基于UC3845的横机专用4路输出大功率
开关电源
目录
一 横机专用开关电源背景
二 横机专用开关电源系统级分析
2.1 技术指标 2.2 拓扑结构 2.21 反激式开关电源 2.22 正激式开关电源 2.3 工作模式 2.31 DCM模式 2.32 CCM模式 2.4 系统框架
三 横机专用开关电源电路级设计
3.1 主回路 3.11 输入保护电路 3.12 降功耗的EMI滤波电路 3.13 整流电路 3.14 输出电路 3.2 13V辅助输出电路 3.21 高频变压器 3.22 钳位电路 3.23 反馈电路 3.24 控制电路 3.25 输出电路 3.3 24V输出电路 3.31 高频变压器 3.32 钳位电路 3.33 反馈电路 3.34 控制电路 3.35 输出电路 3.4 12V输出电路 3.41 高频变压器 3.42 钳位电路 3.43 反馈电路 3.44 控制电路 3.45 输出电路 3.5 5V输出电路 3.51 高频变压器 3.52 钳位电路 3.53 反馈电路 3.54 控制电路 3.55 输出电路
四 实验
附录A 电路原理图 附录B PCB和实物
一、横机电源背景
21 世纪是建设可持续发展的社会，提倡的是节约资源，提高能效，环境友好。由于开关电源在体积、重量、功能和能耗等方面有显著优势，而且稳定性很高，因此它正广泛应用于通信、航天、家电等领域。随着技术的发展，高功率密度、高变换效率、高可靠性、低污染己成为开关电源的发展方向。
本设计开关电源是为满足针织横机的供电需要，基于当前流行的单片集成开关电源芯片UC3845设计的一款四路集成电源。该电源可靠性高、功率密度大、抗干扰能力、输出电压稳定，高效率、体积小等特点。为用户节约了安装空间，方便了用户的安装使用，提高了人工的安装效率。
二、横机专用开关电源系统级分析
2.1 技术指标 四路集成电源技术指标 序号 1 A B 2 ① A B C D E ② A B C D E ③ A B C D E ④ A B C D E 3 技术参数 电源输入： AC220V单相输入 误差范围 电源频率 175V ~ 275V 50Hz±10% 备注 电源输出： V1：5V6A、V2：12V5A、V3：24V14.6A、V4：24V14.6A。 5V电源输出(主电源)： 输出电压 输出电流 电压调整率 负载调整率 纹波噪声（P-P值） 12V电源输出 输出电压 输出电流 电压调整率 负载调整率 纹波噪声（P-P值） 24V1电源输出 输出电压 输出电流 电压调整率 负载调整率 纹波噪声（P-P值） 24V2电源输出 输出电压 输出电流 电压调整率 负载调整率 纹波噪声（P-P值） 效率 +24V （22-28可调） 14.6A <2% <2% 350mVmax (85%)min 出厂调到24.5V +24V （22-28可调） 14.6A <2% <2% 350mVmax 出厂调到24.5V 12V 5A <1% <2% 200mVmax 出厂调到12.10V +5V 6A <1% <1% 100mVmax 出厂调到5.2V
2.2 拓扑结构
最基本的 DC-DC 变换电路拓扑有降压型（Buck）变换器、升压型（Boost）变换器、升降压型（Buck-Boost）变换器三种[3]。而这三种变换器和高频变压器组合在一起又可以衍生出正激式、反激式等变换器，由正激、反激变换器又可以衍生出推挽、半桥、全桥等变换器。可以说 DC-DC 变换电路拓扑结构多种多样，这就需要我们在实际应用中根据不同的场合选择合适的电路拓扑结构，从而能使电源的性能达到最佳。下面对几种主要的带变压隔离器的 DC-DC 变换电路拓扑做简要介绍。
2.2.1 单端正激式变换器
如图 2.1 所示，在 Buck 型变换器的开关管和续流二极管之间加入高频变压器就衍生为单端正激式变换器，其中高频变压器起到隔离输入和输出电路的作用。之所以称之为正激变换器，是因为在开关管导通时，能量由输入端传送到输出端。其高频变压器的铁芯只工作在磁化曲线第一象限，而且由于它是正激工作方式，本身不具有磁复位的功能，因此，为了能防止磁累积造成的磁饱和，需要添加磁复位电路。
D1ISD2S1L1CC1VORP1VinIPQ1
图2.1 单端正激式变换器
工作原理：当 Q 导通时，依据 N1 和 N2 的同名端关系，能量由副边绕组传到输出端，当 Q 关断时，一方面电感 L 和续流二极管 VD2 构成回路继续对负载 R 供电，一方面通过 VD1 将磁芯剩余能量传回电源，完成磁复位。正激变换器具有开关管峰值电流小，损耗小，输出纹波电压小等优点。但是由于变压器是单向励磁的，利用率低。多应用于中小功率场合。
2.2.2 单端反激式变换器
如图 2.2 所示，单端反激式变换器是在 Buck-Boost 变换器的基础上演变而来的。与正激变换器不同的是，在开关管导通时，能量先储存，到开关管关断时，再向输出端提供能量。因此高频变压器不仅起到电气隔离作用，还具有储能作用。反激式变换器的高频变压器为保证在能量不完全传递的情况下磁芯不饱和，必须加入气隙，而且又要满足在二次侧电流不连续，即在能量没有完全传送的条件下稳定输出电压 Vout的要求，也必须增加气隙来调整电感量，而随之带来的缺点就是在开关管关断时会引起电压尖峰，损害开关管，因此必要时要在电路中增加吸收电路。
VOISD1P1VinIPQ1S1C1L1CR图2.2 单端反激式变换器
工作原理：当 Q 导通时，由于 N1 和 N2 的同名端关系，VD1 承受反向电压截止，能量存在原边电感中，当 Q 关断时，N2 极性反转，VD1 导通，向负载 R 供电。同时变压器磁芯也完成磁复位。反激式变换器具有结构简单、成本低、驱动简单、可靠性高、适合多路输出等优点，多应用于 150W 以下的开关电源场合中。
2.3 工作模式
工作方式选取：反激式开关电源主要有连续工作模式（CCM）和断续工作模式（DCM）两种工作方式。在 PWM 脉冲的作用下开关管导通，输入端电压加在变压器原边，原边绕组存储能量，当开关管关断时，变压器存储的能量开始流向负载，两者的区别就是若在下一
基于UC3845的横机专用输出大功率开关电源资料
