中国石油大学电力电子课程设计 单端反激式开关电源设计 - 图文 下载本文

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六、课程设计中出现的问题

此次试验我们的成功之路较为曲折,直到最后一天我们才成功完成电路的调试,主要问题如下:

问题一:进行Multisim仿真过程中,在Multisim 12.0元件库中找不到课程设计所给的元器件。

解决方法:上网查找一些能够代替已知元件库中有关的器件,通过查找资料后采用1N4007代替FR107和FR307,采用TLP521-1代替PC817。但是由于1N4007不是快恢复二极管,所以并不具有快恢复特性,而且PC817是线性光耦,用TLP521-1代替会产生很大的误差。由于器件误差的原因,仿真时会先输出18V左右的电压,然后逐渐减小到7V,即我们设计所要求的电压。

问题二:变压器的绕制及原副边匝数比。

解决方法:由于变压器的原副边匝数比需要自己估算,所以我们多次求值,带入模拟电路进行仿真,最终确定匝数比为45:3:6。

问题三:刚开始调试时,稳压管在7.8V-8.2V之间跳动,达不到8.5V,无法满足芯片供电要求。

解决方法:通过对电路的分析,我们猜测此时只有原边整流电压通过Ra1支路给辅助绕组的电容充电,使稳压管的电压近似稳压在8V,原边电路可能在整流之后有错误。经过我们对线路的检查,发现原边的电阻、电容、二极管的串并联支路焊接时出现了错误,改正之后稳压管可以提供芯片正常供电电压12V。

问题四:带载能力弱,增大负载时烧坏了熔断器。

解决方法:开始时,我们怀疑是瞬时电流过大,这个问题不只是在我们组出现,由于好几个组都有这个问题,我们通过讨论,将与芯片3管脚相连的电容由103改为471,问题得到了解决。后来询问老师,老师说可能也是由于我们电路的参数取得太边缘,没有足够的余量,导致外加负载对电路产生很大的干扰。

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七、实验总结

此次课程设计的过程比较曲折,但是最终达到了设计要求。我们先进行了相关理论计算并且进行合理的布线,避免跳线,同时查找有关资料进行Multisim仿真,然后进行了变压器的绕制,电路板的焊接与调试,最终完成210/7V单端反激式开关电源,单路输出7V并能带1A的负载。而且可以实现过流保护功能。在调试前期由于初期没发现焊接错误,前期调试花费了很长时间,在请老师验收输出功能时,发现我们的电路使用1Ω的采样电阻即可实现过流保护功能,节省了我们重新设计过流保护功能的时间。

在此期间,我们查阅了很多资料,学习和巩固了许多的知识和技能。在后来和遇到更多其他问题的同学进行交流时更是收获颇多。通过本次课程设计,我们更加熟练地掌握了色环电阻的识别等一系列实验室必备知识,受益匪浅。

本次课程设计的成功离不开老师的指导和同学们的帮助,特此感!

八、课程设计相关器件资料

(1)UC3845

UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。专为低压应用设计。其欠压锁定门限为8.5v(通),7.6V(断);电流模式工作达500千赫输出开关频率;在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调;自动前馈补偿;锁存脉宽调制,用于逐周期限流;部微调的参考源;带欠压锁定;大电流图腾柱输出;输入欠压锁定,带滞后;启动及工作电流低。

芯片管脚图及管脚功能如图1所示。

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图13 UC3845芯片管脚图

1脚:输出/补偿,部误差放大器的输出端。通常此脚与脚2之间接有反馈网络,以确定误差放大器的增益和频响。

2脚:电压反馈输入端。此脚与部误差放大器同向输入端的基准电压(2.5 V)进行比较,调整脉宽。

3脚:电流取样输入端。

4脚:R T/CT振荡器的外接电容C和电阻R的公共端。通过一个电阻接Vref通过一个电阻接地。 5脚:接地。

6脚:图腾柱式PWM输出,驱动能力为土1A。 7脚:正电源脚。

8脚:V ref,5V基准电压,输出电流可达50mA。 (2)TL431

TL431是一个良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。外部有三极分别为:阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)、参考端(REF)。其芯片体积小、基准电压精密可调,输出电流大等优点,所以可以用来制作多种稳压器件。

其具体功能可用图4.14的功能模块示意。由图可看出,VI是一个部的2.5V基准源,接在运放的反相输入端。由运放特性可知,只有当REF端的电压十分接近VI时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过,而且随着REF端电压的微小变化,通过三极管,电流将从1到100mA变化。

图14 TL431的功能模块示意图

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在开关电源设计中,一般输出经过TL431(可控分流基准)反馈并将误差放大,TL431

的沉流端驱动一个光耦的发光部分,而处在电源高压主边的光耦感光部分得到的反馈电压,用来调整一个电流模式的PWM控制器的开关时间,从而得到一个稳定的直流电压输出。 (3)PC817

PC817是一个比较常用的光电耦合器,部结构如图4.15所示,其中脚1为阳极,脚2为阴极,脚3为发射极,脚4为集电极。

在开关电源中,当电流流过光二极管时,二极管发光感应三极管,对输出进行精确的调整,从而控制UC3842的工作。同时PC817光电耦合器不但可起到反馈作用还可以起到隔离作用。

图15 PC817部框图

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