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由UC3841控制的300W离线式开关电源

发布时间:2020-07-21 17:33:55 阅读: 来源:起重钳厂家

器件在线由UC3841控制的300W离线式开关电源杨富印摘要:本文介绍了由UC3841控制的300W离线式开关电源的组成及特点,详细分析了该电源的工作原理。最后,为了便于读者自行设计,本文还给出了实用的设计公式。关键词:离线式开关电源;PWM控制;正激式电路;反激式电路;UC38411.电路组成及特点1.1电路组成由UC3841控制的300W离线式电源电路。它主要由控制和驱动电路、输出电路组成。1.1.1控制驱动电路控制驱动电路主要由UC3841构成。UC3841除了输出PWM驱动脉冲外,还可以与外围元件配合完成软启动、限流、短路保护、欠压保护、过压保护及自动重新启动等功能。软启动电路由R17和C14组成;限流电路由R18、R19、R27及UC3841内部的电流取样比较器构成;短路保护电路由限流电路和UC3841内部的故障锁存器构成;欠压保护电路由R5、R6及UC3841内部的欠压保护比较器、故障锁存器构成;过压保护电路由R3、R4及UC3841内部的过压保护比较器、故障锁存器构成;自动重启动电路由UC3841内部的启动和关断电路构成。UC3707驱动器用于提高UC3841输出的PWM驱动脉冲电流,T1起升压和高低压隔离作用;D4、D5、D7、D8齐纳二极管用于限制功率开关管的栅源电压。1.1.2输出电路输出电路由开关管(Q2和Q3)、输出变压器T2、整流管D10、电压L1及C21~C24构成。1.2电路特点●采用二个400VMOSFET代替一个800VMOSFET,大大提高了经济性。●正激式电路的峰值电流和波纹比反激式电路小得多。●箝位由工频整流电压实现,从而避免使用耗能的高压缓冲器。●变压器自动复位2.电路工作原理2.1电源启动原理当刚加上输入交流电源时,由于UC3841的5V基准电压还没有建立,软启动电路处于关断状态。因此,使UC3841及驱动器UC3707处于关断状态。在此期间,工频整流电压通过R2、R5、R6给C10充电。当C10两端电压上升到一定值时,UC3841的5V基准电压建立。5V基准电压通过R17给C14充电,开始软启动过程。同时,UC3841为UC3707驱动器提供偏置电压也随之下降。此时,UC3841仍无PW驱动脉冲输出(C14两端有为低电平)。当C14两端电压上升到一定值时,UC3841开始输出PWM驱动脉冲(C14两端电压处于高电平),开始输出直流电压。脉冲宽度开始增加(增加速度由R17和C14决定),输出直流电压也随之增大。在此期间,C10仍处于放电状态,驱动器偏置电压也继续下降,PWM脉冲幅度下降。C10两端电压下降到一定值时,输出直流电压使D2导通。随着输出直流电压增大,C10改由输出直流电压充电。因此,驱动器偏置电压开始增大,PWM脉冲宽度和幅度增大。在此期间,C14仍处于充电状态。当输出电压增加到规定什(15V)时,D3A、D3B开始稳压,使UC3841输出的PWM驱动脉冲宽度和幅度保持恒定。因此,输出直流电压稳定在规定值(15V)。在此期间,C10、C14两端电压及驱动器偏置电压不再变化。如果启动失败(不能建立稳定的输出电压),C10两端电压下降,使UC3841的5V基准电压消失,C14开始放电,从而中断电源启动过程。然后,重新开始启动过程。2.2故障保护原理2.2.1限流原理当输出电流超过23A时,R27两端电压增加到一定值,经过UC3841内部的电流取样比较器比较后,使UC3841输出的PWM脉冲宽度减小,从而使输出电流下降。2.2.2短路保护原理当输出突然短路时,R27两端电压大大增加,经过UC3841内部的电流取样比较器比较后,关断内部故障锁存器,从而立即中断PWM脉冲输出。2.2.3欠压保护原理当输出电压低于最小值时,R6两端电压很小,经过UC3841内部的欠压保护比较器比较后,判断内部故障锁存器,从而中断PWAM脉冲的输出。2.2.4过压保原理当输出电压高于最大值时,R4两端电压增加很大,经过UC3841内部的过压保护比较器比较后,关断内部的故障锁存器,从而立即中断PWM脉冲输出。3.设计指标●交流输入电压=85~135V;●交流输入电压=170~275V;●最小工频频率=50Hz;●输出电压=15V;●最大连续输出电流=20A;●开关频率=200kHz;●交流输入变化引起的输出电压变化=10mV;●负载变化引起的输出电压变化=10mV;●输出纹波电压(峰峰值)=100mV(0~20MHz);●满载效率=85%4.电路设计4.1输入电容在设计输入电容时,应该考虑的因素包括:由于电容维持电源在交流一个周期内的正常工作,因此要保持最小的工频整流电压;在交流输入中断时,要求输入电容能提供最小的保护时间;满足交流有效值充电电流的要求。根据以上要求,输入电容值可用下式求得:其中PO为功率,η为效率,fO为工频频率,VCP为电容两端最大电压,VCMIN为电容两端最小电压。4.2初级和次级电流为了选择开关管、二极管及变压器导线的尺寸,必须确定最大初级和次级电流。初级峰值电流近似为:其中VDCMIN为最小工频整流电压,DMAX为PWM脉冲的最大占空比。对于矩形脉冲来说,有效值电流等于峰值电流和占空比平方根的乘积。4.3MOSFET由于采用双MOSFET作为功率开关,因此每一个功率开关最高电压不超过最大工频整流电压。散热要求由开关管导通电压功耗决定:PL=IPP2

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