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基于PSIM的开关电源仿真设计

基于PSIM的开关电源仿真设计
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2013 年 9 月 25 日第 30 卷第 5

期 TelecomPowerTechnology

, ,

Sep.252013 Vol.30No.5

图 1

由 UC3842构成的开关电源电路

R 8 和电容 C 8 决定振荡器的工作频率 , 也就决定了 UC3842输出的 PWM 信号的频率 , 可以计算图 1中电路的工作 频率约为 80kHz; 经过 R 10上的电流和流过变压器第一初 级 N p _1的电流及开关管 M 1 的电流相同 , 因此 R 10为电流 取样电阻 , 其电压经 R 9 和 C 9 低通滤波后送到 UC3842的电流检测比较器的输入端 3脚 ; 从 第 二 初 级 N p _2 得 到 的 电 压 反 馈 信 号 送 入 UC3842内部误差放大 器的反向输入端 2脚 , 误差放大器同向输入端在芯片得到的 基准电压信号 , 经误差放大器后得误差放大信号 U e , 而 U e 送到 UC3842内部电流检测比较器的输入端 , 电流检测比 较器的另一端就是 3脚 ,3脚接电流反馈信号 , 这就构成了 双闭环系统 ; 芯片的驱动能力较强 ,6脚输出的 PWM 信号 直接驱动场效应管 M1。

二极管 D 1、 电阻 R 2、 电容 C 2 和二极管 D 2、 电阻 R

3、 电容 C 3 组成两个消振衰减电路 。 第一个消振衰减电路主

要用来消除功率开关变压器的漏磁而引起的上冲峰值电 压 , 第二个消振衰减电路主要用来消除功率开关的电压 、 电 流应力而引起的上冲峰值电压 。 引进上述消振衰减电路后 , 功率开关管 M 1 输出电压波形中的正向和负向峰值较高的 上冲脉冲电压信号基本上被消除和衰减掉了 , 使 M 1 的工 作安全性和可靠性得到了极大的改善和提高 , 使开关稳压 电源的电磁兼容性也得到了极大的改善和提高 。

1.3 直流输出电路

直流输出电路由 RC 1 ~RC 3, D 5 ~D 7, C 10 ~C 13

,

L 1 和 T1组成 。 其工作过程为 :在功率开关导通期间二极管 不导通 , 在功率开关截止期间二极管导通 , 各次级线圈输出 电压经二极管整流和电容滤波后向外输出稳定的电压 。 每 个二极管两端都并联一个由电阻和电

·

14

·

容组成的纹波消除电路 , 以吸收二极管在由导通到截止或 由截止到导通的转换过程中因存在着一定的恢复时间而引 起的纹波噪声 。

1.4 功率开关变压器的设计

依据 UC3842 应用方式 , 选定定时电阻 R T =

10k Ω,

定时电容 C T =0.0022 F 。

确定开关频率 f =

, 周期

μ

78kHz

T =13μs

设计单端控制开关电源时 , 一般占空比 D 最大不

超过 , 这里选择 , 则 :

0.5 D =0.5

T ON =T ×D =6.5s () 1

μ 根据电源规格 、 输出功率 、 开关频率选择 / 25磁芯 ,

磁芯截面积 S =1.13cm

PQ26

, 磁路有效长度 L =

2

, 饱和磁通密度

。 取变压器最大工

6.4cm

B S =0.4T

作磁感应强度

/

, 则电感系数

A

B max =B S 3≈ 0.133T

为 :

/

( /2)

()

A =0.4πμs ≈ 4.44μHN

2

变压器初级线圈

_

匝数为 :

N p1

_

(

)/(

)

()

N p1 = U I T ON

B MAX S

3

式中 , U I 为最小直流输入电压 。

交流输入电压的最小值约为 200V ,

U I =200× 2 (V) ≈ 283(V), 得出 N p _1=122匝 , 取 125匝 。 初级级线

圈 N p _1电感 L p _1=A N p _12

=70mH。

次级线圈 N s _1匝数为 :

N s _1 = p

_

1

(

U 01

+U DF

)

(4) U I

D

m

ax

式中 :U DF 为整流二极管上的压降 。

取 U DF =0.7V, 代入式 (4) 得 N s _1 =5匝 。 次级线圈

N s _1的电感为 :

__

()

2

5

L s 1 = N s 1A =111μH

同理可得次级线圈 N s _2匝数为 12匝 , 线圈电感为

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