UC2845芯片資料介紹及維修方法和設(shè)計(jì)匯總

第一節(jié):UC2845D芯片介紹

①管腳介紹

Unitrode公司的UC2845D(D是貼片)是一種高性能固定頻率電流型控制器,包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元,其結(jié)構(gòu)圖

UC2845的管腳圖

1腳:

是誤差放大器的輸出端,外接阻容元件用于改善誤差放器的增益和頻率特性。

2腳:

是反饋電壓輸入端,此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準(zhǔn)

電壓進(jìn)行比較,產(chǎn)生誤差(控制)電壓,誤差(控制)電壓變大,第6

腳輸出脈沖變窄,占空比降低,抑制輸出電壓的增加,從而使輸

出電壓穩(wěn)定,而控制脈沖寬度,脈寬越寬,電源輸出電壓越高,Vref比較器高低門限為:3.6V/3.4V。

3腳:

電流檢測(cè)輸入端。在外圍電路中,在功率開關(guān)管(如Mos管)的源

極串接一個(gè)小阻值的取樣電阻,將脈沖變壓器的電流轉(zhuǎn)換成電

壓,此電壓送入3腳,控制脈寬。此外,當(dāng)電源電壓異常時(shí),功率開

關(guān)管的電流增大,當(dāng)取樣電阻上的電壓超過1V時(shí),縮小脈沖寬度

使電源處于間歇工作狀態(tài),UC2845就停止輸出,有效地保護(hù)了功

率開關(guān)管。

4腳:

定時(shí)端,內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=1.72(Rt*Ct)當(dāng)上電后，5VDC通過Rt電阻給Ct充電,使④腳電壓近

似線性上升,當(dāng)電壓上升到2.8V時(shí),在振蕩器內(nèi)部,將定時(shí)電容

器CT上的電壓突然放掉,當(dāng)電壓下降到1.4V時(shí),電壓又開始上

升,這樣就形成一個(gè)鋸齒波電壓。

5腳:

為公共地端。

6腳:

為推挽輸出端,輸出的頻率是振蕩頻率的1/2,內(nèi)部為圖騰柱式,上升、下降時(shí)間僅為50ns,驅(qū)動(dòng)能力為±1A。

7腳:

Vcc是電源。VCC比較器上下門限分別為:8.4V/7.6V,UC2845最

小工作電壓為8.2V,此時(shí)耗電在1mA以下。輸入電壓可以通過一

個(gè)大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后,輸入電壓可在7.6V～36V之間波動(dòng),(內(nèi)部有一個(gè)36V的齊納二極管作為穩(wěn)壓管,從VCC連接至地,它的作用是保護(hù)集成電路免受系統(tǒng)啟動(dòng)或運(yùn)行期間所產(chǎn)生的過高電壓的破壞),低于7.6V就停止工作。工作時(shí)耗電約為15mA,此電流可通過反饋電阻提供。當(dāng)Vcc欠壓,UC2845D8參考電壓輸出端8腳將無+5V輸出,從而導(dǎo)致RC振蕩停止工作。

8腳:

為5V基準(zhǔn)電壓輸出端,有50mA的負(fù)載能力。

②主要特性

用于20-50W的小功率開關(guān)電源,管腳少,電路簡(jiǎn)單。

1.單輸出級(jí),可以驅(qū)動(dòng)MOS、晶體管。

2.自動(dòng)前饋補(bǔ)償。

3.鎖存脈寬調(diào)制,用于逐周期限流。

4.具有精密的電壓基準(zhǔn)源(±l％),電壓調(diào)整率可達(dá)0.01%。

5.基準(zhǔn)電壓為4.9～5.1V,電流模式工作頻率可達(dá)500kHz。

6.低啟動(dòng)電壓和工作電流,啟動(dòng)電流<1mA,工作電流15mA。

7.電流圖騰柱輸出,1A。

8.有欠電壓鎖定保護(hù)和過電流保護(hù)功能。

③芯片原理內(nèi)部框圖如圖4-5。

5V基準(zhǔn)

內(nèi)部偏置

S

R

電流取樣

比較器

PWM鎖存

誤差放大器

振蕩器

Vref

T

Ucc

GND

CT/RT

UFB

COMP

ISENSE

OUTPUT

UREF

UVLO

2R

R

2.5VDC

圖4-5:UC2845電源控制芯片原理框圖

第二節(jié)

開關(guān)電源常見故障的維修

一.檢查UC2845D8芯片好壞的方法

1.可在UC2845D8的⑤腳和⑦腳之間加12V直流電壓,⑦腳接電源正,⑤腳接電源負(fù)

2.UC2845D8的⑧腳有5V電壓輸出。

④有間歇式的0-2.5V鋸齒電壓波形。

⑥有較寬的脈沖輸出。

②有2.5V電壓。

二.常見的故障:上電后,311V電壓正常,電路無輸出電壓,啟不動(dòng),但不燒保險(xiǎn)絲。

檢查UC2845D8的第⑦腳供電情況

1.第⑦腳沒有電壓或啟動(dòng)門限電壓<8.4VDC

首先:檢查啟動(dòng)電阻(R203)是否變?yōu)闊o窮大或電阻漏焊和有斷線而不通,穩(wěn)壓二極管(D236)是否擊穿和方向焊反。

其次:用萬用表測(cè)4N90的D(漏極)與主繞組一端通否?

最后:用萬用測(cè)負(fù)載是否有短路現(xiàn)象。

2.第⑦腳電壓跳變,第8腳5VDC電壓沒有

a.一般為第⑥腳對(duì)地有短路,或自饋電壓沒建立起來,檢查是否短路和自饋電路

b.用萬用表測(cè)第⑥腳與地通否,測(cè)啟動(dòng)繞組與二極管,電容,電阻通斷情況

3.第7腳與第8腳同時(shí)跳變,一般為次級(jí)短路

4.第7腳電壓正常第8腳5V正常,第⑥腳電壓跳變,電源不工作

一般是開關(guān)MOS管斷路或第⑥腳到柵極(G)之間斷路。

2.保險(xiǎn)絲熔斷,且玻璃管嚴(yán)重發(fā)黑。

數(shù)字萬用表用二極管檔(指針式用RX100檔)對(duì)負(fù)載部分的主要元件進(jìn)行在路測(cè)量,如整流濾波中的整流二極管擊穿,說明電路存在嚴(yán)重短路,一般為交流濾波回路短路、整流二極管短路、直流濾波電容短路和開關(guān)管短路。

檢修方法:啟動(dòng)電路

自饋電路

吸收回路

過流保護(hù)回路

過壓保護(hù)回路

負(fù)載電路

a.啟動(dòng)電路

檢查啟動(dòng)電阻(R203)是否變?yōu)闊o窮大或電阻漏焊和有斷線而不通,穩(wěn)壓二極管(D236)是否擊穿和方向焊反。

b.自饋電路

用萬用表測(cè)自饋電繞組與二極管,電容,電阻通斷情況,整流二極管(D213)是否擊穿和方向焊反否,電容(C224)短路否,電容(C225)短路及有無爆裂痕跡和方向焊反否。

c.六個(gè)吸收回路{(主繞組,功率器件)=[2];輸出負(fù)載饒組=[4]}

R2，C18，D5用于吸收開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器漏感產(chǎn)生的過電壓

1.兩個(gè)吸收回路(主繞組和付饒組)

a.查第一個(gè)吸收回路:整流二極管(D201)是否擊穿和方向焊反否,電容(C202)短路和有無爆裂痕跡,放電電阻(R201)燒毀或阻值變成無窮大。

b.查第二個(gè)吸收回路:MOS管是否燒壞,造成漏極D和S源極短路,電容(C221)有無爆裂痕跡,放電電阻(R234)燒毀或阻值變成無窮大。

2.四個(gè)吸收回路:(輸出負(fù)載饒組,電阻和電容吸收次級(jí)整流管的尖峰電壓)

a.查第一個(gè)吸收回路:電容(C207)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電

阻(RX201)燒毀或阻值變成無窮大(24V1)。

b.查第二個(gè)吸收回路:電容(C208)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電

阻(RX202)燒毀或阻值變成無窮大(24V2)。

c.查第三個(gè)吸收回路:電容(C209)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電

阻(RX203)燒毀或阻值變成無窮大(12V)。

d.查第四個(gè)吸收回路:電容(C210)短路和有無爆裂痕跡,阻尼電

阻(RX204)燒毀或阻值變成無窮大(15V)。

f.過壓保護(hù)回路

1.穩(wěn)壓二極管(D212)是否擊穿和方向焊反,R238阻值是否正常

2.當(dāng)輸出電壓+12V加大,R249與R251,R252組成的誤差放大器電

路,經(jīng)電阻分壓后得到的取樣電壓加大與精密2.5V電壓進(jìn)行比較,其差值必然增大,U205光偶的電流If增大,當(dāng)U0=If

*R243與UC2845D8的①腳進(jìn)行比較,產(chǎn)生誤差控制電壓,當(dāng)誤差電壓>3.6v時(shí),UC2845D8的輸出關(guān)斷

g.負(fù)載電路

二、維修分析工作原理

開關(guān)電源維修注意事項(xiàng)

①在焊接電源初級(jí)元件時(shí),一定要在拔掉電源線的情況下操作,否則

將燒壞電源。

②維修無輸出的電源,通電后再斷電,由于電源不振蕩,300V濾波電容

兩端的電壓放電會(huì)極其緩慢,此時(shí),如果要用萬用表的電阻檔,測(cè)量

電源電路時(shí),應(yīng)先對(duì)300V濾波電容兩端的電壓進(jìn)行放電（可用消磁

電阻或烙鐵的電源插頭進(jìn)行放電）,然后才能測(cè)量,不能直接將電容

兩端短路進(jìn)行放電

③測(cè)量電源電路的電壓,要選好參考電位,因?yàn)殚_關(guān)變壓器初級(jí)之前的地為熱地,而開關(guān)變壓器之后的地為冷地,二者電位不等。

第三章

單端反激式變換器原理分析

l

單端反激式變換器的特點(diǎn)

單端反激式變換器又稱電感儲(chǔ)能式變換器，工作原理如圖所示,當(dāng)開關(guān)管Q1被PWM脈沖激勵(lì)而導(dǎo)通時(shí),直流輸入電壓施加到高頻變壓器T的初級(jí)繞組上,此時(shí)NP相當(dāng)于一個(gè)純電感,流過NP的電流線性上升,電源能量以磁能形式存儲(chǔ)在電感中,次級(jí)整流二極管D1截止,輸出電容C給負(fù)載供電。(電能轉(zhuǎn)換為磁能)

當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí),由于電感電流不能突變,初級(jí)繞組兩

端電壓極性反向,次級(jí)繞組上的電壓極性顛倒使D1導(dǎo)通,初級(jí)儲(chǔ)存的能量傳送到次極,提供負(fù)載電流,同時(shí)給輸出電容充電。(磁能換為電能)

單端反激式變換器通常采用加氣隙來增大可工作的磁場(chǎng)強(qiáng)度H，減少剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度;當(dāng)反激式變換器處于連續(xù)工作模式時(shí),氣隙可有效防止磁芯飽和，因而可增大電源的輸出功率，減少變壓器磁芯損耗,進(jìn)一步提高開關(guān)頻率。

一、調(diào)制

1.定義:

利用某一種電壓或波形的改變,去控制另一種電壓或波形發(fā)生某種形式的改變。

2.調(diào)制方式:利用電壓的改變,去控制另一種波形的改變,最后達(dá)到能控制輸出電壓的改變,同時(shí)能控制輸出電壓穩(wěn)定的一種技術(shù)措施。

3.脈沖寬度調(diào)制方式(PWM:(Pulse

Width

Modulation):

①是輸入電壓的變化,使輸出脈沖寬度發(fā)生變化的一種方式。

②開關(guān)管工作周期T是固定不變的。

③輸出電壓的改變和穩(wěn)定,就是控制開關(guān)管調(diào)整飽和導(dǎo)通的時(shí)

間來實(shí)現(xiàn)的。

④脈寬式開關(guān)電源都是降壓式的變換器,但采用變壓器隔離的開關(guān)電源,可以改變初級(jí)與次級(jí)繞組匝數(shù)比,來決定輸出電

壓是升壓還是降壓。

⑤占空比的比值就是電壓比的比值,占空比的變化范圍:0∽1。

2.交流共模濾波電感的結(jié)構(gòu)和工作原理

①定義:是在一個(gè)磁心上的兩個(gè)匝數(shù)相等的繞組中再電流方向上的不同,就能起到共模濾波電感的作用。

②模式:1.差模輸入:就是在共模濾波器的兩個(gè)輸入端口,所輸入電壓是有差別的一種輸入模式。

在某一瞬間,兩個(gè)輸入端的電壓一個(gè)為+,一個(gè)為

-,兩個(gè)繞組產(chǎn)生的磁通是大小相等方向相反,磁

芯中就沒有變化的磁通,也沒電感量,也沒感抗,對(duì)50HZ的交流電壓沒有阻力,只有繞組的直流電

阻存在,直流電阻值為0.1-0.5Ω實(shí)際有0.1-0.2W

能量損失,可忽略。

2.共模輸入:就是在共模濾波器的兩個(gè)輸入端口,所輸入電壓是沒有差別的一種輸入模式。

假設(shè)共模高頻干擾電壓輸入為+或-,兩個(gè)繞組產(chǎn)生的是

同一方向變化的磁通,磁芯中就有變化的磁通,就有感抗,電感對(duì)共模高頻干擾會(huì)有較大的衰減。

三、電路原理分析

1.交流輸入部分

①

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(是一種過流保護(hù)器件)

A.原理:在常態(tài)下它的阻值非常低(0.2Ω)，工作電流流過開關(guān)時(shí)功耗

很小,損耗能量小,當(dāng)電路電流超過設(shè)計(jì)值或發(fā)生短路故障時(shí),它的內(nèi)阻迅速增加至數(shù)千歐,使電路進(jìn)入開路狀態(tài),立即將電路電流切斷,對(duì)電路起到保護(hù)作用,自動(dòng)恢復(fù)開關(guān)只能

進(jìn)行低電壓過流保護(hù),而不能接在220VAC上,否則將開關(guān)燒毀。

②RT201是壓敏電阻

③NTC201是熱敏電阻,在開關(guān)電源中起過溫保護(hù)和軟啟動(dòng)的作用。

④低通濾波器

定義:低頻能通過而高頻干擾信號(hào)通不過的濾波器,就是能濾掉

高頻電壓,又可叫高頻濾波器。

b.組成:一般由電容器和電感組成c.作用:

1.防止電網(wǎng)上的高頻干擾信號(hào)、抑制浪涌電壓、尖蜂電

壓進(jìn)入開關(guān)電源中。

2.阻止、限制開關(guān)電源所產(chǎn)生的噪聲,高頻電磁干擾信號(hào)

串入電網(wǎng)上。

d.電感

e.電容

作用:1.電容器的基本作用既是充電和放電。

2.儲(chǔ)能:以電壓形式存儲(chǔ)能量:Ec=1/2V2C,具有隔直流通

交流的作用,它兩端的電壓不能突變,電容的容

抗是與頻率成反比,頻率越高,它呈現(xiàn)的容抗越

小,容抗:Xc=12∏FC。

3.濾波作用:整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流,在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容,在濾波電路中,電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。利用其充放電特性,使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓。在實(shí)際中,為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而變化,所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端接電解電容,由于大容量的電解電容一般具有一定的電感,對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除,故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容,以濾除高頻及脈沖干擾。

4.去耦作用:濾除高頻器件在PCB電源或芯片電源腳上引起的輻射電流,為器件提供一個(gè)局部的直流通路,能減低電路中的電流沖擊峰值。

它在減小電源和地平面上紋波、噪聲和毛刺很有效果。

減少開關(guān)噪聲在板上的傳播并抑制噪聲對(duì)其它芯片的干擾。

0.1uF以下的陶瓷電容常被用來做去耦電容。

5.旁路作用:

(Bypass)是指給信號(hào)中的某些有害部分提供

一條低阻抗的通路。電源中高頻干擾是典型的無用成分,需要將其在進(jìn)入目標(biāo)芯片之前

提前濾掉,旁路電容主要針對(duì)高頻干擾（高是

相對(duì)的,認(rèn)為20MHz以上為高頻干擾,20MHz以

下為低頻紋波),選用滌綸薄膜電容。

注:

電阻主要是用做限流和確定固定電平,即所

謂的上拉或下拉。

揩振回路可以選用云母、高頻陶瓷電容。

諧振分串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。串聯(lián)諧振產(chǎn)生

過電壓,并聯(lián)諧振產(chǎn)生大電流。

f.圖1分析,C205,L1,C203組成∏型低通濾波電路,C205,C203為

抗串模干擾元件,用于抑制正態(tài)噪聲,電容選漏電流小的。所

以,CLC型濾波電路中電容的容量和電感的感量越大,他們的濾

波效果就越好。

g.常用高壓和低壓低通濾波電路

二、橋式整流

0-265VAC經(jīng)橋式整流后,直流電壓=265*1.414=374.71V,此電壓分三路:

1路:經(jīng)R203降壓以及C224,C225濾波后為UC2845提供啟動(dòng)電壓

2路:經(jīng)高頻變壓器初級(jí)為開關(guān)功率管的漏極提供驅(qū)動(dòng)電壓,D201,C202,R201是變壓器緩沖網(wǎng)絡(luò)吸收回路,用于吸收對(duì)變

壓器初級(jí)的漏電流,次級(jí)反饋到初級(jí)的尖峰電流進(jìn)行吸收

或二次將漏感反向耦合到次級(jí),吸收開關(guān)管關(guān)斷時(shí),變壓器

漏感產(chǎn)生的過電壓。

3路:

R203和R233組成泄放回路,電壓經(jīng)R203和R233對(duì)地放電。

當(dāng)斷電后不要立即焊取電阻和電容,由于電阻較大放電需要

一定時(shí)間,故要用萬用表量電容兩端的電壓,放電完后才能

操作;由于電壓經(jīng)電阻分壓,故在選濾波電容C224,C225時(shí),注意耐壓值>375*(R233/R203+R233),否則,當(dāng)電源出現(xiàn)故障

時(shí),375V電壓沒電流輸出,C224和C225有可能被擊穿。

三、啟動(dòng)電路

要使開關(guān)電源工作,首先是振蕩器必須的振蕩,振蕩器要振

蕩必須要有一個(gè)較小的的啟動(dòng)電流,較小的的啟動(dòng)電流又來自較

小的的啟動(dòng)電壓,可是開關(guān)電源開機(jī)后,馬上建立起來的唯一的一種電壓,就是375V左右的直流電壓,該電壓經(jīng)啟動(dòng)電阻R203(200KΩ)直接給UC2845D8的⑦腳供電(正常工作約需15mA電流),此時(shí)自饋電沒建立起來,只有靠C225的放電來繼續(xù)啟動(dòng),此電容又叫維持啟動(dòng)電容;開關(guān)變壓器的初級(jí)繞組感應(yīng)給自饋電繞組的脈沖電壓,輸出+13V自饋電壓,自饋電建立后,經(jīng)維持啟動(dòng)電容C224,C225濾波后,給UC2845D8的⑦腳供電,啟動(dòng)電阻R203也完成任務(wù),R203還接在電路中,兩端有362V電壓(362/200K=1.85mA電流),此時(shí)沒有R203,電路工作可正常工作。

四、吸收回路

①定義:消反沖電路或稱阻尼電路。

②

組成:由電阻、電容和阻塞二極管組成的鉗位電路。

③

作用:1:降低沒用的反沖電壓。

2:消除高頻振蕩(可以有效地保護(hù)開關(guān)功率管不受損)。

④

反沖電壓:是指在斷開有電流的電感電路時(shí),產(chǎn)生的自感電壓,吸

收回路是消耗能量的。

⑤

高電壓常用的幾種吸收回路分析

a.在電路工作穩(wěn)定后,當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí),初級(jí)繞組的反沖電壓為:上“-”下“+”,并通過二極管D1給電容器C1充電,由于電路中沒有電阻,所以電容器C1充電電流比較大,電容器C1兩端電壓一下就能上升到150V,電容器C1吸收的能量就比較多。(瞬間充電完成,馬上又放電)電容器C1的電壓為下“+”上“-”,電阻R1也有電流泄漏，它不可能通過二極管D1反向由初級(jí)繞組T放電,它就無法振蕩下去,電容器C1上的電壓,只有通過R1放電,將反沖電壓轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)掉。

當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),電阻R1仍給電容器C1放電,最后C1兩端電壓下降到約125V。

總之:電容器C2的充電時(shí)間,在Q1截止;C2的放電時(shí)間在導(dǎo)通和截止整各個(gè)過程。

b.當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí),初級(jí)繞組的反沖電壓為:上“-”下“+”,并通過電阻R1給電容器C1充電,C1充電脈沖電流比較大(0.3A),在R1上的瞬時(shí)電壓降可達(dá)200V至多,瞬時(shí)功率達(dá)60W,平均功率1-2W。(瞬間充電完成,馬上又放電)電容器C1的電壓為下“+”上“-”,C1通過阻尼電阻R1放電(使高頻自由振蕩成低頻自由振蕩,由于R1消耗使振蕩很快衰減)。

當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),由電源電壓(300V)給C1充電,在阻尼電阻R1上也要消耗能量。

c.當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí),MOS的D(漏極)反沖電壓最高達(dá)600-800V,通過電阻R1給電容器C1充電,因反沖電壓較高,所以充電電流很大,反沖電壓消耗大,從而達(dá)到保護(hù)Q1的目的。

當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),C1所充的電壓就經(jīng)過Q1放電,為了防止瞬間放電電流過大而加重管子負(fù)擔(dān),所以串聯(lián)電阻R1加以限流,C1的兩端電壓不可能全部放掉,還會(huì)乘100V左右電壓。

d.當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí),反沖電壓通過二極管D1給電容器C1充電,因反沖電壓較高(600-800V),沒有電阻限流,所以充電電流很大,反沖電壓消耗大,從而達(dá)到保護(hù)Q1的目的(有反沖電壓這一瞬間是充電,其它時(shí)間通過R4放電)。

當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),C1所充的電壓就經(jīng)過R1放電,C1的兩端電壓不可能全部放掉,還會(huì)乘100V左右電壓。

e.當(dāng)開關(guān)管Q1截止時(shí),初級(jí)繞組的反沖電壓為:上“-”下“+”,直接給電容器C1充電,由于電路中沒有電阻,所以電容器C1充電電流比較大,電容器C1兩端電壓一下就能上升到很高電壓,電容器C1吸收的能量就比較多,電容器C1的電壓為下“-”上“+”。

當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí),C1所充的電壓就經(jīng)過MOS管,R1,R2放電轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)掉,C1的兩端電壓不可能全部放掉,還會(huì)乘100V左右電壓。

⑥對(duì)圖原理介紹

a.吸收回路1:由C202(103/2KV),R201(27K/3W),D201(MUR110R)

組成變壓器緩沖網(wǎng)絡(luò)吸收回路。并與初級(jí)繞組兩端并聯(lián),它主要是消除MOS管截止時(shí),產(chǎn)生的高頻振蕩。

當(dāng)MOS管導(dǎo)通時(shí),初級(jí)繞組中的電流,使變壓器儲(chǔ)存磁能,當(dāng)MOS管截止時(shí),變壓器中的磁能就要轉(zhuǎn)化為電能,在初級(jí)繞組的兩端,產(chǎn)生下正上負(fù)的300多伏的脈沖電壓。由于有較小的寄生電容的存在,變壓器的初級(jí)繞組與寄生電容要產(chǎn)生高頻振蕩,向外發(fā)射干擾電磁波。

有了該組吸收后路后,自感電壓通過D201給C202充電,把能量?jī)?chǔ)存在C202電場(chǎng)中,因C202上的電壓不可能通過D201向初級(jí)繞組N1放電(截止),所以它就無法振蕩下去,C202上的電壓,只有通過R201放電,將反沖電壓轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)掉,R201溫度比較高。

總之:C202的沖電時(shí)間,只是在MOS管截止的一瞬間,C202的放電時(shí)間,是在MOS管截止和導(dǎo)通的整個(gè)過

程中。

b.吸收回路2:

MOS管吸收回路:C221(221/2KV),R234(27K

3W),D211

(MUR1100R)組成。與MOS管兩端并聯(lián)。

當(dāng)MOS管截止時(shí),初級(jí)繞組N1的兩端,產(chǎn)生下正、上負(fù)的300多伏的脈沖電壓,這個(gè)電壓與直流300V串聯(lián)相加后,這時(shí)4N90的漏極D和源極S之間約有600~700V的電壓,有了該組吸收回路后,這個(gè)很高的脈沖電壓,通過D211給電容器C221充電,將很高的脈沖電壓拉下來當(dāng)MOS管導(dǎo)通時(shí),電容器C221通過MOS和R234放電,防止瞬間放電電流過大,在電路中串聯(lián)一個(gè)限流電阻R234,這樣C221的兩端電壓不可能全部放掉,一般會(huì)剩100V左右的電壓。

c.吸收回路3:

RX201及C207和D206組成24V1次級(jí)吸收回路。

4:

RX202及C208和D208組成24V2次級(jí)吸收回路。

5:

RX203及C209和D209組成12V次級(jí)吸收回路。

6:RX204及C210和D210組成15V次級(jí)吸收回路。

(吸收次級(jí)整流管的反向尖峰電壓)

d.MOS管選型計(jì)算

4N90導(dǎo)通時(shí),變壓器的磁通量增大,此時(shí)便將電能積蓄起

來,4N90截止時(shí),便將積蓄的電能釋放,變壓器初級(jí)繞組中便有剩磁產(chǎn)生,并通過D201反饋到次級(jí),剩磁釋放完后,初級(jí)繞組NP的電壓

Vmin

=1.414*154=217.756V

Vmax=1.414*286

=

404.404V

Dmin:最小占空比

Lp:初級(jí)電感量

MOS峰值電壓:Vdsp=

Vmax*(1+(R201*Dmin)/(10*Lp))

=

Vmax*(1+(R201*Dmin)/(10*Lp)

=404.404*(1+(20k*0.2)/(10*2.341))

=

571.56V

MOS峰值電流:Ids

=

0.2*N3/N1+0.2*(N4+N5)/N1+1.5*N4/N1+

0.4*N6/N1

=

0.2317

(A)

時(shí)間常數(shù)R201*C202比周期T大的多,一般取5倍左右,則

C202

=

5*T/R201

=

5*12.2*10(-6)/20*10(3)

=

(PF)

五、振蕩和輸出頻率

1.R240=10K,C226=2.2*10(-6)F,它是決定該電路工作頻率的重

要元件,開關(guān)頻率:f=1.72*10(3)R240*C226(KHZ)=1.72*10(5)2.2=78.18kHz。

2.輸出電壓頻率為振蕩頻率的一半。

六、補(bǔ)償電路

UC2845D8的①腳是誤差放大器的輸出端,②腳是誤差放大器的輸入負(fù)端,內(nèi)部基準(zhǔn)電壓5VDC分壓后,產(chǎn)生一個(gè)2.5V的電壓,作為誤差放大器的輸入正端。

1.當(dāng)①、②腳短路時(shí),構(gòu)成一個(gè)電壓跟隨器,輸出一個(gè)2.5V的不變電壓。

2.當(dāng)①、②腳之間接一個(gè)電容,作用是完成高頻負(fù)反饋,能有效的消除高頻寄生振蕩。

3.當(dāng)①、②腳之間接一個(gè)電阻,作用是完成直流負(fù)反饋,R1阻值越小,負(fù)反饋就越深,誤差放大器的放大倍數(shù)就越小,頻帶就越寬,靜態(tài)工作點(diǎn)就越穩(wěn)定,溫度特性也越好。

七、電路是怎樣保護(hù)的?

1.輸出端短路而產(chǎn)生過流,開關(guān)MOS管的漏極電流將大幅度上升,R235,R236兩端的電壓也上升,UC2845的3腳上的電壓也上升,當(dāng)3腳上的電壓超過正常值0.3V達(dá)到1V(即電流超過0.66A=1V/1.5)時(shí),UC2845的PWM比較器輸出高電平,使PWM鎖存器復(fù)位,關(guān)閉輸出,即UC2845的6腳無輸出,MOS管截止,從而保護(hù)電路。

2.輸入供電電壓過壓(超過265V)

265VAC經(jīng)橋式整流后,直流電壓=265*1.414=374.71V,變壓器初級(jí)繞組電壓大大提高,UC2845的7腳供電電壓也急劇上升,大于18V時(shí),D236被擊穿,UC2845的2腳電壓也上升關(guān)閉輸出,從而保護(hù)電路,同時(shí)D212也被擊穿,MOS管截止。

3.輸入供電電壓欠壓(低于125V)

125VAC經(jīng)橋式整流后,直流電壓=125*1.414=176.75V,變壓

器初級(jí)繞組電壓很低,UC2845的7腳供電電壓也低,當(dāng)?shù)陀?.6V,UC2845不工作。

第四章

單端反激式變壓器的設(shè)計(jì)原理分析

一、設(shè)計(jì)舉列1:

1.高頻變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)

本沒計(jì)的目標(biāo)是完成一個(gè)交流輸入電壓范圍為220(1±20％)V，輸出為24V／500mA、±15V／600mA、5V／2A的多級(jí)輸出，效率η=75％,最大占空比D=O．5,工作頻率f=50kHz的開關(guān)穩(wěn)壓直流電源。

單端反激式工關(guān)電源中變壓器不僅作為變壓器使用，同時(shí)又作為儲(chǔ)能電感，它的設(shè)計(jì)方法與其他類型的變壓器不同。其設(shè)計(jì)參數(shù)豐要有以下3項(xiàng):

(1)求出原邊繞組電感量；

(2)選擇規(guī)格、尺寸合適的高頻變壓器磁芯；

(3)計(jì)算原副邊繞組匝數(shù)。

1.1:

計(jì)算原邊電感量Lp及變壓器氣隙δ

考慮到輸入電壓有±20％的波動(dòng)，即要求該單端反激開關(guān)電源在交流電壓180～260V范圍內(nèi)都能正常工作。

輸出功率Po=24×0.5+15×0.6×2+5×2=40W

取反激變壓器最大占空比Dmax=0.5

Vs應(yīng)取最小值:Vs(min)=180×1.4-20=232V

其中20V為直流紋波及整流橋壓降之和。

初級(jí)繞組流過的峰值電流Ip為式中:

Ip=2*P0Vs*Dmax

(1)

Ip=2*40232*0.5

=0.69A

假設(shè)電壓Vs波動(dòng)下限為7％,Vs(min)232(1-0.07)=216V,則次級(jí)繞組的電感:

Lp=Vs（min）*

Dmax*

TIp

(3)

Lp=216*0.50.69*50*103

=3.13mH

即工作磁感應(yīng)強(qiáng)度變化值取飽和值Bs的一半，查閱R2KB鐵氧體磁性能表可知，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs=3500GS，則:△B▲=12

Bs=1750Gs,磁芯有效截面積A=97．25mm2代入各值計(jì)算可得其所需氣隙長(zhǎng)度可由下式計(jì)算式中:Ae為磁心有效截面積

δ=

0.4*∏*L

p

*Ip2Ae

△B210-8=1.8712.978=0.63mm

（5）

1.2:

次級(jí)繞組匝數(shù)

初級(jí)繞組匝數(shù)計(jì)算公式為

N1=

L

p

*IpAe*△B*108=

3.13*

0.6997.25*

1750*108=128

將4．1中得到的各量代入得N1=128匝。

次級(jí)繞組匝數(shù)的計(jì)算公式(24V)

式中:VD為整流二極管正向壓降。

代入數(shù)據(jù)，N2=V0

+VD*1-Dmax*N1V

Smin

Dmax=24+1*1-0.5*128232*0.5

(7)

=13.79

次級(jí)繞組取N2=14匝。

取UC3842的工作電壓為15V，式中的lV為整流管的導(dǎo)通壓降。

N6=15+1

24+1*N2=8.96

(8)

則反饋繞組取9匝，二、設(shè)計(jì)舉列2:

1.設(shè)計(jì)參數(shù)要求

①輸入電壓有±30％的波動(dòng)，即要求該單端反激開關(guān)電源在交流電壓154～286VAC范圍內(nèi)都能正常工作。

②輸出負(fù)載有4組,其中三組互相隔離

24VDC

0.2A

24VDC

0.2A

12VDC

1.5A

15VDC

0.4A

2.功率、直流電壓、輸入電流、輸出負(fù)載、空氣隙、電容值的確定

①輸出功率:

Po

=

24×0.2+24×0.2+12×1.5+15×0.4

=

33.6

(W)

②輸入總功率:

Pi=P0η=33.60.85=39.5W

η=85%

(1)

③輸入最低和最高直流電壓:Vmin

=

154*1.414

=

217.756V

Vmax

=

286*1.414

=

404.404V

④輸入有效電流:

Ids=PiVmin=39.5217.756

=0.181A

(2)

⑤輸入最大電流:

Imax=IdsDmax=0.1810.4

=0.4538

A

(3)

⑥輸入回路平均電流:

Idc=Ids*Dmax=0.181*0.4

=0.0724

A

(4)

⑦空氣隙:

δ=4∏*10-7*N12*AeLp=4∏*10-7*942*111.242.452

=1.23452.452=0.4898

mm

(5)

⑧電解電容:C201

=

2*

Pi

=

80μf/450V

(實(shí)際選用:C201=

68μf/450V)

對(duì)于5-10W的開關(guān)電源,電容可選4.7∽10μf。

10-50W的開關(guān)電源,按2.0∽3.0μf/W的容量選用。

50-100W的開關(guān)電源,按2.5∽3.5μf/W的容量選用。

如果濾波電容容量太小,則會(huì)使直流電壓紋波太大,容易引起開關(guān)管損壞,導(dǎo)致功率因數(shù)下降,諧波含量增加,電容器靜電容量的允許偏差可為±10%,最好為±5%。C>47μf,一般要求漏電電流:I<3*(CU)1/2

(μA)

⑨電容的負(fù)載電阻

Rlc=VminIdc=217.7560.0724=3007.6Ω

(6)

3.工作頻率和周期的確定

①

f=1.72*103Rt

Ct=1.72*10310*103*2.2*10-6=1.72*1052.2=78.18KHz

(7)

②

T=1f=178.18Khz=12.79μs

(8)

4.占空比和導(dǎo)通時(shí)間的確定

①占空比

最大占空比Dmax<0.5,故選

Dmax=0.4

②導(dǎo)通時(shí)間

TON=T*Dmax

=12.79*0.4

=5.11μs

(9)

5.鐵氧體磁芯的選型和介紹

①鐵氧體磁芯型號(hào):EI32,制作時(shí)空氣隙每邊各留0.5mm。

②EI32磁芯尺寸:B

=

21.5(mm)

C

=

10.8±0.2

(mm)

D

=

10.8±0.2

(mm)

③磁感應(yīng)強(qiáng)度:Bs

=

2000GS

④磁芯有效截面積:Ae

=

C*D(mm2)

=

(10.8)*(10.8-0.5)

=

111.24

(mm2)

⑤窗口面積:Be

=

(B-C)/4*D

=

(21.5-10.8)/4*10.8

=

28.89(mm2)

6.計(jì)算變壓器初、次級(jí)繞組匝數(shù)和輸出電壓Vs

①確定初級(jí)繞組N1的匝數(shù)和電感量

飽和磁通密度在100℃時(shí),查表Bs=286(mT),對(duì)一般形狀、材質(zhì)的鐵氧體,當(dāng)工作頻率78.18KHz時(shí),65%的飽和值△Bs=286*0.65

=186(mT),變壓器的感應(yīng)電壓從217.756V到404.404V的變動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度也發(fā)生變化

N1=Vmin*1.3*1.9*Ton*10-6△Bs*Ae

=154*1.3*1.9*5.110.186*111.24

=93.94

取94匝

(11)

初級(jí)電感量:Lp=Vmin*Ton*10-6Imax=217.756*5.11*10-60.4538

=2.452mH

(12)

②反饋繞組N2

UC2845D8的工作電壓為12V,加上整流二極管D213的管壓降1.75V,反饋繞組N2的供電電壓為13.75V

Vs1=12+1.750.4=34.375

V

(13)

N2=Vs1*Ton*104Bs*Ae

=34.375*5.11*1042000*111.24

=1756.5222.48

=7.89

取8

匝

(14)

③次級(jí)繞組N3

輸出電壓=24V,VL

濾波電感的壓降=0.4V,VF

肖特基二極管的正向壓降=1.75V

Vs3=24+0.4+1.750.4=65.375

V

(15)

N3=Vs3*Ton*104Bs*Ae

=65.375*5.11*1042000*111.24

=3340.6222.48

=15.01

取15

匝

(16)

N3=Vs3*NpVmax-2Vds

=65.375*94404.404-4

=15.34

取15

匝

(17)

④次級(jí)繞組N5

輸出電壓=12V,VL

濾波電感的壓降=0.4V,VF

肖特基二極管的正向壓降=1.75V

Vs5=12+0.4+1.750.4=34.375

V

(18)

N5=Vs5*Ton*104Bs*Ae

=34.375*5.11*1042000*111.24

=1756.5222.48

=7.89

取8匝

(19)

⑤次級(jí)繞組N6

輸出電壓=15V,VL

濾波電感的壓降=0.4V,VF

肖特基二極管的正向壓降=1.75V

Vs6=15+0.4+1.750.4=42.875

V

(20)

N6=Vs6*Ton*104Bs*Ae

=42.875*5.11*1042000*111.24

=2190.9222.48

=9.84

取10匝

(21)

N6=Vs6*NpVmax-2Vds

=42.875*94404.404-4

=10.06

取10

匝

(22)

四、過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

a.V0

–V1

R244=V1

–V2

R245=>V0

–V1

1=V1

–V2

△V=V1

–V2

=V0

–V1

b.V0-VrefR249=Vref11R251+1R252

V0=Vref1+R249R252+R249R251

V0=Vref*1+5.110+5.11.5

V0=2.5*1+0.51+3.4=12.275V

IC=V0R244+R245=12V2K=6mA>5mA

c.當(dāng)負(fù)載加大時(shí),Vo↓→Vref↓→Vka(V2)

↑→△V=(V1-V2)

↑光耦發(fā)光管IC↑→光耦三極管If↑→PWM誤差(控制)電壓Ue↑→PWM輸出脈沖變寬↑→占空比D↑→抑制Vo降低。

當(dāng)負(fù)載變小時(shí),Vo↑→Vref↑→Vka(V2)

↓→△V=(V1-V2)↓→

光耦發(fā)光管IC↓→光耦三極管If↓→PWM誤差(控制)電壓Ue↓→PWM輸出脈沖變窄→占空比D↓→抑制Vo增加。

d.負(fù)載調(diào)整率得到改善,由于增加了光電反饋控制環(huán)節(jié),在空載時(shí)輸出電壓與滿載時(shí)的輸出電壓變動(dòng)值減小,大大增加了輸出電壓的穩(wěn)定度。

e.頻率特性好,穩(wěn)定幅度大。在50kHZ和500KHZ的工作頻率下,它的輸出電壓變化量為0.01％。

f.過流限制特性好。若由于負(fù)載變動(dòng)的原因而使輸出電流劇增,當(dāng)它超過標(biāo)稱電流的15％時(shí),立即關(guān)閉輸出,對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。

g.過壓保護(hù)和欠壓鎖定功能強(qiáng),準(zhǔn)確,靈敏度高。

h.有的電路設(shè)計(jì)中增加提升低頻增益電路,用一個(gè)電阻和一個(gè)電容串

接于控制端和輸出端,來壓制低頻(100Hz)紋波和提高輸出調(diào)整率,即靜態(tài)誤差。

l.輸出經(jīng)過TL431(可控分流基準(zhǔn))反饋并將誤差放大,TL431的沉流端驅(qū)動(dòng)一個(gè)光耦的發(fā)光部分,而處在電源高壓主邊的光耦感光部分得到的反饋電壓,用來調(diào)整一個(gè)電流模式的PWM控制器的開關(guān)時(shí)間,從而得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓輸出。

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