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实用小功率开关稳压电源的设计


中心议题:
  • 学习实用小功率开关稳压电源的设计
  • 输入滤波电路的设计
解决方案:
  • 采用单端正激型电路结构
  • 依靠自馈电线圈泄放变压器中的磁场能量,实现磁通复位

1电路结构选择

开关稳压电源与传统的线性稳压电源相比具有体积小、重量轻、效率高等优点,已成为稳压电源的主流产品。为使电源结构简单、紧凑,工作可靠、减少成本,小功率开关稳压电源常采用单端反激型或单端正激型电路。与单端反激型相比,单端正激型开关电流小、输出纹波小、更容易适应高频化。用电流型PWM控制芯片UC3843构成的单端正激型开关稳压电源的主电路如图1所示。
 
图1主电路的结构

实用的单端正激型开关稳压电源必须加磁通复位电路,以泄放励磁电路的能量。如图1所示,开关管Q导通时D1导通,副边线圈N2向负载供电,D4截止,自馈电线圈Nf电流为零;Q关断时D1截止,D4导通,Nf经电容C1滤波后向UC3843供电,同时原边线圈N1上产生的感应电动势使D3导通,并加在RC上。由于变压器中的磁场能量可通过Nf泄放,而不像一般的RCD磁通复位电路消耗在电阻上,这可减少发热,提高效率。

2电源技术规格


输入电压:AC110/220V;

输入电压变动范围:90V~240V;

输入频率:50/60Hz;

输出电压:12V;

输出电流:2.5A;

工作频率的选择:UC3843的典型工作频率为20kHz~500kHz。开关频率的选择决定了变换器的许多特性。开关频率越高,变压器、电感器体积越小,电路的动态响应也越好。但随着频率的提高,诸如开关损耗,门极驱动损耗,输出整流管的损耗会越来越突出,而且频率越高,对磁性材料的选择和参数设计要求会越苛刻,另外,高频下线路的寄生参数对线路的影响程度难以预料,整个电路的稳定性,运行特性以及系统的调试会比较困难。本电路中,选Rt=1.8kΩ,Ct=10nF。由UC3843A定时电阻,电容与振荡器频率的关系曲线图,可得开关频率为f=85kHz,周期T=11.8μs;

占空比:设计无工频变压器的单端正激型开关电源时,一般占空比D最大不超过0.5,这里选择Dmax=0.5。则Tonmax=T·Dmax=5.9μs。

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