升壓電源電路.doc

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1、升壓電源電路目前升壓電源電路主要包括兩種：1.升壓式DC-DC變換器（簡單）2.采用UC3842作為控制芯片的升壓電路（復(fù)雜）一、升壓式DC-DC變換器升壓式DC-DC變換器作為一種比較常見的能量轉(zhuǎn)換器，常常被應(yīng)用到電力、電子變電系統(tǒng)中去。最基礎(chǔ)的升壓式DC-DC變換器是并聯(lián)（升壓Boost）型開關(guān)穩(wěn)壓電路。這種工作電路主要由升壓電路和電壓調(diào)節(jié)電路兩大部分組成。（一）升壓電路并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路主回路如圖所示。與負(fù)載并聯(lián)的開關(guān)調(diào)整管T為N溝道增強(qiáng)型MOSFET，電感接在輸入端，LC為儲(chǔ)能元件，D采用正向壓降小、反向電流小及存儲(chǔ)時(shí)間短的肖特基二極管作

2、為續(xù)流二極管，也有堵塞作用，防止開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，沖了電的電容給開關(guān)管放電。輸出端的濾波電容、電感使用高溫高頻電解電容和高頻電感。圖中控制電壓VG為矩形波，可用振蕩器代替產(chǎn)生，控制T的導(dǎo)通與截止。工作原理：當(dāng)控制電壓VG為高電平時(shí)，使得場(chǎng)效應(yīng)管柵極和源極間的電壓Vgs大于開啟電壓，T飽和導(dǎo)通，輸入電壓直接加到電感兩端，電感電流線性增加，電感產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)Vl，電感兩端電壓方向左正右負(fù)并同時(shí)儲(chǔ)存能量，二極管D因反偏而截止。此時(shí)電容C（已充電）的向負(fù)載提供電流并維持輸出電壓Vo不變。當(dāng)VG低電平時(shí)，Vgs為0沒有導(dǎo)電溝道使得T截止，電感電流不能突變。電感產(chǎn)

3、生反電動(dòng)勢(shì)為左負(fù)右正，此時(shí)電感電壓與輸入電壓相加。當(dāng)輸入電壓與電感電壓的和大于輸出電壓時(shí)，D導(dǎo)通，兩電壓給負(fù)載提供電流io，同時(shí)又向電容提供充電電流，顯然輸出電壓大于輸入電壓，所以電路成為升壓型開關(guān)穩(wěn)壓電路。T導(dǎo)通時(shí)間越長，電感儲(chǔ)能越多，在一定負(fù)載電流條件下，輸出電壓越高。在控制脈沖VG作用下，在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電感電流連續(xù)時(shí)的VD、Vds、電感電壓電流和輸出電壓的波形如圖所示。由圖可知，該電路在正常運(yùn)行時(shí)并不穩(wěn)壓，有了負(fù)載，輸出電壓會(huì)下降，而且輸出電壓受脈沖頻率和電感大小影響較大，為達(dá)輸出電壓穩(wěn)定，增加電壓調(diào)節(jié)電路是必不可少的。（二）、電壓調(diào)節(jié)電

4、路在原電路上加了檢測(cè)輸出電壓的電阻分壓器（R1、R2）、基準(zhǔn)電壓Vref、誤差放大器和脈沖寬度調(diào)制電路（PWM）。調(diào)節(jié)原理：在電壓調(diào)節(jié)電路中，若負(fù)載電流增加使輸出電壓減小，則通過負(fù)反饋改變脈沖寬度使輸出電壓不變。其過程為：輸出電壓↓→A點(diǎn)電壓↓→誤差放大器輸出電壓↑→脈沖輸出寬度↑→輸出電壓↑。一、采用UC3842作為控制芯片的升壓電路UC3842工作電壓為16~30V，工作電流約15mA。芯片內(nèi)有一個(gè)頻率可設(shè)置的振蕩器；一個(gè)能夠源出和吸入大電流的圖騰式輸出結(jié)構(gòu)，特別適用于MOSFET的驅(qū)動(dòng)；一個(gè)固定溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓和高增益誤差放大器、電流傳感

5、器；具有鎖存功能的邏輯電路和能提供逐個(gè)脈沖限流控制的PWM比較器，最大占空比可達(dá)100％。另外，具有內(nèi)部保護(hù)功能，如滯后式欠壓鎖定、可控制的輸出死區(qū)時(shí)間等。由UC3842設(shè)計(jì)的DC／DC升壓電路屬于電流型控制，電路中直接用誤差信號(hào)控制電感峰值電流，然后間接地控制PWM脈沖寬度。這種電流型控制電路的主要特點(diǎn)是：(1)輸入電壓的變化引起電感電流斜坡的變化，電感電流自動(dòng)調(diào)整而不需要誤差放大器輸出變化，改善了瞬態(tài)電壓調(diào)整率；(2)電流型控制檢測(cè)電感電流和開關(guān)電流，并在逐個(gè)脈沖的基礎(chǔ)上同誤差放大器的輸出比較，控制PWM脈寬，由于電感電流隨誤差信號(hào)的變化而變

6、化，從而更容易設(shè)置控制環(huán)路，改善了線性調(diào)整率；(1)簡化了限流電路，在保證電源工作可靠性的同時(shí)，電流限制使電感和開關(guān)管更有效地工作。反饋PWM輸入Vi，C1儲(chǔ)能電感L整流濾波D、C2輸出V0Vcc功率開關(guān)SUC3842電流取樣Rs振蕩RT,CT&補(bǔ)償R1，Cr由UC3842控制的Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電路分別如圖所示。輸入電壓Vi=16~20V，既供給芯片，又供給升壓變換。開關(guān)管以UC3842設(shè)定的頻率周期開閉，使電感L儲(chǔ)存能量并釋放能量。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感以V1／L的速度充電，把能量儲(chǔ)存在L中。當(dāng)開關(guān)截止時(shí)，L產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，通過二極管D把儲(chǔ)

7、存的電能以(Vo-Vi)／L的速度釋放到輸出電容器C2中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制，而傳遞能量的多少由通過電感電流的峰值來控制。整個(gè)穩(wěn)壓過程由二個(gè)閉環(huán)來控制：閉環(huán)1輸出電壓通過取樣后反饋給誤差放大器，用于同放大器內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)電壓比較后產(chǎn)生誤差電壓，誤差放大器控制由于負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化。閉環(huán)2Rs為開關(guān)管源極到公共端之間的電流檢測(cè)電阻，開關(guān)管導(dǎo)通期間流經(jīng)電感L的電流在Rs上產(chǎn)生的電壓送至PWM比較器同相輸入端，與誤差電壓進(jìn)行比較后控制調(diào)制脈沖的脈寬，從而保持穩(wěn)定的輸出電壓。誤差信號(hào)實(shí)際控制著峰值電感電流。一、紋波的抑制開關(guān)電源

8、輸出紋波主要來源于五個(gè)方面：輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起