基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真
华南理工大学电力学院冯自成
摘要：反激式开关电源由于纹波小、体积小、效率高等诸多优点占据着小功率开关电源的大部分市场。本文基于UC3842芯片设计了一款反激式开关电源，详细分析了主电路的工作原理、控制电路的设计以及保护电路的设计等，最后在开关电源仿真软件saber中搭建了仿真模型，验证了设计的正确性。
关键词：反激；开关电源；UC3842；反馈电路
ABSTRACT:Flyback switching power source occupies most of the market of low switching power source due to the small ripple,small size,high efficiency advantages.This paper designs a flyback circuit based on the UC3842chip,detailedly describes the working principle of the main circuit,the design of the control circuit and protection circuit.Finally a simulation model was built in saber software to verify the correctness of the design.
KEYWORDS：flyback；switching source；UC3842；feedback
0引言
随着开关电源技术的飞速发展，近年来开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展,高效率的开关电源得到越来越多的重视[1]。单端反激式变换器因其电路简单可以高效提供直流输出等许多优点,特别适合用于小功率的开关电源的设计。开关电源的控制可以分为电压型控制和电流型控制，相比单闭环控制的电压型控制，双闭环电流控制具有不可比拟的优点，因此被广泛采用[2]。
本文采用电流型脉宽控制芯片UC3842设计了一款开关电源。UC3842是Unitorde公司（后被TI收购）生产的一种开关电源芯片，在工业生产中被广泛采用。它采用双闭环控制，不但可以使输出端电压保持稳定，而且可以防止原边电流过高，除此之外还集成了内部欠压锁定电路、过压保护电路，输出频率可以根据应用的需要进行调节，可以应用于500KHz频率以下的小功率开关电源中，设计人员只需要提供很少的外接电路就可以完成电路设计[3]。
1反激电路的工作原理
开关变换器是指利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一种形态的主电路[4].反激式开关电源是开关变换器的一种，其主电路如图1所示。由于变压器同名端在一侧，故输出电压上负下正。当驱动信号为高电平时，开关管导通，电压源给原边电感充电，电感电流线性上升，直到开关管关断时刻，原边电流达到最大值。开关管导通期间，由于二极管承受反向电压，副边没有电流通过。当驱动信号为低电平时，开关管关断，副边二极管承受正向电压开始导通，
给电容充电，同时电容通过电阻放电。电容电压为上负下正。开关管导通时，原边电流
1
p p V t I L
i =+其中，p i 为原边电流，V 为原边电压，p L 为原边电感，1I 为原边初始电流。当开关管关断时，原边电流达到最大值max 1p p V DT I I L =
+，其中D 为占空比，T
为开关周期。
开关管关断时，储存在变压器原边的能量通过副边负载释放，副边电流线性下降：max p o p s s
s N V t i I N L =-其中，s i 为副边电流瞬时值，p N 为变压器原边匝数，s N 为变压器副边匝数，o V 为输出电压，s L 为副边电感。
图1反激电路原理图
反激式变换器有两种工作模式，一种为连续工作模式，一种为非连续工作模式。在下一个周期的驱动信号来临前，变压器副边电感中的电流已经降低为0，这种工作模式成为电流非连续工作模式。如果在下一个周期的驱动信号来临前，变压器副边电感中的电流没有降低为0，此种工作模式成为电流断续模式。处于连续模式和断续模式之间的是临界模式，此种状态下，当下一个周期信号来临时，电感电流刚好减少为0.为了避免变压器磁芯饱和，通常设计变压器工作在非连续工作模式。
反激式变换器主要有以下特点[5]
：
（1）高频变压器一次绕组的同名端与二次绕组的同名端极性相反，一次绕组
非同名端和开关管的驱动端共地，一次绕组的同名端接电压源的正端。
（2）高频变压器相当于一个储能电感，在开关管导通时变压器储存能量，在开关管截止时，将能量传给二次侧。
（3）可在连续模式下或非连续模式下工作。
（4）可以构成直流输入端的变换器，也可以构成交流输入的AC/DC变换器。
（5）输出电压低于或高于输入电压取决于高频变压器的匝数比。
（6）增加二次绕组和相关电路可以获得多路输出。
（7）反激式变换器一般不需要在输出整流二极管与滤波电容之间串联低频滤波电感。
2UC3842的工作原理
UC3842是一种高性能、单端输出、频率可调的电流型PWM调制器，最大的优点是外接元件少、外围线路简易、价格低，广泛应用于工业产品中的开关电源。UC3842主要特点有：①振荡器的频率控制较精确，可微调；②电流工作模式频率可达500KHz；③自动前馈补偿功能；④闭锁PWM，逐周电流限制；⑤内置参考源，可欠压锁定；⑥大电流图腾柱输出，最大可达1A；⑦带滞后的欠压锁定；
⑧启动、工作电流门槛较低。
UC3842内部原理图如图2所示
图2UC3842内部原理图
由图示可以看出，UC3842一共有8个引脚，其各个引脚的功能分别为：
①脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；
②脚是反馈电压输入端，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，从而控制脉冲宽度；
③脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V 时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；
④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.72/(R T ×C T )；
⑤脚为公共地端；
⑥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±1A ；
⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；⑧脚为5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。
UC3842内部存在两个控制环路，一个采样电压反馈给误差放大器，跟基准电压2.5V 比较产生误差放大电压信号，一个是变压器初级电流在采样电阻s R 上产生的采样电压，与误差放大器的输出电压比较产生调制PWM 的脉冲信号，由于误差信号实际控制原边峰值电流的大小，故UC3842为电流型PWM 调制器[6].
图3UC3842工作时序图
图3是UC3842工作时的时序图。T R 、T C 产生的充放电波形经过振荡器整形后变成方波信号，充电时振荡器输出低电平，放电时为高电平。
在T C 充电过程中，RS 触发器置位脚S=“0”，若采样电阻Rs 上的电压低于输出绕组反馈补偿输出电压(经过误差放大器)，使RS 触发器复位脚R=“0”，此时Q -
输出低电平“0”，UC3842输出高电平Q1导通；当采样电阻电压高于反馈补偿输出电压时，RS 触发器复位R=“1”，此时触发器翻转，Q -输出高电平“1”经过或门后，UC3842输出低电平，Q1截止。截止后采样电阻电压低于输出绕组反馈补偿输出电压，RS 触发器复位R=“0”，此时触发器处于输出保持状态，Q1仍旧截止。
当T C 开始放电时，RS 触发器置位脚S=“1”，此时触发器置位，则Q -输出低电平“0”，但是经过或门后，或门输出为“1”，此时Q1仍旧截止。
当下一个充电状态开始时，RS 触发器置位脚S=“0”，R 此时也为“0”，触发器保持输出状态，Q -
输出低电平“0”，此时经过或门后，Q1开始导通。
通过以上UC3842的正常工作状态的描述，可以看出，电流采样电阻电压和输出绕组反馈电压共同决定了Q1开关状态[7]。3电路参数设计
电路参数的设计对于电路能否正常工作至关重要。如果电路参数设计得不合适，电路将不能工作或者工作在故障状态。因此电路参数的设计是任何电路设计的重中之重，也是本文设计的重中之重。本文设计了一个DC-DC 式开关电源，其指标如下：
输入：85-265V 交流电压
输出：12V，2A
开关频率：50KHz
电源效率：70%
最大占空比：0.4
3.1整流电路的设计
开关电源的输入是市电，需要通过滤波以及整流环节得到直流电压作为反激式电源的输入。图4所示整流电路原理图。220V 交流电通过桥式整流电路的整流以及电容C1的滤波得到约310V 的直流电。
图4整流电路原理图
实际电路运行过程中，由于各种原因会产生电磁干扰，因此需要在市电和整流桥之间添加双向滤波电路，在避免电网对电源造成的同时也避免了电源对电网造成的干扰。图5所示为电磁干扰滤波电路原理图，其中C 1、C 2用来抑制差模干
扰，L、C 3、C 4用来抑制共模干扰，具体的选取规则可以参考表1进行.
图5电磁干扰滤波电路
表1电感量与额定电流的关系
额定电流/A136101215电感量/mH8-232-40.4-0.80.2-0.30.1-0.150.0-0.08由于仿真电路中模型比较理想化，不存在共模干扰和差模干扰，故在仿真模型搭建过程中省略了电磁干扰滤波电路。
3.2启动电路的设计
本文设计了供电绕组给UC3842供电，但是在电路达到稳态以前，供电绕组无法给芯片供电，因此需要设计启动电路。常规的做法是采用阻容串联电路提供启动电压，等到电路达到稳态后，由供电绕组供电。
图4为阻容供电电路。由图4可知，电源通过r1对电容c2充电，当电容电压到达16V以后，芯片启动。此后由于电阻r1提供的电流不足以使芯片正常工作，电容c2上电压下降到14V，即供电绕组电压，芯片由供电绕组供电。为了使电路正常工作，当电容电压达到16V以后，充电电流必须大于启动电流且小于UC3842的工作电流，
图6启动电路原理图
即：
1
16
st work
V
I I
r
-
≤≤
当电阻不满足上述条件时，芯片可能无法启动或者电容电压持续上升导器件
损坏。
3.3变压器设计
变压器承担着能量传递、电压调整、隔离绝缘三大重任，因此变压器的设计是主电路设计的重中之重，变压器设计的好坏决定了电路工作的性能好坏。本文设计的变压器工作频率为50KHz，输入直流电压为120-375V，输出为12V、2A。由于电流连续模式容易导致磁芯饱和，因此本文设计的变压器工作在电流断续状态。
首先确定电路的输出功率,设供电绕组的电压为14V，电流为50mA,则有：
O P =12?2W+14?0.05W=24.7W 输入功率：
24.735.290.7
o in P W W P η===根据变压器的工作功率可以选择相应的变压器磁芯，查表可知应选择EE28作为变压器的磁芯，其截面积e A =772mm ，窗口面积282.6w mm A =。
当输入电压最小时，占空比最大，输入电流平均值最大。因此，变压器的最大输入平均电流：
max min
35.290.2941120in in in P A A I U ===原边电流最大值，即电流变化值：
max max
220.2941 1.47050.4in I I A A D ??===根据原边电流最大值可以选择限流电阻，当UC3842芯片3脚电压超过1V 的时候，芯片将会输出低电平管段开关管，因此：
11110.681.4705
r I ==Ω=Ω?由于电路中存在谐波污染，需要加阻容滤波电路滤除谐波，根据UC3842手册可取滤波电阻1k，滤波电容470p。开关管导通时，有：
min p
in di U L dt
=因此原边电感：max min 41200.4 6.53101.470550000
in p s U D H H L I f -?=
==???原边匝数：
46
6.5310 1.4705620.27710p p e I L N B A --???===???（匝）反射电压：
max min max 1200.480110.4
in OR U D V V V D ?===--根据反射电压与原边副边匝数比的关系，可得：
80 6.151121
P OR s O N V N V ===++故副边匝数：
6210.08106.15
s N =
=≈供电绕组匝数：1411011.5312121power N +=
?=≈+原边电流有效值：
0.41.47050.5433
prms D I A A I =?=?=取电流密度24/J A mm =，则有
2
4prms
d J I π=440.540.413.144
prms I d mm mm J π?=
==?50KHz 下集肤深度为：7676=0.3450000
m mm f λ==由于2d λ<，故可以选用线径为0.41mm 的漆包线绕制变压器原边。
同理可得副边绕组线径为1.13mm，大于2λ，需要采用多匝导线绕制，可采用3股0.65mm 漆包线并绕；供电绕组可以采用0.15mm 漆包线绕制。
变压器的窗口利用率一般为0.2-0.4，本文中
620.131030.33120.0180.2282.6
w K ?+??+?==满足条件。
反激电路工作时，变压器的磁复位完全靠其自然复位。设计时为防止变压器在工作时饱和，一般情况下都会在磁芯内增加气隙，将磁芯的磁滞回线横向拉长，
使其不容易饱和。气隙长度由下式给出：
20
427
262 6.53410 1.4705100.58770.210p g e
L I m mm l B A μπ---?????===???3.4UC3842外围电路设计图7UC3842外围电路
图7所示为UC3842芯片的外围电路。为使电路工作在预定的工作状态，需要设置芯片的外部元件参数。本次设计的反激式开关电源工作在50KHz,根据芯片的数据手册可知，芯片的工作频率：
1.72
7*6
f r c =故本文选择r7=10k,c6=3.3n,电路工作在52.1KHz 情况下，非常接近预定频率。芯片的1、2脚之间需要接阻容并联电路进行环路补偿，可根据数据手册选择电阻150k，电容100p.2脚需要接反馈电压，选择47k 和10k 电阻串联分压，进而提供反馈电压。电阻的选择不宜过大也不宜过小。电阻过大，由于芯片分流的作用将导致反馈电压不准确；电阻太小将增大损耗，降低电路的效率。6脚串联一个20Ω左右的电阻驱动开关管。
3.5输出电路的设计
图8输出电路原理图
本文设计的电路输出为12V、2A，由变压器经二极管对电容充电得到。电容容值越大，输出电压纹波越小。根据反激式电路的工作原理，可以知道：
max C U I T
D ?=故：max I T D C U
=?设定电压纹波系数，根据上式就可以求得滤波电容的数值，假设纹波系数为
1%，即121%0.12U ?=?=，则有5
520.421013.3133100.12
C F F uF --???==?=。实际应用中可以取更大的电容以降低电压纹波，本文选用220uF 的电容进行仿真与试验。
图9供电回路
图9所示为供电回路电路图，它是输出电路的一部分，供电电压设计为14V ，输出电压经二极管给分压电容充电。当RC 启动电路中电容电压低于14V 时，供电绕组对电容充电，使其保持恒定。当电容电压高于14V 时，由于二极管承受反压，充电回路断开，仅仅有分压电容供电。
3.6保护电路的设计
在开关电源中，由于变压器的漏感、布线的引线电感的存在，开关管在关断瞬间会产生很大的电压尖峰脉冲。快速恢复输出整流二极管因为有存储效应，反
2019年反激式开关电源设计大全
前言 对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它 的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消 副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负 载运行时，该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水 泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整 个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电 流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分 量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝 数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很 小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步：第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来； 第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。
可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压 器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没 有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向 磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁 感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动 势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开 关管上，开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下， 首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源 变压器设计的思考二中讨论。 反激式开关电源设计的思考二---气隙的作用 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁 芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢? 由全电流定律可知:
UC3842/UC3843隔离单端反激式开关电源电路图 开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。 电流型PWM集成控制器已经产品化，极大推动了小功率开关电源的发展和应用，电流型PWM控制小功率电源已经取代电压型PWM控制小功率电源。Unitrode 公司推出的UC3842系列控制芯片是电流型PWM控制器的典型代表。 DC/DC转换器 转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其有5种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。下面重点分析隔离式单端反激转换电路，电路结构图如图1所示。 图1 电路结构图 电路工作过程如下：当M1导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当M1截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R上也有电流I 流过。M1导通与截止的等效拓扑如图2所示。
图2 M1导通与截止的等效拓扑 电流型PWM与电压型PWM比较，电流型PWM控制在保留了输出电压反馈控制外，又增加了一个电感电流反馈环节，并以此电流反馈作为PWM所必须的斜坡函数。 下面分析理想空载下电流型PWM电路的工作情况(不考虑互感)。电路如图3所示。设V导通，则有 L·diL/dt = ui (1) iL以斜率ui/L线性增长，L为T1原边电感。经无感电阻R1采样Ud=R1·iL送到脉宽比较器A2与Ue比较，当Ud>Ue，A2输出高电平，送到RS锁存器的复位端，此时或非门的两个输入中必有一个高电平，经过或非门输出低电平关断功率开关管V。当时钟输出为高电平时，或非门输出始终为低电平，封锁PWM，这段时间由时钟振荡器OSC输出脉冲宽度决定，即PWM 信号的死区时间。在振荡器输出脉冲下降同时，或非门两输入均为低电平，经或非门输出为高电平，V导通。 图3 理想空载下电流型PWM电路 简言之，PWM信号的上升沿由振荡器下降沿决定，而PWM的下降沿由电感电流限值信号和误差信号Ue共同决定，最大脉宽的下降沿受振荡器上升沿控制。图4为其工作时序图。
UC3842组成的开关电源维修经验 UC3842芯片作为小功率开关电源的PWM脉宽调制芯片，在进行开关电源维修过程中，经常会遇到由于故障引起的uc3842/uc3844不能正常工作，现将电源不能起振或轻微起振（测量输出端电压低），但没有正常工作（表现为8Pin无5V）可能的原因作如下总结： 1、首先检查7Pin所连接的电解电容（或者反馈线圈所连接的电解电容），查看其容量是否符合要求，如该电容容量明显减小，更换后应该不起振的故障就能恢复；如该电容正常，进行下一步检查。 2、在电路板上单独给uc3842/uc3844的7Pin加16V电压，测量其8Pin是否有5V，如果测量8Pin有5V电压存在，则说明此芯片没有问题；如没有5V电压，须将uc3842/uc3844拆下来单独加电16V至7Pin，测量8Pin是否有5V，如果仍然没有5V，则可证明芯片已经损坏；如果测量8Pin有 5V存在，则应该是与8Pin相连接的外围元器件与地之间有短路存在。此步骤主要是检测c3842/uc3844芯片本身是否损坏，如果芯片没有损坏，基本可以排除故障出在初级部分，可以进行下一步检查。（附：检测uc3842/uc3844芯片损坏与否的另一种方法为：在检测完芯片外围元器件（或更换完外围损坏的元器件）后，先不装电源开关管，加输入电测uc3842/uc3844的7Pin电压，若电压在10—17V间波动，其余各脚分别也有电压波动，则说明电路已起振，uc3842基本正常，若7脚电压低，其余管脚无电压或电压不波动，则uc3842/uc3844已损坏。） 3、检查次级侧，推测应该是次级由于输出过载或短路，导致电流增大，进而反映到初级侧使 uc3842/uc3844芯片的3Pin实现保护，这就需要对次级侧实现过流保护功能的电子元器件进行逐一测量，直至查出故障。 现将uc3842/uc3844芯片正常工作时主要引脚电压列于下面： 1Pin：1.5V 2Pin：2.5V 3Pin：0.005V 6Pin：1.05V 7Pin：14.1V 8Pin：5 V 昨天一同行送来一西门子75KW的驱动板电源，主诉为电源有尖叫声，开关管发烫，而次极电压“正常”。电路板几乎已被同行“通扫”。我接手后初步检测整个电路无大问题，通电后果然听到有尖叫声，不到１分钟开关管散热片就已烫手。 开关电源有尖叫声一般为两种情况：一是开关频率低，二是次极有短路。再次通电测量UC3844“ VCC”“ Vref”等电压正常，断电后手摸变压器无任何温升！ 因变压器无发热现象，排除次极短路情况。而开关频率低的话一般不会引起开关管发热如此之快甚至根本不过热。那么必定是开关管及其外围驱动电路异常引起开关管的损耗增大。换开关管试机，情况依旧。当测量UC3844驱动脚到开关管G极电路时发现22Ω电阻变值。换一新的贴片电阻试机，开关电源工作正常。 回过头来再测量原来的电阻发现阻值已变大为8.45KΩ。当它变值后和开关管G-S极27KΩ的电阻“分压”导致开关管实际驱动电压幅度下降，驱动波形前后沿变形，而这是场效应管所不能容忍的，故而发现强烈**的尖叫声。 该电源板从接手到排除故障费时不过十来分钟，细心的你可知我在其中一共使用了“几板斧”？ 开关电源3842检修流程使用3842的开关电源外围大同小异，检修方法基本一样，以下流程检修的前提：开关管无短路，开关管对地限流保护电阻无开路，在通电时开关管不会马上击穿，切记：先测3842（7）脚的15V供电是否正常：没有电压，就检查启动电阻，或启动电路（部分机型7脚供电使用单独的
反激式开关电源设计的思考一 对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负载运行时，该励磁分量均不变化。 励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整个工作过程中保持恒定。 正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。 反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步： 第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来； 第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。 可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。 磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开关管上，开关管会瞬时损坏。 由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下，首要解决的是磁芯饱和问题。 如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源变压器设计的思考二中讨论。 关键词:开关电源反激式磁芯饱和 反激式开关电源设计的思考二 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢?由全电流定律可知:
反激式开关电源原理 反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源. "反激"(FL Y BACK)的具体所指是当输入为高电平(开关管接通)时输出线路中串联的电感为放电状态,相反当输入为高电平(开关管断开)时输出线路中的串联的电感为充电状态. 与之相对的是"正激"(FORWARD)式开关电源,当输入为高电平(开关管接通)时输出线路中串联的电感为充电状态,相反当输入为高电平(开关管断开)时输出线路中的串联的电感为放电状态,以此驱动负载. 电机配导线（电机一个千瓦大约2A） "1.5加二，2.5加三" "4后加四，6后加六" "25后加五，50后递增减五" "百二导线，配百数" 该口诀是按三相380V交流电动机容量直接选配导线的。"1.5加二"表示1.5mm2的铜芯塑料线，能配3.5kW的及以下的电动机。由于4kW 电动机接近3.5kW的选取用范围，而且该口诀又有一定的余量，所以在速查表中4kW以下的电动机所选导线皆取1.5mm2。"2.5加三"、"4后加四"，表示2.5mm2及4mm2的铜芯塑料线分别能配5.5kW、8kW电动机。"6后加六"，是说从6mm2的开始，能配"加大六"kW的电动机。即6mm2的可配12kW，选相近规格即配1lkW电动机。10mm2可配16kW，选相近规格即配15kW电动机。16mm2可配22kW电动机。这中间还有18.5kW电动机，亦选16mm2的铜芯塑料线。"25后加五"，是说从25mm2开始，加数由六改为五了。即25mm2可配30kW的电动机。35mm2可配40kW，选相近规格即配37kW电动机。"50后递增减五"，是说从50mm2开始，由加大变成减少了，而且是逐级递增减五的。即50mm2可配制45kW电动机(50-5)。70mm2可配60kW(70-10)，选相近规格即配备55kW 电动机。95mm2可配80kW(95-15)，选相近规格即配75kW电动机。"百二导线，配百数"，是说120mm2的铜芯塑料线可配1OOkW电动机，选相规格即90kW 电动机。2．电动机配用导线的对表速查例如一台Y180L-4、22kW电动机，从速查表查得应配BV型16mm2的铜芯塑料线。七、有关使用速查表的几项说明1．表中所列电动机为Y系列380V/50Hz三相异步电动机，对于其它系列电动机，只要额定电压和频率相符，额定电流相接近，也可参考使用。2．选用的BV型铜芯塑料线截面，是以水泥厂供用电距离在200m及以下，年运行时问7000～8000h，以降低线路损耗节电效益显著等条件考虑的。如果供电距离大于200m，则需要按常规的导线选用设计条件(如发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度)，另行设计计算。如果采用BLV型塑料铝芯线，其规格要降一级选用。即2.5mm2铝芯线可代替1.5mm2铜芯线，4mm2铝芯线可代替2.5mm2铜芯线……，其它依此类推。 热继电器配置 一般情况下，可选用两相结构热继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应该选用带断相保护装置的热继电器。 ２、热继电器额定电流选择。
修理3842高压炸机的相关内容 首先介绍各种零件的好坏判断 显示“400--700” 显示“1”
红笔黑笔 第5步是参考，第6步是关键。经几年实践，目前的绝大部分充电器使用的场效应管，都可以用7N80代替。
数据从小变大，最后成为1，并 伴随“滴”声 3842，494，358，324，339，393，817光耦，，，这些在ws-3仪器上检测，很方便，准确。不再叙述。 下面介绍充电器高压炸机故障的修理流程。此流程身经百战，可靠实用。一定要严格遵守，不可打乱先后次序，否则后果自负！！！！！ 1全面检测： 高压直流二极管（4007，5399，5408）或者全桥。 高压大电容，简称“一大电容”，450v68uf。 3842的7脚供电电容，简称“高压小电容”。35v100uf 场效应管（mos管，比如6N60,7N80,10N90,K1358,,,,,,,,） 低压部分的主整流管1660，uf5408，FR307,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 低压部分的主滤波电容，（63v470uf）简称“二大电容”。 低压部分的辅助电源滤波电容，（63v470uf） 输出电流取样电阻（3w0.1欧姆） 光耦（pc817，4n35，，）用ws-3可以快速准确检测。没有ws-3就用二极管档测量光耦低压侧的参数，应该是一个发光二极管的参数。光耦高压侧的参数基本上查不到，但也不能短路 变压器各引脚是否虚焊，或者各绕组开路，（绕组短路故障用普通万用表是没办法的，但可以用ws-3仪器，通过“能量公式”来判断）。 电路板的铜箔（铜皮）是否有断裂（有时候眼睛看不出来，要配合万用表和扭动电路板来检查，或者对焊点进行补焊时，可以观察到，但要有经验才行。 2拆掉损坏的零件，（3842，7n80，以及3w0.5欧姆，10欧姆，1k，等等，具体位置请看原理图红色标注）焊上保险管。（或者串联220v40w灯泡）。
反激式开关电源变压器设计原理 (Flyback Transformer Design Theory) 第一节. 概述. 反激式(Flyback)转换器又称单端反激式或"Buck-Boost"转换器.因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名.离线型反激式转换器原理图如图. 一、反激式转换器的优点有: 1. 电路简单,能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求. 2. 转换效率高,损失小. 3. 变压器匝数比值较小. 4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85~265V间.无需切换而达到稳定输出的要求. 二、反激式转换器的缺点有: 1. 输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用于150W以下. 2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大. 3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于CCM / DCM两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂. 第二节. 工作原理 在图1所示隔离反驰式转换器(The isolated flyback converter)中, 变压器" T "有隔离与扼流之双重作用.因此" T "又称为Transformer- choke.电路的工作原理如下: 当开关晶体管 Tr ton时,变压器初级Np有电流 Ip,并将能量储存于其中(E = LpIp / 2).由于Np与Ns极性相反,此时二极管D反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关Tr off 时,由楞次定律 : (e = -N△Φ/△T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管D正向导通,负载有电流IL流通.反激式转换器之稳态波形如图2. 由图可知,导通时间 ton的大小将决定Ip、Vce的幅值: Vce max = VIN / 1-Dmax VIN: 输入直流电压 ; Dmax : 最大工作周期 Dmax = ton / T 由此可知,想要得到低的集电极电压,必须保持低的Dmax,也就是Dmax＜0.5,在实际应用中通常取Dmax = 0.4,以限制Vcemax ≦ 2.2VIN. 开关管Tr on时的集电极工作电流Ie,也就是原边峰值电流Ip 为: Ic = Ip = IL / n. 因IL = Io,故当Io一定时,匝比 n的大小即决定了Ic 的大小,上式是按功率守恒原则,原副边安匝数相等 NpIp = NsIs而导出. Ip 亦可用下列方法表示: Ic = Ip = 2Po / (η*VIN*Dmax) η: 转换器的效率 公式导出如下: 输出功率 : Po = LIp2η / 2T
星期一, 05/11/2009 - 09:42 —陶显芳 1-7．反激式变压器开关电源 反激式变压器开关电源工作原理比较简单，输出电压控制范围比较大，因此，在一般电器设备中应用最广泛。 1-7-1．反激式变压器开关电源工作原理 所谓反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。 图1-19-a是反激式变压器开关电源的简单工作原理图，图1-19-a中，Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关，C是储能滤波电容，R是负载电阻。图1-19-b是反激式变压器开关电源的电压输出波形。 把图1-19-a与图1-16-a进行比较，如果我们把图1-16-a中开关变压器次级线圈的同名端对调一下，原来变压器输出电压的正、负极性就会完全颠倒过来，图1-19-b所示的电压输出波形基本上就是从图1-16-b的波形颠倒过来的。不过，因为图1-16-b的波形对应的是纯电阻负载，而图1-19-b的负载是一个储能滤波电容和一个电阻并联。由于储能滤波电容的容量很大，其两端电压基本不变，变压器次级线圈输出电压uo相当于被整流二极管和输出电压Uo进行限幅，因此，图1-16-b中输出电压uo的脉冲尖峰完全被削除，被限幅后的剩余电压幅值正好等于输出电压Uo的最大值Up，同时也等于变压器次级线圈输出电压uo的半波平均值Upa。
下面我们来详细分析反激式变压器开关电源的工作过程(参考图1-20)。 图1-19-a中，在控制开关K接通的Ton期间，输入电源Ui对变压器初级线圈N1绕组加电，初级线圈N1绕组有电流i1流过，在N1两端产生自感电动势的同时，在变压器次级线圈N2绕组的两端也同时产生感应电动势，但由于整流二极管的作用，没有产生回路电流。相当于变压器次级线圈开路，变压器次级线圈相当于一个电感。因此，流过变压器初级线圈N1绕组的电流就是变压器的励磁电流，变压器初级线圈N1绕组两端产生自感电动势可由下式表示： e1 = L1di/dt = Ui —— K接通期间(1-98) 或 e1 = N1dф/dt = Ui —— K接通期间(1-99) 上式中，e1为变压器初级线圈N1绕组产生的自感电动势，L1是变压器初级线圈N1绕组的电感，N1为变压器初级线圈N1绕组线圈绕组的匝数，ф为变压器铁心中的磁通。对(1-98)和(1-99)式进行积分，由此可求得： i1 =Ui*t/L1 ＋i(0) —— K接通期间(1-100) ф=Ui*t/N1 ＋ф (0) —— K关断瞬间(1-101) 上式中，i1是流过变压器初级线圈N1绕组的电流，ф为变压器铁心中的磁通；i1(0)为变压器初级线圈中的初始电流，即：控制开关刚接通瞬间流过变压器初级线圈N1绕组的电流；ф(0)为初始磁通，即：控制开关刚接通瞬间变压器铁心中的磁通。当开关电源工作于输出临界连续电流状态时，这里的i1(0)正好0，而ф(0)正好等于剩磁通S?Br。当控制开关K将要关断，且开关电源工作于输出电流临界连续状态时，i1和均达到最大值： i1m =Ui*Ton/L1 —— K关断瞬间(1-102)
UC3842开关电源各功能电路详解 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高 压经电网导入电源时，由MOV1、 MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏 电阻两端的电压超过其工作电压 时，其阻值降低，使高压能量消耗 在压敏电阻上，若电流过大，F1、
F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。 2、DC 输入滤波电路原理： ①输入滤波电 路：C1、L1、 C2组成的双π 型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
基于U C3845的反激式开关电源设计 时间：2011-10-2821:40:13来源：作者： 引言 反激式开关电源以其结构简单、元器件少等优点在自动控制及智能仪表的电源中得到广泛的应用。开关电源的调节部分通常采用脉宽调制（PWM）技术，即在主变换器周期不变的情况下，根据输入电压或负载的变化来调节功率MOSFET管导通的占空比，从而使输出电压稳定。脉宽调制的方法很多，本文中所介绍的是一种高性能的固定频率电流型脉宽集成控制芯片UC3845。该芯片是专为离线的直流至直流变换器应用而设计的。其主要特点是具有内部振荡器、高精度误差比较器、逐周电流取样比较、启动电流小、大电流图腾柱输出等，是驱动MOSFET的理想器件。 1UC3845简介 UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。专为低压应用设计。其欠压锁定门限为8.5v（通），7.6V（断）；电流模式工作达500千赫输出开关频率；在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调；自动前馈补偿；锁存脉宽调制，用于逐周期限流；内部微调的参考源；带欠压锁定；大电流图腾柱输出；输入欠压锁定，带滞后；启动及工作电流低。 芯片管脚图及管脚功能如图1所示。 图1UC3845芯片管脚图 1脚：输出/补偿，内部误差放大器的输出端。通常此脚与脚2之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。 2脚：电压反馈输入端。此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压（2.5V）进行比较，调整脉宽。 3脚：电流取样输入端。 4脚：RT/CT振荡器的外接电容C和电阻R的公共端。通过一个电阻接Vref通过一个电阻接地。 5脚：接地。 6脚：图腾柱式PWM输出，驱动能力为土1A. 7脚：正电源脚。 8脚：Vref，5V基准电压，输出电流可达50mA. 2设计方法 如图2为基于UC3845反激式开关电源的电路图，虚线框内为UC3845内部简化方框图。 1）启动电压和电容的选择 交流电源115VAC经整流、滤波后为一个纹波非常小的直流高压Udc,该电压根据交流电源范围往往可得到一个最大Udcmax，一和最小电压Udcmin。 当直流输入电压大于144V以上时，UC3845应启动开始工作，启动电阻应由线路直流电压和启动所需电流来确定。 根据UC3845的参数分析可知，当启动电压低于8.5V时，UC3845的整个电路仅消耗lmA的电流，即UC3845的典型启动电压为8.5V,电流为1mA.加上外围电路损耗约0.5mA,即整个电路损耗约1.5mA.在输入直流电压为最小电压Ddcmmn时，启动电阻Rin的计算如下： 图2基于UC3845反激式开关电源的电路图 启动过程完成后，UC3845的消耗电流会随着MOSFET管的开通增至100mA左右。该电流由启动电容在启动时储存的电荷量来提供。此时，启动电容上的电压会发生跌落到7.6V以上，要使UC3845fj~
因该电源是公司产品的一个配套使用，且各项指标都不是要求太高，故选用最常用的反激拓扑，这样既可以减小体积（给的体积不算大），还能降低成本，一举双的！ 反激拓扑的前身是Buck-Boost变换器，只不过就是在Buck-Boost变换器的开关管和续流二极管之间放入一个变压器，从而实现输入与输出电气隔离的一种方式，因此，反激变换器也就是带隔离的Buck-Boost变换器。 先学习下Buck-Boost变换器 工作原理简单介绍下 1.在管子打开的时候，二极管D1反向偏置关断，电流Is流过电感L，电感电流IL线性上升，储存能量！ 2.当管子关断时，电感电流不能突变，电感两端电压反向为上负下正，二极管D1正向偏置开通！给电容C充电及负载提供能量！ 3.接着开始下个周期！ 从上面工作可以看出，Buck-Boost变换器是先储能再释放能量，VS不直接向输出提供能量，而是管子打开时，把能量储存在电感，管子关断时，电感向输出提供能量！ 根据电流的流向，可以看出上边输出电压为负输出！ 根据伏秒法则 Vin*Ton=Vout*Toff Ton=T*D Toff=T*（1-D）
代入上式得 Vin*D=Vout*（1-D） 得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/（1-D） 看下主要工作波形 从波形图上可以看出，晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo（也就是Vin+Vout）； 再看最后一个图，电感电流始终没有降到0，所以这种工作模式为电流连续模式（Ccm模式）。 如果再此状态下把电感的电感量减小，减到一定条件下，会出现这个波形！
从上图可以看出，电感电流始终降到0后再到最大，所以这种模式叫不连续模式（DCM模式）。 把上边的Buck-Boost变换器的开关管和续流管之间加上一个变压器就会变成反激变换器！ 还是和上边一样，先把原理大概讲下：
反激式开关电源电路图讲解 一，先分类 开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下： 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求) 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 2000W以上全桥 二，重点 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图! 三，画框图 一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图1
图1，反激开关电源框图 四，原理图 图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。 图2 典型反激开关电源原理图
五，保险管 图3 保险管 先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。 作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。 技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。 分类：快断、慢断、常规 计算公式：其中：Po：输出功率 η效率：(设计的评估值) Vinmin ：最小的输入电压 2：为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。 0.98： PF值 六，NTC和MOV NTC 热敏电阻的位置如图4。 图4 NTC热敏电阻 图4中的RT为NTC，电阻值随温度升高而降低,抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。
毕业设计 基于UC3842的开关电源设计 摘要 电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。在信息时代，农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展，对电影产业提出个更多、更高的要求，如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的要求。开关电源是一种新型的电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高、耗能低、使用方便，并取得了较好的经济效益。 UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。假如由于某种原因使输出电压升高时，脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后的平均值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然。UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作20～80W小功率开关电源。由于器件设计巧妙，由主电源电压直接启动，构成电路所需元件少，非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。设计思路，并附有详细的电路图。 关键词：开关电源，uc3842，脉宽调制，功率，IGBT
前言 (1) 第1章开关电源的简介 (2) 1.1 开关电源概述 (2) 1.1.1 开关电源的工作原理 (2) 1.1.2 开关电源的组成 (3) 1.1.3 开关电源的特点 (4) 1.2 开关器件 (4) 1.2.1开关器件的特征 (4) 1.2.2器件TL431. (5) 1.2.3电力二极管 (5) 1.2.4光耦PC817 (6) 1.2.5电力场效应晶体管MOSFET (7) 第2章主要开关变换电路 (1) 2.1 滤波电路 (1) 2.2 反馈电路 (1) 2.2.1电流反馈电路 (1) 2.2.2电压反馈电路 (2) 2.3电压保护电路 (2) 第3章UC3842 (3) 3.1 UC3842简介 (3) 3.1.1 UC3842的引脚及其功能 (4) 3.1.2 UC3842的内部结构 (4) 3.1.3 UC3842的使用特点 (5) 3.2 UC3842的典型应用电路 (6) 3.2.1反激式开关电源 (6) 3.2.2 UC3842控制的同步整流电路 (6) 3.2.3升压型开关电源 (8) 第4章利用UC3842设计小功率电源 (9)
反激式开关电源设计资料 前言 反激式开关电源的控制芯片种类非常丰富，芯片厂商都有自己的专用芯片，例如UC3842、UC3845、OB2262、OB2269、TOPSWITCH 等等。虽然控制芯片略有不同，但是反激式开关电源的拓扑结构和电路原理基本上是一样的，本资料以UC3842为控制芯片设计了一款反激式开关电源。 单端反激式开关稳压电源的基本工作原理如下： D1 T R L 图1 反激式开关电源原理图 当加到原边主功率开关管Q1的激励脉冲为高电平使Q1导通时，直流输入电压V IN加载原边绕组N P两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流管D1反向偏置而截止；当驱动脉冲为低电平使Q1截止时，原边绕组N P两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流管被正向偏置而导通，此后存储在变压器中的磁能向负载传递释放。因单端反激式电源只是在原边开关管到同期间存储能
量，当它截止时才向负载释放能量，故高频变压器在开关工作过程中，既起变压隔离作用，又是电感储能元件。因此又称单端反激式变换器是一种“电感储能式变换器”。 学习了反激式开关电源的工作原理之后，我们可以自行设计一款电源进行调试。开关电源是一门实验科学，理论知识的学习是必不可少的，但是光掌握了理论知识是远远不够的，还要多做实验，测试不同环境不同参数下的电源工作情况，这样才能对电源有更深的认识。除此之外，掌握大量的实验数据可以对以后设计电源和电源的优化提供很大帮助，可以更快速更合理的设计出一款新电源或者排除一些电源故障。通过阅读下面的章节，可以使你对电源从原理理解到设计能力有一个快速的提升。
第一章 电源参数的计算 第一步，确定系统的参数。我们设计一个电源首先要确定电源工作在一个什么样的环境，比如说输入电压的范围、频率、网侧电压是否纯净，接下来是电源的输出能力包括输出电压、电流和纹波大小等等。先要确定这些相关因素，才能更好的设计出符合标准的电源。我们在第二章会详细介绍如何利用这些参数设计电源。 输入电压范围（V line min 和V line max ）； 输入电压频率（f L ）； 输出电压（V O ）； 输出电流（I O ）； 最大输出功率 （P 0）。 效率估计（E ff ）：需要估计功率转换效率以计算最大输入功率。如果没有参考数据可供使用，则对于低电压输出应用和高电压输出应用，应分别将E ff 设定为0.8~0.85。 利用估计效率，可由式（1-1）求出最大输入功率。 O IN ff P P E = （1-1） 第二步：确定输入整流滤波电容（C DC ）和DC 电压范围。 最大DC 电压纹波计算： max DC V ?= （1-2） 式（1-2）中，D ch 为规定的输入整流滤波电容的充电占空比。其 典型值为0.2。对于通用型输入（85~265Vrms ），一般将max V DC ?设定为
1、UC3842的内部结构和特点 UC3842是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。 UC3842为8脚双列直插式封装，其内部原理框图如图1所示。主要由5.0V基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成。端1为COMP 端；端2为反馈端；端3为电流测定端；端4接Rt、Ct确定锯齿波频率；端5接地；端6为推挽输出端，有拉、灌电流的能力；端7为集成块工作电源电压端，可以工作在8～40V；端8为内部供外用的基准电压5V，带载能力50mA。 2、电路结构与工作原理 图2所示为笔者在实际工作中使用的电路图。输入电压为24V 直流电。三路直流输出，分别为+5V/4A，+12V/0.3A和-12V/0.3A。所有的二极管都采用快速反应二极管，核心PWM器件采用UC3842。开关管采用快速大功率场效应管。 2.1 启动过程
首先由电源通过启动电阻R 1提供电流给电容C2充电，当C2电压达到UC3842的启动电压门槛值16V时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动开关管工作，输出信号为高低电压脉冲。高电压脉冲期间，场效应管导通，电流通过变压器原边，同时把能量储存在变压器中。根据同名端标识情况，此时变压器各路副边没有能量输出。当6脚输出的高电平脉冲结束时，场效应管截止，根据楞次定律，变压器原边为维持电流不变，产生下正上负的感生电动势，此时副边各路二极管导通，向外提供能量。同时反馈线圈向UC3842供电。UC3842内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值分别为16V 和10V，如图3所示。在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内。电源电压接通之后，当7端电压升至16V时UC3842开始工作，启动正常工作后，它的消耗电流约为15mA。因为UC3842的启动电流在1mA以内，设计时参照这些参数选取R1，所以在R1上的功耗很小。 当然，若VCC端电压较小时，在R1上的压降很小，全部供电工作都可由R1降压后来完成。但是，通常情况下，VCC端电压都比较大，这样完全通过R1来提供正常工作电压就会使R1自身功耗太大，对整个电源来说效率太低。一般来说，随着UC3842的启动，R1的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组，由反馈绕组产生电压来为UC3842供电。故R1的功率不必选得很大，1W、2W就足够了。笔者认为，虽然理论上UC3842启动电流在1mA以内，但实际
用UC3842设计开关电源的几个技巧 用UC3842做的开关电源的典型电路见图1。 过载和短路保护，一般是通过在开关管的源极串一个电阻（R4），把电流信号送到3842的第3脚来实现保护。当电源过载时，3842保护动作，使占空比减小，输出电压降低，3842的供电电压Vaux也跟着降低，当低到3842不能工作时，整个电路关闭，然后靠R1、R2开始下一次启动过程。这被称为“打嗝”式（hiccup）保护。 在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间（几百ms到几s）的启动过程，平均功率很低，即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。由于漏感等原因，有的开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰，即使在占空比很小时，辅助电压Vaux也不能降到足够低，所以一般在辅助电源的整流二极管上串一个电阻（R3），它和C1形成RC滤波，滤掉开通瞬间的尖峰。仔细调整这个电阻的数值，一般都可以达到满意的保护。使用这个电路，必须注意选取比较低的辅助电压Vaux，对3842一般为13～15V，使电路容易保护。 图2、3、4是常见的电路。
图2采取拉低第1脚的方法关闭电源。 图3采用断开振荡回路的方法。
图4采取抬高第2脚，进而使第1脚降低的方法。 在这3个电路里R3电阻即使不要，仍能很好保护。注意电路中C4的作用，电源正常启动，光耦是不通的，因此靠C4来使保护电路延迟一段时间动作。在过载或短路保护时，它也起延时保护的左右。在灯泡、马达等启动电流大的场合，C4的取值也要大一点。 图1是使用最广泛的电路，然而它的保护电路仍有几个问题： 1. 在批量生产时，由于元器件的差异，总会有一些电源不能很好保护，这时需要个别调整R3的数值，给生产造成麻烦； 2. 在输出电压较低时，如 3.3V、5V，由于输出电流大，过载时输出电压下降不大，也很难调整R3到一个理想的数值； 3. 在正激应用时，辅助电压Vaux虽然也跟随输出变化，但跟输入电压HV的关系更大，也很难调整R3到一个理想的数值。 这时如果采用辅助电路来实现保护关断，会达到更好的效果。辅助关断电路的实现原理：在过载或短路时，输出电压降低，电压反馈的光耦不再导通，辅助关断电路当检测到光耦不再导通时，延迟一段时间就动作，关闭电源。 相关文章
1 设计步骤: 1.1 产品规格书制作 1.2 设计线路图、零件选用. 1.3 PCB Layout. 1.4 变压器、电感等计算. 1.5 设计验证. 2 设计流程介绍: 2.1 产品规格书制作 依据客户的要求，制作产品规格书。做为设计开发、品质检验、生产测试等的依据。 2.2 设计线路图、零件选用。 2.3 PCB Layout. 外形尺寸、接口定义，散热方式等。 2.4 变压器、电感等计算. 变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的， 2.4.1 决定变压器的材质及尺寸: 依据变压器计算公式 Gauss x NpxAe LpxIp B 100(max ) B(max) = 铁心饱合的磁通密度(Gauss) Lp = 一次侧电感值(uH) Ip = 一次侧峰值电流(A) Np = 一次侧(主线圈)圈数 Ae = 铁心截面积(cm 2) B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK Ferrite Core PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考 虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的 power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心 因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以 做较大瓦数的Power 。 2.4.2 决定一次侧滤波电容: 滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。 2.4.3 决定变压器线径及线数: 变压器的选择实际中一般根据经验，依据电源的体积、工作频率，
由MOS场效应管组成的开关电源电路UC3824 UC3842 文章通过实际例子介绍了由MOS场效应管组成的串联型和并联型的开关电源, 随着MOS 半导体技术的迅速发展，MOS场效应管以燥声系数低、截止频率高、开关特性好、抗干扰能力强、增益高、功耗低、不存在二次热击穿等优点，广泛应用于彩色电视机、计算机等电器设备中。本文以MOS场效应管组成的自激-串联型、他激-并联型两种类型电路示例作些介绍。 一、自激-串联型开关电源: 这种类型电路结构比较简单,原器件比较节省,生产成本低,是彩色电视机中采用较多的一种电路,现以飞利浦彩电开关电源为例: 工作原理: 市电经整流滤波后在C606上取得300V左右的脉动直流电压，此电压一路经R616、L611加在场效应管V610的漏极；另一路经启动偏置电阻R610、R613向V610提供栅极电流，微导通后的V610漏极电流经R680、L612、L621及开关变压器的⑵-⑿绕组流向负载，同时产生⑵正⑿负的感生电动势，从而在反馈绕组上产生⑵负⒀正的感生电动势，经C613、R612向V610的G极提供正反馈电流，促进V610进一步导通、饱和。随着V610进入饱和后漏极电流变化率开始降低，正反馈电容C613充电电流减小，导致V610栅极正反馈电压开始下降，开关变压器的绕组中产生极性相反的感生电动势，即主绕组上产生⑵负⑿正的电压，反馈绕组上产生⑵正⒀负的电压，负反馈导致V610由通导迅速转为截止。此时主绕组上产生⑵负⑿正的电压经外部负载D620、L620、L621放电向负载供
电。自激振荡的第一个周期就这样得以完成，继而进入新的振荡周期，继而不断交替完成振荡过程。为防止正反馈电压过高，同时也为了防止V610因漏极电流过大而损坏，电路中设置了过激励保护稳压二极管D610；考虑到场效应管输入阻抗大、输入电流小，电路中设立了电阻R611为反馈回路提供通道，保证反馈电容C613有一定的充放电电流。 脉宽调节、稳压过程： 此电路稳压取样方式为直接取样方式，对负载供电端电压进行取样放大后，通过脉宽调节管控制开关的通导时间以达到稳压的目的。在开关截止时间，开关变压器的⑷-⑾绕组上产生⑷负⑾正的感生电动势，经过D617、L617、R617对C616充电，对V614构成负偏置使之截止；当V610导通后开关变压器的⑷-⑾绕组上的极性变反，⑷端的感生电压经R618向C616充电，使C616端电压由负转为正。当其正向电压达到0.7V时V614通导，分流了一部分正反馈电流使V610的G极电压下降，漏极电流减小，绕组上产生⑿正⑵负电动势，又经反馈电路后V610由通导迅速转为截止。由此可见，控制V610导通时间可达到控制V610开关脉冲宽度的目的。当某种原因使开关电源输出电压升高时，经V614的B极而使其提前导通，V610提前截止而使输出电压下降，从而达到保持输出电压不变的目的。反之亦然。 二、他激-并联型开关电源: 由于早期集成电路控制芯片的功能不够完善，他激式并联开关电源多采用分立元件，电路结构复杂，元件很多，增加了成本给维修也带来不便。近来控制型集成电路日益成熟，控制功能更趋完善，且电路简单，他激式并联开关电源应用也越来越广泛。下面以EC-1428彩色显示器开关电源为例：