ISW
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OSC_JTO=
UC3842内部结构连接图
弓【闻号
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功能
1
COMP
2
vrt
邀左反相输人
3
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电流楡88,用于过电流保护
4
Rt心
外按定时元件
5
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6
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綱动脉冲输册
7
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电
怙|
ISVX*电压
UC3842功能说明
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=1.8/(RTxCT>
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驱动能力为土1A;
7脚是直流电源供电端,具有欠压、过压锁定功
能,芯片功耗为15mWV
8脚为5V基准电压输出端,有50mA的负载能力。
如图所示,由分压电阻R提供分得的电压接入uc3842的7脚vvcc),uc3842启动工作,由6脚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,产生上负下正的感生电动势,此时副边二极管导通,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值分别为16v和10v,电源电压接通后,当7脚电压升至16v时,uc3842开始工作,开始正常工作后,它的消耗电流约为15mA。
如果出于某种原因,是输出端短路而产生过流,开关管的漏极电流将大幅度上升,UC3842的3脚电压也将上升,当该脚的电压值超过正常值0.3v时,uc3842的pwm比较器则输出高电平,使pwm锁存器复位,关闭输出。
此时uc3842的6脚无输出mos管Q1截止,从而起到保护电路的目的。
PWM脉冲控制驱动电路
根据MOS管的工作频率范围,选取适当的工作开关频率,此设计选择的工作频率为f=40kHz,因此UC3842的工作频率为f=1.8/RtCt;再根据选择的工作频率f=40khz,选择适当的电阻电容值,电阻为1k、电容为45nf,供给vcc管脚电压为16v,2脚输入基准电压
为5v。
3.开关管的选择
作为开关管使用的晶体管,除了具有放大特性以外,还要求具有开关速度和输出功率大等优点。
由于开关管应能承受380v以上的电压,为安全起见,应采用耐压vdcm=1kv,最大漏极电流ldm=4.3A,最大功耗Pdm=150w,这些参数完全符合要求。
五.电路输出部分设计
根据设计要求,输出电路部分采用升压式斩波电路。
这一部分电路由电感、续流二极管、电容及负载电阻组成。
1.升压斩波电路
升压斩波电路的结构如图所示
:
:
:
3:
:
L1:
苹_ww_
rJ60H:
=560uF:
I-G!
■+*4-43
o
升压斩波电路开关管漏极电压波形
开关管以UC3842设定的频率周期开闭,使电感L储存能量并释放能量,当开关管导通时,电感以Vi/L的速度充电,通过二极管D把储存的电能以vVO-
Vi)/L的速度释放到输出电容器c2中。
输出电压由传
递的能量多少来控制,而传递能量的多少通过电感电流的峰值来控制。
升压斩波电路分析:
升压斩波电路可以工作在电流断续工作模式和电流连续工作模式,电流工作模式适合大功率输出电路,负载要达到10%以上时,电感电流需保持连续状态。
设开关管v处于导通的时间为Ton,在此阶段L上储存的能量为EliTon。
设V处于关断的时间为Toff,则在此期间电感L释放的能量为vUO-
E)liToff当电路工作与稳定状态时1个周期T中电感L储存与释放的能量相等;即
EliTon=(UO-E>liToffv1)
化简得:
U0=(Ton+Toff>/Toff=T/ToffE<2)
<2)式中的T/Toff青1输出电压高于输入电压,即升压斩波电路。
<2)式中T/Toff表示升压比,通过调节升压比的大小就可以改变输出电压的大小,从而达到升压的目的。
若定义斩波电路的占空比:
K=TOn/T则输出电压为:
U0=TonXU/Toff=TonU/(T-Ton>=kU/(1-K>(3>
式<3)中,若改变占空比k则输出电压即可于输入电压,也可能低于。
由此可知当Ovkv1/2时,斩波器输出电压低于直流电源输入,此时为降压电路。
当1/2vkv1时,斩波器输出电压高于直流电源输入,此时为升压斩波电路。
2.升压斩波电路参数选择
⑴储能电感L:
根据输入电压和输出电压可决定最大占比即:
电流连续工作模式下,即必须满足:
同时考虑在10%额定负载以上电流连续的情况,实际设计时可以假设电路在额定输出时,电感纹波电流为平均电流的20%-30%,为不增加输出纹波电压就需增加输出电容C2,取30%为平衡点,即L电感量选取180〜300uH且通过5
A以上电流不回饱和的电感。
⑵输出二极管D和输出电容C的选择:
升压电路中输出二极管D必须承受和输出电压值相等的反向电压,并传导负载所需的最大电流。
二极管的峰峰值电流ld=1.5A,根据需要此电路的二极管可选用6A/50V以上的快速恢复二极管,如正向压降低的肖特基二极管,整个电路的效率将得到提高。
输出电容C
2的选择主要取决于对输出纹波电压的要求,纹波电压与电容的等效串联电阻有关,电容器的允许纹波电流要大于电路中的纹波电流。
电容的等效电阻约为0.3Q由于低温时电容的等效电阻将增大,故应按低温下的等效电阻来选择电容器,因此应选择200UF/50V以上频率特性较好的电解电容。
六.电路整体分析整体电路如图所示,电路由三部纷纷组成:
⑴启动电路,即降压整流滤波电路,这一部分电路主要是得到DC-
DC的输入电压和为UC3824提供驱动电压。
⑵PWM脉冲控制驱动电路,它的主体是芯片UC3842,以及他的外围电路组成。
⑶输出部分,它是由一个升压斩波电路构成,结构原理简单。
D1
D2
3GH41
is
IRF440
LIC3E42
-^AA^
1Mkfi
son
KHH]
I010|NLTPQ416
I
進
220Vr
SOHe
2D0uH
IL1
口no
OlOEJ
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4?
uF
R4
820D
6
F
C6210uF
仿真电路
输出波形
七•电路测试
测量电路如图所示<1、2、3、4、5、6、7为测量点)
开关稳压电源
5Jo7o亠»-
^―
6
IV.负载调整率让算:
\U36000-35959
s严hxI()()%=————XI()()%=3.164%
'U.36.000
(4爛出噪声级波电压峰■峰值的测试
测试结果为V0PP=2%mV
⑸DC-DC变换器效率测竝
测试数据记M:
(U2=18VfUo=36V,Io=2A)
Uin=18h0IV,Iin=4.52A,U0=36.O05V,10=2Af
效率计笄:
/;=^xl00%二丛冥]()0%=""Zxio()%=88.46%PtUJt18.01x4.52
在5、6点间用电床表测输出电05.?
点串入电流表屮
⑵也k调整率测试
i.设置可调负载装置,便电源滿载输出:
il调卅ACSOURCE,便输入电压为下限值I5V,逐步增人ACSOURCE电圧,毎隔一段做一次输入与输出电压的记釆。
数据记录如我I.
表I.
U2(V)
14,96
16.01
17.04
18.05
19.04
20.01
21.01
22.01
U0(V)
33.981
35.986
35.990
35.995
35,998
36,003
36.005
36.006
爛试条件为输出电压36.052"输出电流为ZOOA)
iii•电压调整率计骼
V二如广切届灯血%="」必-"外J()0%=o』69%
cS35.995
⑶负载调整率
i.输入电压为额定值18V,输出电流取最水值,记录躍小负载站的输出电吐:
il调节负载为50%满载,记录对应的输出电压:
iii.调节负載为满载,记录对应的输出电压;
测试数据记录如表2.
表2.
输出电流(A)
2.00
1,53
0.M
输出电压(V)
35.995
36.001
35.959
理论仿真结果:
⑴输出电压范围28〜36V;
⑵输出最大电流IO=2A。
⑶电压调整率Su=0.069%v2%;
⑷负载调整率Si=3.164%w5%
⑸输出噪声纹波电压峰-峰值Vopp=290mvc1V
⑹DC-DC变换器的效率n=88.46%>70%
⑺过流保护:
过流保护电流为2.51A
八•涉及调试及解决方案
标号
设计调试中的问题
解决方案
1
降压整流滤波电路响应时间长,有等待时间
不断调整<加大)整流滤波电容
2
PWM控制器的输出脉冲波形有失真
减小储能电感和输出电容,找到适当的值,并且调节UC3842①②脚的补偿网络,改变放大器的增益和频响。
3
UC3842输出驱动波形
不稳定
在他的输入端增加一个滤波电容,对输入进行再一次的滤波,通过调节找到合适的电容。
4
在测试输出时有较大
的纹波
改变驱动mos管
5
使用软件进行仿真时
,响应太慢
属于软件弊端
在设计过程中遇到很多问题,但是通过我们的商
量,很多问题都得以克服,凭我们的能力也并不是所有的问题都能解决,电路的整体设计还有几处没有达到题目要求,整体效果不是太理想(只局限于理论分析〉。
题目中的发挥部分只有一小部分可以实现,像进一步体改负载调整率使Si<0.5%具有输出电压、电流的测量和数字显示功能等暂时还没有更好的办法解决。
但是我相信这些问题都是暂时的,只要我们积极认真去努力不管什莫问题都还是可以解决的。
当然了如果电路所需原件都能有或者有相似的比如说电感<精密电感)可能没有想要的合适的原件就可能导致
整个电路的设计受阻<只局限于理论通过)。
当然了
这要看条件、配置等