗。長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)3電路設(shè)計(jì)3.1軟開(kāi)關(guān)電路的種類、特點(diǎn)新型的軟開(kāi)關(guān)電路根據(jù)發(fā)展歷程可分成三類:一類是以諧振技術(shù)為代表的準(zhǔn)諧振電路,一般采用變頻控制(PFM);第二類是零開(kāi)關(guān)電路;第三類是零轉(zhuǎn)換電路。第二類和第三類一般采用脈沖寬度控制(PWM)。3.1.1準(zhǔn)諧振型電路準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波,因此稱之為準(zhǔn)諧振。準(zhǔn)諧振電路可以分為振電路的基本開(kāi)關(guān)單元。圖3-1-b所示為零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路及工作波形。電路中所增加電路中S關(guān)斷后,諧振電感Lr和諧振電容Cr發(fā)生諧振,電路中電壓或電流的波形類似于正弦半波。開(kāi)關(guān)S兩端的電壓在開(kāi)通前就已經(jīng)降為了零。從圖3-1-b可以看出諧振的引入使得電路的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)躁聲都大大下降,但也帶來(lái)一些負(fù)面問(wèn)題;諧振電壓峰值高,要求電力電子器件的耐壓必須提高;而諧振電流的有效值很大,電路中存在大量的無(wú)功功率的交換,導(dǎo)致電路導(dǎo)通損耗加大;諧振周期隨輸入電壓、負(fù)載變化而變化。a零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開(kāi)關(guān)單元b零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開(kāi)關(guān)單元c零電壓開(kāi)關(guān)多諧振電路的基本開(kāi)關(guān)單元這類電路中引入了輔助開(kāi)關(guān)來(lái)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，使諧振僅發(fā)生于開(kāi)關(guān)過(guò)程前后，零長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)Ig1Ig2長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)D從圖3-3可以看出,零開(kāi)關(guān)電路同諧振電路相比有很多明顯優(yōu)勢(shì):電壓和電流基本上是方波,只是上升沿和下降沿較緩,開(kāi)關(guān)承受的電壓明顯降低,電路可以采用開(kāi)關(guān)頻率固定的這類軟開(kāi)關(guān)電路仍然采用輔助開(kāi)關(guān)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻,諧振電路是與主開(kāi)關(guān)并聯(lián)的,因此輸入電壓和負(fù)載電流對(duì)電路的諧振過(guò)程影響很小,電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。電路中無(wú)功功率的交換被削減到最小,這使得電路效率有長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)諧振,諧振結(jié)束時(shí),開(kāi)關(guān)S1和S2兩端電壓與流過(guò)兩開(kāi)關(guān)的電流均為零,開(kāi)關(guān)S1和S2實(shí)極管的反向恢復(fù)得到抑制,開(kāi)關(guān)電壓電流應(yīng)力較小電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但電感Lr始終有電流流過(guò),導(dǎo)致電流中環(huán)流較大,增大通態(tài)損耗。Ig1Ig2aZVT—PWM的電路bZVT—PWM的波形圖3.2軟開(kāi)關(guān)電路的選用原則長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)其輸出電壓穩(wěn)定度可達(dá)(0.5~1)%。開(kāi)關(guān)電源模塊作為一種電力電子集成器件，在選用中應(yīng)3.2.1輸出電流的選擇因開(kāi)關(guān)電源工作效率高，一般可達(dá)到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量或計(jì)算用電設(shè)備的最大吸收電流，以使被選用的開(kāi)關(guān)電源具有高的性能價(jià)格比，通常輸出計(jì)K1.5~1.8；2接地開(kāi)關(guān)電源比線性電源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾，對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備，應(yīng)采取接地和屏FG端子接大地或接用戶機(jī)殼，方能滿足上述電磁兼容的要求。3.2.3保護(hù)電路開(kāi)關(guān)電源在設(shè)計(jì)中必須具有過(guò)流、過(guò)熱、短路等保護(hù)功能，故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選保護(hù)功能齊備的開(kāi)關(guān)電源模塊，并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配，以避免損壞用電設(shè)備或開(kāi)關(guān)電源。3.2.4開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開(kāi)關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國(guó)外各大開(kāi)關(guān)電源制造商都致力于同步開(kāi)發(fā)新型高智創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一SMT電路板兩面布置元器件，以確保開(kāi)關(guān)電源的輕、小、薄。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國(guó)的開(kāi)關(guān)電源生產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的的可靠性大大提高。模塊化是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì)，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)N電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問(wèn)題，故仍需在這一領(lǐng)域開(kāi)展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)4準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)4.1主電路的設(shè)計(jì)準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)完整的閉環(huán)系統(tǒng)，它包括主回路、控制回路和保護(hù)環(huán)節(jié)等。準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源的系統(tǒng)圖如圖4-1所示。圖4-1準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源的系統(tǒng)框圖由圖4-1可看出準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源的組成與傳統(tǒng)PWM開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)類似，有所不同的是準(zhǔn)諧振電源的功率環(huán)節(jié)是準(zhǔn)諧振變換器，控制電路采用頻率調(diào)制而不是脈寬調(diào)制。另外，準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源比PWM開(kāi)關(guān)電源多了一個(gè)零檢測(cè)環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)零電壓或零電流準(zhǔn)諧振變換器。4.1.1半橋變換器電路長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁=2onNT1，輸出電壓為：NUiUo=2N214.1.2反饋和調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)反饋和調(diào)節(jié)電路是系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先設(shè)計(jì)反饋電路，反饋量通常由分壓電阻或電流采樣電阻上獲得。電流反饋取樣電路如圖4-3。輸出電流的檢測(cè)采用檢測(cè)初級(jí)電流的方法。電路如圖4-3，通過(guò)電流互感器，初級(jí)電流UC的10腳關(guān)閉端。4.1.3輸出電路長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)平波，從而得到穩(wěn)定的電壓輸出。C與R組成吸收電路，以吸收輸出整理二極管通斷和所接67次級(jí)線圈產(chǎn)生的浪涌電流。R為假負(fù)載電阻，使開(kāi)關(guān)電源可空載運(yùn)行。84.2軟開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)對(duì)于開(kāi)關(guān)電源大家并不陌生,電視、電腦中使用的都是開(kāi)關(guān)電源,只是以往在電影行業(yè)中用得較少,電影從業(yè)人員因而可能接觸較少。以前的開(kāi)關(guān)電源大多數(shù)采用脈寬調(diào)制技術(shù)H關(guān)”功率變換技術(shù),功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí),開(kāi)關(guān)上的電壓和電流不等于零,因此,功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷都會(huì)有較大的功率損耗。而且,開(kāi)關(guān)頻率越高,開(kāi)關(guān)損耗越大,變換器效率大為降低。提高開(kāi)關(guān)頻率是現(xiàn)代開(kāi)關(guān)變換技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。開(kāi)關(guān)變換器的高頻化可以使變換器的體積、重量大為減小,從而提高開(kāi)關(guān)變換器的功率密度,提高設(shè)備的集成化程度。此外,提高開(kāi)關(guān)頻率也有利于降低開(kāi)關(guān)電源的音頻噪聲和改善動(dòng)態(tài)效應(yīng)。同時(shí)“硬開(kāi)關(guān)”電源產(chǎn)生的電磁干擾較大,所以對(duì)解碼器、功放干擾大,可靠性也不高,不適合用于電影行業(yè)。我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn),合上電閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花,斷開(kāi)電路時(shí)也會(huì)產(chǎn)生火花,通常斷開(kāi)電路所需時(shí)間比接通時(shí)要長(zhǎng),產(chǎn)生的火花要大,我們稱之為拉閘電弧。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象電流時(shí)便會(huì)存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量,斷開(kāi)電路時(shí)電感阻礙電流的變化,產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓,通過(guò)電火花,電弧把磁場(chǎng)能量釋放掉。這部分能量是白白消耗掉的,稱之為開(kāi)關(guān)損耗,而且會(huì)使閘刀發(fā)熱,燒蝕,因此頻繁開(kāi)關(guān)會(huì)導(dǎo)致閘刀損壞。如果我們能在交流電壓過(guò)零時(shí)合閘,在接通電路瞬間電流為零,就不會(huì)有火花產(chǎn)生;同理在電流過(guò)零時(shí)拉閘,斷開(kāi)電路瞬間寄電感儲(chǔ)能為零,也不會(huì)產(chǎn)生拉閘電弧。這樣,開(kāi)關(guān)損耗為零,閘刀也就不會(huì)發(fā)熱燒蝕,工作很安全,長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)這就是軟開(kāi)關(guān)的最原始概念。當(dāng)然開(kāi)關(guān)電源不是閘刀,它是通過(guò)改變通斷時(shí)間來(lái)調(diào)控輸出電壓的。其中通斷一次的能量損耗乘以開(kāi)關(guān)工作頻率即為開(kāi)關(guān)損耗,為了減小體積和重量,頻率越高越好。但是頻率升高開(kāi)關(guān)損耗隨之變大,電磁干擾變大。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在這種要求下應(yīng)運(yùn)而生,使開(kāi)關(guān)電源能夠在高頻下高效率地運(yùn)行。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是應(yīng)用諧振原理,使開(kāi)關(guān)變換器的開(kāi)關(guān)器件中電流或電壓按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化,當(dāng)開(kāi)關(guān)管電流自然過(guò)零時(shí),使開(kāi)關(guān)管關(guān)斷;開(kāi)關(guān)管電壓自然過(guò)零時(shí),使開(kāi)管導(dǎo)通,從而使開(kāi)關(guān)管關(guān)斷和導(dǎo)通損耗為零,實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源高頻化的設(shè)計(jì),提高了電源效率,溫升亦低,工作可軟開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)通或關(guān)斷的過(guò)程中,或是加于其上的電壓為零,即零電壓開(kāi)關(guān),或是通過(guò)開(kāi)關(guān)器件的電流為零,即零電流開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)方式顯著地減小了開(kāi)關(guān)過(guò)程中激起的振蕩,可以大幅度地提高開(kāi)關(guān)頻率,為開(kāi)關(guān)電源小型化、高效率。零電流開(kāi)關(guān)脈沖調(diào)寬變換器、零電壓轉(zhuǎn)換脈沖調(diào)寬變換器、零電流轉(zhuǎn)換脈沖調(diào)寬變換器、移相控制零電壓轉(zhuǎn)換全橋直流/直流變換器、移相控制零電流轉(zhuǎn)換全橋直流/直流變換器及鉗位吸收技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)電源。r1r2r振電容。假定各元件都是理想的L》L,則濾波環(huán)節(jié)及負(fù)載可看成恒流源I。電路的工作r1r20過(guò)程可分成四個(gè)階段來(lái)分析。長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)四個(gè)階段分別是電感充電階段、諧振階段、電容階段和續(xù)流階段，如圖4-6所示。tt感充電階段(t0，t1)在這一階段內(nèi)續(xù)流二極管導(dǎo)通，諧振電感L。內(nèi)電流線性增加。此階段內(nèi)的狀態(tài)方程為：|i(|i(t)=int〈LnL2N(14)|Vc(t)0rti升到負(fù)載電流I0，S1導(dǎo)通，VD截止，電流i(t)一I0對(duì)C充電，iLr2Lr2rLr2和C進(jìn)入諧振階段。滿足如下方程：r(|i(t)=I+Uinsino(t-t)〈Lnr202NZ1(15)容放電階段(t2，t3)在t2時(shí)刻Sr關(guān)斷，C通過(guò)輸出回路以電流I0線性放電，直到電壓降為零。此階段的諧振rIV(t)=V(t)-0(t-t)ICrCr2C2r長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)此階段電路通過(guò)續(xù)流二級(jí)管續(xù)流。Lr2r1Ilr2I0Ilr1I0Vcrt0t1t2t3t4(b)由上述工作原理的分析可以得出零電流準(zhǔn)諧振變換器輸出電壓穩(wěn)態(tài)關(guān)系式為：U=U(T／2＋T＋T)f／2N(17)inddds1式中U，U是變壓器的輸出、輸入電壓,T，T，T是各階段的持續(xù)時(shí)間,f是開(kāi)0ind1d2d3s1關(guān)頻率,N是高頻變壓器變比。當(dāng)電路參數(shù)確定后，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間就確定了，因此，零電流準(zhǔn)諧振變換器是恒導(dǎo)通時(shí)間控制的，輸出電壓與開(kāi)關(guān)頻率成正比。從圖4-7可以看出，在諧振階段中，諧掇電感與電容發(fā)生諧振，使流過(guò)電感L和L。關(guān)電壓沒(méi)有重疊部分，從而實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)。4.3控制電路的設(shè)計(jì)作為開(kāi)關(guān)電源的核心，控制電路要實(shí)現(xiàn)以下功能：通過(guò)對(duì)逆變橋的控制，實(shí)現(xiàn)能量的傳長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)防止直通；電路要閉環(huán)控制，輸入與輸出要隔離，不能將強(qiáng)電帶入控制電路；尤其高電壓數(shù)值的獲取；輸出值設(shè)定；電路的過(guò)流保護(hù)。并將電源的輸出值轉(zhuǎn)換為電路所需的控制信號(hào)形式，輸出各開(kāi)關(guān)管所需的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完綜合各方面要求和信息，設(shè)計(jì)中驅(qū)動(dòng)變壓器將控制序列信號(hào)和功率變換器隔離；控制電壓輸入確定輸出電壓值。UC3867是Unitrode公司生產(chǎn)的零電流準(zhǔn)諧振控制芯片。其主要特點(diǎn)是過(guò)零終止單穩(wěn)脈單穩(wěn)單穩(wěn)態(tài)NI2INV3UVLO振頻率，頻率范圍可達(dá)10kHz-1MHz，具有1A的驅(qū)動(dòng)電流，欠壓封鎖等功能。它的最高、最C的壓控振蕩器(VCO)的輸出頻率。當(dāng)輸出電壓變大時(shí)。VCO輸出脈沖的頻率升高，反之則降流準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)電源的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)是零電流檢測(cè)環(huán)節(jié)，電路中用電流互感器實(shí)現(xiàn)。主電路沖起到保護(hù)主電路的作用。目前使用零電流開(kāi)關(guān)工作方式的電源很多，其中MC340066就是一個(gè)很不錯(cuò)的零電流控制芯片，但是最近傳來(lái)MC340066停產(chǎn)的消息,為了尋求一個(gè)替代品,筆者選用了另外一種芯片UC3867,通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用對(duì)芯片有了一定的認(rèn)識(shí)?；鶞?zhǔn)15V5VSoft-Ref16E/AOut4OutOutCvco8rrGndRC9長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)(2)輸出為一對(duì)可驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的反相蹋騰柱結(jié)構(gòu)，輸出峰值電流達(dá)1A。產(chǎn)生后．具有可編程延時(shí)再次啟動(dòng)功能。部分電路、欠壓鎖定與軟啟動(dòng)部分電路和邏輯驅(qū)動(dòng)電路，下文將逐一解析各部分電路的組成4.3.2誤差放大及電壓控制振蕩器NNI+INVE/AOutIminIrange5V3V/2V5VSVth2Vth1oRminCR長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)F=minR(18)min當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，電流Irange通過(guò)電阻Range，電流Imin通過(guò)電阻Rmin，同時(shí)向振蕩器供電，產(chǎn)生最離振蕩頻率Fmax容C放電電路與充電電源分開(kāi)，設(shè)引腳7，引腳7。9919919C的放電時(shí)間，也改變了死區(qū)時(shí)間。而C的充電電流99則是由R規(guī)定的電流源決定的。3腳專為外同步用，18求應(yīng)比振蕩器的固有頻率低些。4.3.3單穩(wěn)態(tài)部分電路RCZERO路部分，有3個(gè)比較器電路1個(gè)比較器的門限為0.5V，另外2V=V=外圍電阻、電容Rc和內(nèi)部三極管構(gòu)成1個(gè)Rc振蕩器，該振蕩器受CLOCK信號(hào)控制．形成1個(gè)振蕩器。當(dāng)Clock為l時(shí)，三極管導(dǎo)通，電容放電，輸出OneShot為低電平。當(dāng)Clock為0時(shí)，電平，sR觸發(fā)器被觸發(fā)置0，輸出OneShot的脈寬由定時(shí)最小脈寬T決定：PW(MIN)T=0.3RC(22)PW(MIN)1)當(dāng)Zero端輸入信號(hào)脈寬<定時(shí)最小脈寬T時(shí)，只有當(dāng)RC端充電超過(guò)Vth1的1．4vPW(MIN)長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)電平，sR觸發(fā)器才被觸發(fā)置0，輸出OneShot的脈寬由定時(shí)最小脈寬T決定。PW(MIN)2)當(dāng)定時(shí)最小脈寬T<Zero端輸入信號(hào)脈寬<定時(shí)最大脈T時(shí)，只有當(dāng)ZeroPW(MIN)PW(MIN)端輸入信號(hào)由高至低于0．5V時(shí)，SR觸發(fā)器才被觸發(fā)置0,輸出OneShot的脈寬由Zero端輸人信3)當(dāng)Zero端輸入信號(hào)脈寬>定時(shí)最大脈寬T時(shí)，只有當(dāng)Rc端充電超過(guò)vtn的3．2V電PW(MIN)平，sR觸發(fā)器才被觸發(fā)置0，輸出OneShot的脈寬由定時(shí)最大脈寬T決定：PW(MAX)T=1.2RC(23)PW(MAX)4.3.4欠壓鎖定與軟啟動(dòng)部分電路欠壓鎖定電路包括2部分：電源Vcc檢測(cè)電路和5v基準(zhǔn)發(fā)生器，見(jiàn)圖4-12所示。5VOn/off5V5V發(fā)生器VthUVLO輸出Vth故障輸出端PwrGndFPwrGndFaultSS啟動(dòng)啟動(dòng)故4V啟4V0.2VRR5VoffV當(dāng)Vcc電壓商于Vec—on門限，則UVLO信號(hào)置0，5V電壓發(fā)生器工作，有驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生：當(dāng)Vcc電壓低于Vce—off門限，則UVLO信號(hào)置1，5V電壓發(fā)生器關(guān)閉，無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生；同時(shí)鎖定故障鎖存器和延時(shí)鎖存器，啟動(dòng)20uARestartDelay電流源，給Soft—Ref端放電：若5v電壓發(fā)生器有問(wèn)題，輸出電壓低于4．9V，則UVLO信號(hào)置1，無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)Fault端的故障電平低于3v門限時(shí)，故障鎖存器輸出Q端置0，即Fault置0，有輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生；當(dāng)Fault端的故TT障電平超過(guò)3v門限時(shí)．故障錟存器輸出口端置1．即Fault置1．關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；同時(shí)延時(shí)鎖存器也被觸發(fā)，其Q端置1，啟動(dòng)20uARestartDelay電流源，給Soft—Ref端放電，直至Soft—Ref端電平低于0．2V，故障鎖存器和延時(shí)鎖存器被復(fù)位，故障鎖存器輸出0端置o，端電平達(dá)到系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓4V；這時(shí)若Fault端仍有高于3v的高電平存在，F(xiàn)ault仍為1，無(wú)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)延時(shí)鎖存器將再被觸發(fā)，再啟動(dòng)20uARestartDelay電流源，再給Solt-Ref端放電。之后再充電，這種連續(xù)型故障的延時(shí)再啟動(dòng)時(shí)間Trestart：T=C190(k)(24)不是從5v開(kāi)始，因此單次故障的延時(shí)再啟動(dòng)時(shí)間TT=C190(k)=C240(k)(25)restart4srsr若想減短故障延時(shí)再啟動(dòng)時(shí)間可在旁路電容兩端并聯(lián)1個(gè)≥20KQ的電阻，即可將故障延時(shí)再啟動(dòng)時(shí)間限制在近似3倍的T。VVCCOUTOUTAOUTBUVLOPwrGnd4.3.5邏輯驅(qū)動(dòng)電路圖4-14為UC3867邏輯驅(qū)動(dòng)電路，從圖4-13可見(jiàn)，輸出驅(qū)動(dòng)為一對(duì)反相的圖騰柱結(jié)構(gòu)，騰柱結(jié)構(gòu)的前級(jí)是OneShot信號(hào)和UVLO、FaultLatch信號(hào)構(gòu)成的門電路。當(dāng)UVLO、FauitLatch信號(hào)都置0時(shí)，即無(wú)UVLO故障和FauIt故障時(shí)，在OutA和OutB端產(chǎn)生1A峰值電流的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)當(dāng)UVLO、FaultLatch信號(hào)有1個(gè)置l時(shí)，即有UVLO故障或者Fault故障時(shí)，在OutA和OutB端長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)4.4交流濾波整流輸入的設(shè)計(jì)EMI濾波器由電感與電容組成的低通濾波器構(gòu)成，安裝在電力線與開(kāi)關(guān)電源之間，對(duì)頻4-16中，C為差模濾波電容，C為共模濾波器電容；L為共模扼流圈，L為獨(dú)立電感。1212要使EMI濾波器有良好的工作特性，元件在選材時(shí)有很多需要注意的地方。差模濾波電容(C)1通常選取金屬膜電容，金屬膜電容具有較大的電容值，自諧振頻率