第三章 多端反激式开关电源硬件电路及PCB板设计
§.3.1 UC3842芯片介绍
UC3842芯片是一种电流型PWM控制芯片且性能好、频率可以自己设定。其频率由RC网络确定，最大占空比可高达100%。并且它可以对每一个周期的电流进行限制，可以提供100瓦以下的输出功率，主要用于控制反激式转换器。芯片内部有高度稳定的可以用于外部电路的参考电压源。UC3842芯片通过“图腾柱”输出高达1A的电流，可以用来驱动多种晶体管。UC3842芯片由于引脚少、性能稳定、外围电路简单、易于安装和调试、低廉的价格，因此它被广泛用于研发开关电源。
UC3842的内部结构图如图3.1所示。从图中可以看出它的内部集成了误差放大器、振荡器、5V基准电源、脉冲调制锁存器、电流检测比较器等多种器件和一些辅助电路及元件。
图 3.1基于本次设计的开关电源的控制方式和其组成电路的拓扑结构，结合UC3842的上述特点，决定本次使用的芯片为UC3842。
UC3842的外型图如图3.2所示。
图 3.2 外型图其引脚图如图3.3所示。
图 3.3 引脚图§.3.3 芯片启动电路和其外围电路的设计与分析
一、启动电路设计
图3.4 启动电路UC3842芯片需要通过引脚7提供+16V电压才能启动，该电压由R2和C8组成的电路提供。 220V交流电通过桥式整流器整流和电容器滤波后得到直流高电压，然后由R2降压后接UI，电压开始逐渐升至+16V以上从而完成启动。开关电源进入正常工作过程中后，反馈电压经过D4和C9整流滤波后继续为UC3842芯片提供工作电压。
UC3842芯片内部自带的欠压锁定电路正常工作的电压为10V—16V。如图3.5所示。当UC3842芯片的供电端口的端电压到达16V时，UC3842芯片就开始工作。开始启动运行前，UC3842的正常电流消耗范围是0mA—1mA；开始工作后，其消耗电流约为15mA。在设计时R2可以选取消耗功率非常小的电阻，因为UC3842的启动电流在1mA以内。在启动电路时，为了使UC3842芯片的7端口有稳定、适当的电压供给，保证电源能够正常工作，所以电容器C8必须足够大。因为电源供电时会出现“打嗝”现象，所以电容器C8的放电时间应该较长，一般情况下通常要大于UC3842芯片PWM端口（6端口）输出脉冲高电平的持续时间。从上面可以看出，电容器C8的选择显得尤为重要。
图3.5二、电压反馈的电路设计
图3.6第四章 基于PSIM的反激式开关电源的仿真
§.4.1 开关电源高频变压器的设计
高频变压器是制作开关电源的核心部件，因为其具有能量传输、电压变换及电气隔离的作用。之所以高频变压器的设计是生产开关电源的关键技术，是因为高频变压器性能的好坏，直接影响到电源相关的技术规范和电磁兼容性，对电源效率的影响也较大。具有很低的直流损耗、很小的漏电感、较低的交流损耗、小绕组分布电容和绕组的耦合电容等优点的变压器即为性能良好的变压器。
一、高频变压器铁芯材料的选择
铁芯材料的特性对高频变压器的可靠性和开关电源的工作稳定性及可靠性产生重要影响。因此，在制作开关电源是所选用的高频变压器的铁芯材料应该有如下特性：
（1）磁感密度Bɷ较高
变压器工作时为了使原边绕组的匝数越少，只能选用磁感密度较大的铁芯材料。即可以使用更少的绕组匝数来承受更大的电压。
（2）铁损耗Pc较低
在选择高频变压器时，其铁芯材料应该选择密度大、电阻率高、带薄、磁滞回归线窄的铁芯材料。主要因为变压器铁损耗的大小与磁滞回归线包围的面积、铁芯的材料密度、铁芯的电阻率、铁芯带厚有关。
（3）磁导率高
磁导率能够体现一种物质在磁场中所表现出来的性质。一般我们在选择变压器铁芯材料时往往选择磁导率较高的，虽然它与变压器的工作效率没有直接关系。
（4）合理的铁芯结构
铁芯结构要利于散热、绕制简单、装配容易、漏磁和漏感较低，因为铁芯结构的合理与否直接影响开关电源的运行性能。
（5）合适的铁芯尺寸
要根据变压器传输功率的大小选择合适的铁芯尺寸。
（6）其他性能要求
适宜的工作温度、良好的机械性能、噪声小、温度稳定性高、性价比高、工作频率范围大。
综上所述，根据所制作电源的规格、输出功率和开关频率，选择铁芯型号是PQ26/25的高频变压器。铁芯截面积为S=1.13cm2，磁路有效长度L=6.4cm，饱和磁通密度Bs=0.4T。
第五章 总结与展望
§.5.1 论文总结
在目前，无论任何一种类型的电子产品的使用都离不开性能稳定可靠的电源。开关电源被大规模应用主要是因为其相对于传统线性稳压电源具有小巧轻便、高效率、产热低、性能稳定等优点。
本文介绍了基于UC3842芯片设计的开关电源的设计，从其日常的性能指标要求、常用的拓扑结构、反激式开关电源的工作原理和工作方式、整体电路的分模块分、PCB板的设计与制作、高频电压器铁芯的选择和绕组的计算、PSIM的建模仿真及分析等多个方面对本次设计进行说明。本次设计的主要内容和其成果如下：
（1）介绍了开关电源的发展现状、开关电源分类和特点、开关电源技术的发展趋势三个方面。
（2）简单的介绍了开关电源的基础知识。主要是以下几个方面的内容包：开关电源的设计要求；开关电源常用拓扑结构的分析比较和本次设计所选择的拓扑结构（即：反激式变换器拓扑结构）；反激式开关电源的工作核心原理和工作方式（连续工作模式，CCM；不连续工作模式，DCM），并且选取出了符合该次设计标准的工作方式（即：连续工作模式，CCM）。
（3）本次设计选用UC3842芯片来控制N-MOSFET的导通与截止，简单介绍了UC3842的内部结构和其引脚功能；绘制了开关电源的总体设计框图；详细介绍了UC3842芯片的启动电路和外围电路设计及参数选定，主要包括：UC3842芯片启动电路的设计、开关电源内部的电压反馈电路的设计、系统电流取样和限流电路设计、工作频率电路的设计（即振荡器和时钟电路）、无源RCD钳位吸收电路设计、功率管驱动电路设计、输入整流电路设计、开关管缓冲吸收电路设计；最后给出了开关电源的整体原理图。
（4）利用AD10软件对开关电源进行PCB板设计。首先绘制出元件库里没有的元件的原理图库和PCB库，并对原理图库和PCB库进行封装；画出原理图后自动生成网络表；最后将网络表导入到PCB板中，并对PCB板进行布局和布线。
（5）此次设计中，高频变压器的设计至关重要。本文介绍了变压器铁芯材料的基本要求，并选取出合适型号的铁芯材料进行设计（即：铁芯型号是PQ26/25的高频变压器）；然后计算出变压器原副边绕组的匝数。
（6）利用PSIM仿真软件对开关电源电路进行仿真，由仿真波形可以看出输入电压为AC 220V/50HZ时，输出为DC +12V/+5V，且波动在允许的范围内。当电压发生改变后输出端仍能输出稳定的电压，即该开关电源符合制作要求。
文章底部可以获取博主的联系方式，获取源码、查看详细的视频演示，或者了解其他版本的信息。
所有项目都经过了严格的测试和完善。对于本系统，我们提供全方位的支持，包括修改时间和标题，以及完整的安装、部署、运行和调试服务，确保系统能在你的电脑上顺利运行。
