开关电源电压型与电流型控制方式解析_百度文库
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开关电源电压型与电流型控制方式解析
&&从理论与应用角度介绍了开关电源电压型和电流型控制方式的异同。
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　　3、电路设计及参数选择
　　此设计采用UC3842作为PWM控制芯片。它只需要很少的外部元件就可获得低成本高效益的解决方案。其内部框图如图4，UC3842采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8个引脚，各脚功能如下：①脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件可改善误差放大器的增益和频率特性；②脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2．5V基准电压进行比较，产生误差电压，而控制脉冲宽度；③脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V时停止脉冲输出使电源处于间歇工作状态；④脚为定时端，内部振荡器工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.8／(RT&CT)；⑤脚为公共地端；⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns驱动能力为&1A；⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；⑧脚为5V基准电压输出端，有50mA的负载能力。输入端接Rl再输入到芯片电源端，由于UC3842启动电压需要16V，输入经整流滤波后至少有18V左右，可保证正常启动。串联电阻Rl取100&O或不用R1，直接接至18V电源也可正常工作。UC3842振荡器可以工作高达500kHz，经过计算选择较折中的频率40kHz取Rt=10k，Ct=4．7nF，Rt接在振荡端和参考电压8脚处，4脚退耦电容C3取0.1uF。
　　过流保护以及电压电流显示
　　用单片机和ADC0832来采样。采样电阻Rss=0.1&O，用温度系数很小的绕线电阻，但不能直接采样Rss两端的电压，因为运放不能输入比电源电压大的信号，所以要设计恒降压电路，将Rss两端的电压同时减去一个常数，再进行差分放大，如图5。恒压源用TL431准确稳定在一个固定的电压，设置两个恒压源压降一致。由于运放采用12V单电源供电，所以将电压降到6V以下才能工作；又因为输出最大电压为36V，设计的恒压源压降为19V，那么下面两个电阻可用同样阻值的精密可调来实现抽头在中间位置，则U=36&19=8V进行l／2分压得4V。当电流为2A时Rss上压降为0．2V，则到差放上的电压差为O．1V，放大15倍后再经恒压源压降，保证变化范围在O～5V后送给0832采样，同时通过0832的另外一个通道采样得输出电压值。经过单片机计算电流电压后判断是否超过2．5A的电流，如果是，再利用继电器断开负载并用蜂鸣器报警，然后等待恢复。延时数秒后再次尝试接通负载，这就实现了过流保护和恢复后自动启动的功能。同时把采样到的电流、电压显示在数码管上。系统还设计了键盘设置电压增减的功能，该芯片采用ZLG7290键盘显示芯片可以简化设计复杂度。
　　4、测试结果和实现功能
　　5、结束语
　　开关电源是一种效率很高的电源变换电路，此系统利用软件硬件相结合，力求线路简单，又能满足系统设计要求。通过对各单元电路的设计、制作与测试，收到了很好的稳压效果，完成了设计要求的各项指标，具有一定的实际意义。
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> 电流型开关电源中电压反馈电路的设计
电流型开关电源中电压反馈电路的设计
在传统的电压型控制中，只有一个环路，动态性能差。当输入电压有扰动时，通过电压环反馈引起占空比的改变速度比较慢。因此，在要求输出电压的瞬态误差较小的场合，电压型控制模式是不理想的。为了解决这个问题，可以采用电流型控制模式。电流型控制既保留了电压型控制的输出电压反馈，又增加了电感电流反馈;而且这个电流反馈就作为PWM控制变换器的斜坡函数，从而不再需要锯齿波发生器，使系统的性能具有明显的优越性。电流型控制方法的特点如下：本文引用地址：1、系统具有快速的输入、输出动态响应和高度的稳定性;2、很高的输出电压精度;3、具有内在对开关电流的控制能力;4、良好的并联运行能力。 由于反馈电感电流的变化率didt直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化。电压反馈回路中，误差的输出作为电流给定信号，与反馈的电感电流比较，直接控制开关通断的占空比，所以电压反馈是电流型电源设计中很重要的问题。本文介绍使用电流型控制芯片uc3842时，电压反馈电路的设计。uc3842简介图1为UC3842PWM控制器的内部结构框图。其内部基准电路产生+5V基准电压作为UC3842内部电源，经衰减得2.5V电压作为误差基准，并可作为电路输出5V/50mA的电源。振荡器产生方波振荡，振荡频率取决于外接定时元件，接在4脚与8脚之间的电阻R与接在4脚与地之间的电容C共同决定了振荡器的振荡频率，f=1.8/RC。反馈电压由2脚接误差反相端。1脚外接RC网络以改变误差的闭环增益和频率特性，6脚输出驱动开关管的方波为图腾柱输出。3脚为电流检测端，用于检测开关管的电流，当3脚电压&1V时，UC3842就关闭输出脉冲，保护开关管不至于过流损坏。 UC3842PWM控制器设有欠压锁定电路，其开启阈值为16V，关闭阈值为10V。正因如此，可有效地防止电路在阈值电压附近工作时的振荡。UC3842具有以下特点：1、管脚数量少，外围电路简单，价格低廉;2、电压调整率很好;3、负载调整率明显改善;4、频响特性好，稳定幅度大;5、具有过流限制、过压保护和欠压锁定功能。UC3842具有良好的线性调整率，因为输入电压Vi的变化立即反应为电感电流的变化，它不经过任何误差就能在比较器中改变输出脉冲宽度，再增加一级输出电压Vo至误差的控制，能使线性调整率更好;可明显地改善负载调整率，因为误差可专门用于控制由于负载变化造成的输出电压变化，特别使轻负载时电压升高的幅度大大减小。误差的外电路补偿网络得到简化，稳定度提高并改善了频响，具有更大的增益带宽乘积。电流限制电路得到简化，由于电阻上感应出尖峰电感电流，故能自然形成逐个脉冲限制电路，只要Rs上电平达到1V，PWM就立即关断，而且这种峰值电感电流检测技术可以灵敏地限制输出的最大电流。UC3842常用的电压反馈电路1、输出电压直接分压作为误差的输入输出电压Vo经两电阻分压后作为采样信号，输入UC3842脚2(误差的反向输入端)。如图2。这种电路的优点是采样电路简单，缺点是输入电压和输出电压必须共地，不能做到电气隔离。势必引起电源布线的困难，而且电源工作在高频开关状态，容易引起电磁干扰，必然带来电路设计的困难，所以这种方法很少使用。2、辅助电源输出电压分压作为误差的输入单端反激式变压器T的辅助绕组上产生的感应电压随着输出电压升高而升高，该电压经过整流、滤波和稳压网络后得到一直流电压，给UC3842供电。同时该电压经两电阻分压后作为采样电压，送入UC3842的脚2。当UC3842启动后，若反馈绕组不能提供足够的UF，电路就会不停地起动 ，出现打嗝现象。另外，根据经验，若UF大于17.5V时， 也会引起UC3842工作异常，导致输出脉冲占空比变小，输出电压变低。故而反馈绕组匝数的选取及其缠绕是非常重要的，一般可按13～15V设计，使 UC3842正常工作时，7脚的电压维持 在13V左右。这种电路的优点是采样电路简单，副边绕组、原边绕组和辅助绕组之间没有任何的电气通路，容易布线。缺点是并非从副边绕组直接得到采样电压，稳压效果不好，实验中发现，当电源的负载变化较大时，基本上不能实现稳压。该电路适用于针对某种固定负载的情况。 3、采用线性光耦改变误差的输入误差电压如图3所示，该的电压采样电路有两路：一是辅助绕组的电压经D1，D2，C1，C2，C3，R9组成的整流、滤波和稳压后得到16V的直流电压给UC3842供电，另外，该电压经R2及R4分压后得到一采样电压，该路采样电压主要反映了直流母线电压的变化;另一路是光电耦合器、三端可调稳压管Z和R4，R5，R6，R7，R8组成的电压采样电路，该路电压反映了输出电压的变化;当输出电压升高时，经电阻R7及R8分压后输入Z的参考电压也升高，稳压管的稳压值升高，流过光耦中发光二极管的电流减小，流过光耦中的光电三极管的电流也相应的减小，误差的输入反馈电压降低，导致UC3842脚6输出驱动信号的占空比变小，于是输出电压下降，达到稳压的目的。该电路因为采用了光电耦合器，实现了输出和输入的隔离，弱电和强电的隔离，减少了电磁干扰，抗干扰能力较强，而且是对输出电压采样，有很好的稳压性能。缺点是外接元器件增多，增加了布线的困难，增加了电源的成本。4、采用光耦和电压基准进行反馈控制的电路为了满足负载变化较大时的供电要求。提高输出电压的稳定度，设计了一种从副边绕组输出端取样进行反馈控制的电路。电路如图4所示：电压采样及反馈电路由光耦PC8I7、TL431及与之相连的阻容网络构成。其控制原理如下：输出电压经RIJ、R?分压后得到采样电压，此采样电压与TL431提供的 2.5 V参考电压进行比较。当输出电压正常(5 V)时，采样电压与TL431提供的2.5V参考电压相等，则TL431的K极电位不变。流过光耦二极管的电流不变，流过光耦CE的电流不变。 UC3842的脚1电位稳定，输出驱动的占空比不变，输出电压稳定在设定值不变。当输出5 V电压因为某种原因偏高时，经分压电阻RIJ、R?分压值就会大于2.5 V，则TL431的K极电位下降，流过光耦二极管的电流增大，则流过光耦CE的电流增大。UC3842的脚1电位下降，脚6输出驱动脉冲的占空比下降，输出电压降低，这样就完成了反馈稳压的过程。在使用UC3842来控制的占空比时，常规的用法是在UC3842的脚1、2之间加R 网络，用光耦和TL431等元件组成电源的反馈控制回路，把光耦的C极接到UC3842的脚2作为输出电压的反馈。图3所示的电路没有采用这种接法，而是把光耦的C极直接连到UC3842的脚1作为输出的电压反馈，脚2直接接地。UC3842的脚2是其内部误差的反向输入端，脚1是误差的输出端。这种接法略过了UC3842内部的，这是因为用作信号传输时都有它的传输时间，输出与输入并不是同时建立，不用UC3842的内部。其好处是把反馈信号的传输耗时缩短了一个的传输时间，从而使电源的动态响应更快。另外，TL431内部本身就有一个高增益误差，只不过它与高压侧隔离了，因此反馈信号经TL431内的和光耦后直接控制UC3842内部误差的输出端(脚1)，其控制精度并不会降低。而使用 UC3842内部误差，则反馈信号连续通过了两个高增益误差，增加了传输时间。该电路通过输出端采样然后通过光电隔离反馈到UC3842的脚 1，略过了UC3842内部的，缩短了传输时间使电源的动态响应更快。同时利用TL431内部的高增益误差，保证了高控制精度。这种电路拓扑结构简单、外接元件较少，而且在电压采样电路中采用了三端可调电压基准，使得输出电压在负载发生较大的变化时，输出电压基本上没有变化。实验证明该电路具有很好的稳压效果。结语可以根据具体要求选取不同的反馈方式。但对于多路输出的反馈电路，由于对于每个输出应用场合的不同，要求输出精度不同，所以在反馈中各个正极性输出端占反馈量的比例也不同。要根据具体要求具体设计以满足应用要求，例如要求输出+5v +12v两种正电压时，由于前者经常用于精度比较高的场合，所以在反馈中占的比例比较大，可取为60%，而后者取为40%。由于有多路输出，故在副边绕组中可以采用叠加技术，以减少变压器绕组匝数.
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电压控不可取 电流控UC3842入围理想电源
来源：电源网
作者：娣雾儿
由电压控制的开关电源会对电流失控，不利于过流保护，响应慢、稳定性差等缺点都是显而易见的。相比来说，用电流来控制开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，克服了电流失控的缺点，性能可靠、电路简单。因此，我们用芯片设计一个电流控制型开关电源，提高了输出电压精度，系统并未采用离线式结构，而是采用直接反馈结构。本系统在设计上充分考虑了电磁兼容和安全的因素，广泛应用在工业、家电、视听和照明设备。
电流控制型开关电源的原理框图
电流型控制是针对电压型控制的缺点而发展起来的，在保留了电压控制型的输出电压反馈控制部分外，又增加了一个电流反馈环节，其原理框如图1所示。
图1 电流控制型开关电源的原理框图
电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，内环为电流控制环，外环为电压控制环。当U
O变化导致UF变化，或I变化导致US变化时，都会使PWM电路的输出脉冲占空比发生变化，从而改变UO，达到输出电压稳定的目的。
电流型控制芯片UC3842
UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。它提供8端口双列直插塑料封装和14端口塑料表面贴装封装，内部结构如图2所示。
电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，内环为电流控制环，外环为电压控制环。当U
O变化导致UF变化，或I变化导致US变化时，都会使PWM电路的输出脉冲占空比发生变化，从而改变UO，达到输出电压稳定的目的。
电流型控制芯片UC3842
UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。它提供8端口双列直插塑料封装和14端口塑料表面贴装封装，内部结构如图2所示。
图2 UC3842内部电路
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