資料下載地址:UC3842/UC3843反激教程教學開關電源 反激設計步驟,每一關鍵元器件計算
1、原理圖
2、PCB圖
?3、變壓器設計資料
4、開關電源設計資料
?
5、主要元器件說明書
6、系統整體資料
7、說明文檔
7.1、電源設計概述
- 電源規格:設計一款 220VAC 輸入,12V/6A 直流輸出的隔離式反激開關電源,輸出功率約 72W。
- 重要提示:制作前需通讀文檔,220V 交流輸入的開關電源在不懂原理時制作存在危險,還需查看《變壓器安裝示意圖》。
- 所需工具:萬用表、電烙鐵、斜口鉗、尖嘴鉗等。
7.2、PWM 控制技術
- 基本原理:PWM(脈沖寬度調制)通過調制脈沖寬度等效獲得所需波形,其基本原理是沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在慣性環節上效果基本相同。
- 面積等效原理:形狀不同但沖量相同的窄脈沖加在 RL 電路上,輸出電流在低頻段特性接近,高頻段略有差異。
- 應用示例:SPWM 用一系列等幅不等寬脈沖代替正弦波,通過改變脈沖寬度改變等效輸出正弦波幅值。
7.3、反激式開關電源主回路
- 電路結構:反激式開關電源基本電路由輸入直流電壓、變壓器、開關管、整流二極管和濾波電容等組成,變壓器起儲能和變壓作用。
- 工作方式:包括連續模式 (CCM)、斷續模式 (DCM) 及臨界模式 (BCM),斷續模式下功率管零電流開通,開通損耗小,但峰值電流較大。
- 優缺點
- 優點:輸入輸出隔離,安全性好;通過改變占空比和變壓器變比易實現寬范圍輸入;電路簡單,可靠性高,成本低。
- 限制:輸出功率低,一般幾十瓦到百來瓦;占空比通常不超過 45%,否則開關管耐壓要求過高。
- 拓撲對比
| 電路 | 優點 | 缺點 | 功率范圍 | 應用領域 |
|----|----|----|----|----|
| 正激 | 電路較簡單,成本低,可靠性高,驅動電路簡單 | 變壓器單向勵磁,利用率低 | 幾百瓦 - 幾千瓦 | 各種中、小功率電源 |
| 反激 | 電路非常簡單,成本很低、可靠性高、驅動電路簡單 | 難以達到較大的功率,變壓器單向勵磁,利用率低 | 幾瓦 - 幾百瓦 | 小功率電子設備,計算機設備,消費電子設備 |
| 全橋 | 變壓器雙向勵磁,容易達到大功率 | 結構復雜,成本高,有直通問題,可靠性低,需要復雜的多組隔離驅動電路 | 幾百瓦 - 幾百千瓦 | 大功率工業用電源、焊接電源、電解電源 |
| 半橋 | 變壓器雙向勵磁,沒有變壓器偏磁問題,開關較少,成本低 | 有直通問題,可靠性低,需要復雜的隔離驅動電路 | 幾百瓦 - 幾千瓦 | 各種工業電源、計算機電源等 |
| 推挽 | 變壓器雙向勵磁,變壓器一次電流回路中只有一個開關,通態損耗較小,驅動簡單 | 有偏磁問題 | 幾百瓦 - 幾千瓦 | 低輸入電壓的電源 |
7.4、PWM 控制芯片 UC3843AN
- 選型原因:常用的開關電源控制芯片,方案成熟可靠,8 腳 DIP 封裝,外圍元件少。
- 型號對比
| 型號 | 啟動電壓 | 最大占空比 | 最大工作電壓 |
|----|----|----|----|
|uc3842|16V|95%|36V|
|uc3843|9V|95%|36V|
|uc3844|16V|50%|36V|
|uc3845|9V|50%|36V| - 引腳功能:包括誤差放大器輸出、電壓反饋輸入、電流取樣輸入、定時電阻電容連接、開關信號輸出等。
7.5、電路設計細節
- 輸入部分
- 保險絲與熱敏電阻:保險絲選用 250V~3A 延遲型,熱敏電阻 NTC 抑制開機浪涌電流。
- EMI 濾波器:由 X 安規電容和共模電感組成 CLC 濾波電路,抑制電磁干擾。
- 整流濾波電路:采用 GBU808 整流橋和 120uF/450V 電解電容,輸入電容通過計算確定。
- 芯片供電:上電時通過電阻串聯充電,主變換電路工作后由輔助繞組供電,電阻取值在 10K~458K 之間,本次設計選 120K。
- 定時電阻和電容:Rt=5.6K,Ct=4.7nF,開關頻率約 65kHz。
- 開關管選型及驅動:開關管選 10N60,額定電流 10A,耐壓 600V,柵極電阻 22 歐,用于抑制高頻振蕩。
- 緩沖電路:RCD 緩沖電路吸收 MOS 管關斷后漏感能量,防止 MOS 管擊穿。
- 輸出側:輸出濾波電容 1330uF,并聯 10K 假負載電阻,輸出二極管選 MBR20100CT,耐壓 100V,最大電流 20A。
- 電壓反饋電路:采用 TL431 和 PC817,實現對輸出電壓的反饋控制,確保穩壓。
7.6、開關變壓器設計
- 設計步驟:確定輸入電壓、計算反射電壓、原邊峰值電流、選擇磁芯材料和型號、計算原邊匝數、匝數比、副邊匝數等。
- 關鍵參數:原邊匝數 86 匝,副邊 7 匝,輔助繞組 9 匝,氣隙 0.94mm,原邊感量 844μH。
- 繞制方法:采用 1/2 原邊 + 輔助繞組 + 副邊 + 1/2 原邊 + 風扇繞組的繞法,要求漏感不大于 5%,各繞組間有耐壓要求。
7.7、電源調試
- 上電前測試:檢查整流回路、芯片輸出、反饋回路是否正常。
- 通電檢查:電路工作時 LED 燈亮,確認電路正常工作。