0 引言
    電源裝置是電力電子技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域,，其中高頻開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源由丁具有效率高,、體積小、重量輕等突出優(yōu)點．而得到了廣泛應(yīng)用,。本文詳細介紹一種電流控制型開關(guān)電源，以低成本的UC3842 PWM控制芯片為核心構(gòu)成的多路輸出的開關(guān)電源設(shè)計電路,。本設(shè)計采用高性能的專用芯片UC3842,，應(yīng)用原邊檢測技術(shù)去除副邊反饋環(huán)，從而降低了成本,。

l 單端反激式變換器的特點
    單端反激式變換器又稱電感儲能式變換器,，工作原理如圖l所示，當(dāng)開關(guān)管S1被PWM脈沖激勵而導(dǎo)通時,，次級整流二極管D1截止,，輸出電容C給負載供電。直流輸入電壓施加到高頻變壓器T的原邊繞組上，此時NP相當(dāng)于一個純電感,，流過NP的電流線性上升,，電源能量以磁能形式存儲在電感中：當(dāng)開關(guān)管S1截止時，由于電感電流不能突變,，原邊繞組兩端電壓極性反向,，副邊繞組上的電壓極性顛倒使D1導(dǎo)通，原邊儲存的能量傳送到副邊,，提供負載電流,，同時給輸出電容充電。

    單端反激式變換器通常采用加氣隙來增大可工作的磁場強度H,，減少剩余磁感應(yīng)強度,；當(dāng)反激式變換器處于連續(xù)工作模式時，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，進一步提高開關(guān)頻率,。

2 UC3842結(jié)構(gòu)和功能介紹
    UC3842芯片是一種單端隔離式電流型脈寬調(diào)制集成電路,，其主要特點是：
    (1)外接元件少，外圍電路簡單,，價格便宜,；
    (2)無需輸入變壓器，啟動電流??；
    (3)具有精密的電壓基準源(±l％)；
    (4)大電流(1 A)PWM輸出級,，可直接驅(qū)動功率MOS管,；
    (5)有欠電壓封鎖和過電流保護功能；
    (6)工作頻率可達500kHz,。

    UC3842芯片能同時滿足較好的電氣性能和較低的成本,，因而被廣泛用于小功率開關(guān)電源。其內(nèi)部框圖如圖2所示,。腳l為補償端子,，外接RC網(wǎng)絡(luò)可補償誤差放大器的頻率響應(yīng)；腳2是電壓反饋端,，取樣電壓加在誤差放大器的反相輸入端,，與2．5V的基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓,；腳3為電流檢測輸入端,，外接檢測電阻,，可構(gòu)成過流保護電路，當(dāng)腳3電壓等于或高于lV時,，電流檢測比較器輸出高電平,，復(fù)位PWM鎖存器，從而關(guān)閉輸出脈沖,，達到限流保護的目的,。因此，被檢測的峰值電流為

   
式中：Rs為功率開關(guān)管的電流檢測電阻,。在本設(shè)計方案中Rs選擇0.33Ω,。
    腳4外接定時電阻和電容，用以確定振蕩器的工作頻率,，其計算公式為

    
    腳6為輸出端,，采用圖騰式輸出，輸出平均電流為200mA,，最大電流為lA,。腳7是其電源端，芯片工作的開啟電壓為16V,，欠壓鎖定電壓為10V,，6V的啟動與關(guān)閉差值可有效地防止電路在門限值電壓附近時產(chǎn)生振蕩；腳8是其內(nèi)部基準電壓(5V),。

3 電源電路的工作原理
    圖3為工作原理圖,，交流輸入電壓經(jīng)整流平滑后為電路提供直流工作電壓，起動電路出電容C4和R1構(gòu)成,，C4經(jīng)電阻R1充電,，當(dāng)C4電壓達到UC3842的啟動電壓16V時，UC3842的腳6有驅(qū)動信號輸出,，啟動過程完成后其正常的工作電壓由饋電線圈N6上的高頻電壓經(jīng)R10,、D2、C4整流濾波后提供,，同時也作為電壓反饋信號,，經(jīng)R3、R4分壓后送到電壓比較器的反相輸入端(腳2)與UC3842內(nèi)部的2．5V基準電壓作比較來調(diào)整驅(qū)動脈沖寬度,，從而改變輸出電壓以實現(xiàn)對輸出的控制,；C8、R11,、D3為主功率器件S1的緩沖回路，以吸收S1漏源極的電壓尖峰,；C2,、R2,、D1則作為脈沖變壓器的緩沖回路，吸收N1的漏感所產(chǎn)生的尖峰,，以防止功率器件的損壞,；R8、C6構(gòu)成濾波器以濾去由Rs檢測的電流中可能會有的毛刺,，防止電流比較器的誤動作,。

4 高頻變壓器的參數(shù)設(shè)計
    本沒計的目標是完成一個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,，同時又作為儲能電感,，它的設(shè)計方法與其他類型的變壓器不同。其設(shè)計參數(shù)豐要有以下3項：
    (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)計算原副邊繞組匝數(shù),。

4．1 計算原邊電感量Lp及變壓器氣隙δ
    考慮到輸入電壓有±20％的波動,，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。
    原邊繞組流過的峰值電流Ip為

   
式中：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。
    將各已知量代入式(3)得

    
    假設(shè)電壓Vs波動下限為7％,，Vs(min)232(1-0．07)=216V,，則

    
    本設(shè)計中變壓器選用由鐵氧體R2KB材料制成的GU26×16罐型磁芯，其所需氣隙長度可由下式計算

   
式中：Ae為磁心有效截面積,；
即工作磁感應(yīng)強度變化值取飽和值8s的一半,，查閱R2KB鐵氧體磁性能表可知，其飽和磁感應(yīng)強度Bs=3500GS,，則
    磁芯有效截面積A=97．25mm2代入各值計算可得

   
4．2 原副邊繞組匝數(shù)
    原邊繞組匝數(shù)計算公式為

    
    將4．1中得到的各量代入得N1=128匝,。
    副邊繞組陌數(shù)的選取下面以24V輸出為例介紹設(shè)計的思路，副邊繞組匝數(shù)的計算公式為

式中：VD為整流二極管正向壓降,。

代入數(shù)據(jù),，得

    取N2=14匝。
    取UC3842的工作電壓為15V,，則反饋繞組取9匝,，式中的lV為整流管的導(dǎo)通壓降,。

5 實驗結(jié)果
    為了檢驗該開關(guān)電源的性能，本文按上述應(yīng)用電路進行了測試,，開關(guān)電源的電壓調(diào)整率,、負載調(diào)整率、紋波和效率如表l所示,。

    實驗得到的測試值與理論上的計算值基本符合,。實驗證明了設(shè)計電路完全達到了預(yù)定的性能指標。

6 結(jié)語
    本文利用集成芯片UC3842設(shè)計的電流型脈寬調(diào)制單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源克服了電壓控制脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源頻響慢,、電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率低的缺點,，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低,、體積小,、易實現(xiàn)。實驗表明該電源的性能可同集成穩(wěn)壓器媲美,，效率比線性穩(wěn)壓電源高,，有很好的發(fā)展前景。