什么样电路是单端反激.doc

单位的项目需要一个开关电源，而产品空间的设计又导致无法使用市售的成品电源，于是我就领到了这个设计开关电源的任务。? 这个任务的内容是设计一款220VAC网电源输入，带有5V500mA，12V6A输出的隔离式开关电源，对效率、纹波等其他的要求不高。 1、?电源的主回路? 1.1什么样的电路是单端反激? 如图一所示的电路构成的电源电路就是常说的单端反激开关电源。? 基本工作原理? 简单说就是当Q1开通时，输入的直流电压通过初级绕组向变压器灌入能量；Q1关断时变压器内灌注的能量通过次级绕组释放，经D1整流、C2滤波后供负载使用。?（插基本原理示意图）?? 1.2单端反激电源的优点? 首先这个结构是与网电隔离的（国外的资料一般叫离线式）安全性好；?这种结构相对简单，比较好做；? 通过改变开关脉冲占空比和变压器的变比可以很容易的实现大范围的电压调整；?? 1.3单端反激电源的限制? 最大的限制就是输出功率咯，一般就是几十瓦或者百来瓦。有这个限制的原因是这种电路结构的输出功率取决于通过变压器原边的电流峰值，而这个峰值跟原边的电感量（还有开关频率、占空比等其他因素），如果想把电源的功率做的很大，那么变压器的电感量会小到跟分布参数接近，最后没办法成功的绕出一个合适的变压器来。? 所以在设计电源一开始的时候，应该对要设计的电源功率有一个规划，资料上的说法是如果设计功率在100W以内那么可以采用单端反激的结构，否则应该考虑单端正激的结构。? 这一次我要设计电源大概是80瓦的，所以我选择了单端反激的结构。?? 另一个限制是占空比，单端反激的结构中，开关信号的占空比一般不超过45%。这是因为在单端反激的结构中，由于变压器绕组的反电动势存在，作为开关管在关断时需要承受的电压为：? 其中q表示占空比。? 从公式中可以看出随着占空比的提高开关管的耐压要求会变得很高。在晶体管时代（BJT）找到耐压超过800V的大功率管子是很困难的事，而网电的220在考虑20%的波动再整流滤波后会达到接近400V，在50%占空比的时候开关管的耐压要求已经达到800V，因此几乎所以的资料中对单端反激结构的占空比的设计都是45%。?? 虽然现在功率MOSFET已经有1000V的，而IGBT的耐压则有上万伏的，但是那样的管子仍然比较贵，不应该是100来瓦的小电源应该考虑的，从这个角度上，仍然遵从这个占空比小于45%的概念（这里一个重要概念就是，单端反激结构限制占空比的是开关管的耐压，而不是像单端正激是变压器的磁复位。所以在低压的单端反激系统中，完全可以提高占空比到更高的数值。）? ? 2、?PWM控制芯片? 开关电源的控制核心是PWM控制芯片，这个芯片有很多选择，这一次选择的是UC3844B芯片?8脚DIP封装的，这样外围只需要很少的元件就可以构建一个简单的开关电源。? 为了后面的方便先对这款芯片来个介绍。?首先说说这个系列：? 大概有uc184x/284x/384x三个大系列，分辨对应不同的工作温度范围，uc184x是军用的，uc284x是工业级的，uc384x是商品级的。? 在同一级别里，分别有2、3、4、5四个型号,比如uc384x? 下面是这个芯片的框图：? ? 芯片的功能? 芯片根据外部的定时电阻、电容所确定的频率，输出一个占空比不大于50%的方波用于驱动开关管工作。输出的驱动波形的占空比受反馈电压引脚和电流取样引脚的双重控制。? 芯片的功能很好很强大，这短短的几句话又如何真正涵盖所以的内容，所以我要结合上面面的框图和引脚功能的简单介绍，慢慢白话。?? 3、?原理图设计? 在选择好控制芯片和主回路拓扑结构以后开始进入原理图设计阶段。? 3.1电源输入部分? 首先是电源输入部分，一个最基本的概念就是开关电源本质上是将直流变换到直流的，所以网电的220AC并不能直接用于变换，必须加上整流和滤波，这里用了简单的桥式整流和一个220uF/450V的铝电解电容。 整流桥的选择主要是电流和耐压，很容易可以选择到合适的型号。 这里要多提一句的是电解电容的容量，多数情况下我身边的同事会取一个“肯定够”的容量，继续追问如何判断“肯定够”时往往得不到准确的答案，所以我稍微简单地对这个电容的取值进行计算，以期说明如何选择合适的电容量。? 首先，这个计算的原理是这样的，由于输入电压是波动的，桥式整流后输出的是连续正半周的正弦波，我们假设前一个正弦波下降到某个值，例如250V，反激电源即便以限定的最大占空比也无法保证输出电压的稳定时，作为电压的极限值，而直到下一个正弦波上升到这个值以上时，才会由整流桥的输出供电，而这期间，要依靠电容的放电来保证电路的正常工作，电容量必须要满足这一要求。? 但是如果真的进行计算就会发现要用到三角函数等等，计算会很麻烦，为了简化，做以下简化模型：? 电容上的电压在输