用UC3843 SMPS控制器設(shè)計(jì)了一個(gè)12V/27W的SMPS電路

時(shí)間：2024-12-06 20:17:57

關(guān)鍵字： SMPS電路 UC3843 變壓器交直流變換器

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[導(dǎo)讀]開(kāi)關(guān)模式電源或簡(jiǎn)稱(chēng)SMPS是一種電源供應(yīng)單元(PSU)，它使用開(kāi)關(guān)器件(如晶體管或MOSFET)將交流或直流電源轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓。在許多電子設(shè)計(jì)中，開(kāi)關(guān)模式電源電路(SMPS)最常用于將交流電源電壓轉(zhuǎn)換為設(shè)備工作所需的合適水平的直流電壓。這種交直流變換器以230V/110V交流市電電壓為輸入，通過(guò)開(kāi)關(guān)過(guò)程將其轉(zhuǎn)換為低電平直流電壓，因此稱(chēng)為開(kāi)關(guān)型電源。我們已經(jīng)建立了一些SMPS電路，如5V 2A SMPS電路和12V 1A TNY268 SMPS電路。我們甚至做了一個(gè)關(guān)于如何構(gòu)建我們自己的SMPS變壓器的項(xiàng)目，該變壓器可以與驅(qū)動(dòng)IC一起用于我們的SMPS設(shè)計(jì)。

開(kāi)關(guān)模式電源或簡(jiǎn)稱(chēng)SMPS是一種電源供應(yīng)單元(PSU)，它使用開(kāi)關(guān)器件(如晶體管或MOSFET)將交流或直流電源轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓。在許多電子設(shè)計(jì)中，開(kāi)關(guān)模式電源電路(SMPS)最常用于將交流電源電壓轉(zhuǎn)換為設(shè)備工作所需的合適水平的直流電壓。這種交直流變換器以230V/110V交流市電電壓為輸入，通過(guò)開(kāi)關(guān)過(guò)程將其轉(zhuǎn)換為低電平直流電壓，因此稱(chēng)為開(kāi)關(guān)型電源。我們已經(jīng)建立了一些SMPS電路，如5V 2A SMPS電路和12V 1A TNY268 SMPS電路。我們甚至做了一個(gè)關(guān)于如何構(gòu)建我們自己的SMPS變壓器的項(xiàng)目，該變壓器可以與驅(qū)動(dòng)IC一起用于我們的SMPS設(shè)計(jì)。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用UC3843電流模式PWM控制器IC構(gòu)建另一個(gè)12V 2.2A SMPS電路，這是一種流行的低成本SMPS驅(qū)動(dòng)IC。本教程將帶您完成完整的電路，并將解釋如何構(gòu)建UC3843電路的變壓器。很有趣，我們開(kāi)始吧。

基于UC3843的電源設(shè)計(jì)規(guī)范

UC3843是一款固定頻率模式PWM控制器，專(zhuān)為離線(xiàn)和DC到DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)，外部元件最少。這些集成電路具有精確占空比控制的修整振蕩器，溫度補(bǔ)償參考，高增益誤差放大器，電流傳感比較器和用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的高電流圖騰極輸出。正如我們將看到的，這使得它適用于許多不同的應(yīng)用程序。

輸入規(guī)格：我們的SMPS將工作在交流到直流轉(zhuǎn)換域。因此，輸入為交流。在本項(xiàng)目中，輸入電壓是固定的。它是按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)額定電壓。因此，該SMPS的輸入交流電壓為220-240VAC。它也是印度的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)。

輸出規(guī)格：我們將輸出電壓設(shè)置為12V，額定電流為2.2A。因此，它將是27W輸出。無(wú)論負(fù)載電流如何，該SMPS都將提供恒定電壓，它將在CV(恒定電壓)模式下工作。此外，輸出電壓將固定在12V額定。

保護(hù)電路：有多種保護(hù)電路，可用于設(shè)計(jì)SMPS電路，使操作安全可靠。保護(hù)電路保護(hù)SMPS以及相關(guān)負(fù)載。根據(jù)類(lèi)型的不同，保護(hù)電路可以跨輸入或輸出連接。對(duì)于該SMPS，輸入浪涌保護(hù)將在最大工作輸入電壓為275VAC時(shí)使用。此外，為了處理EMI問(wèn)題，將使用共模濾波器來(lái)消除產(chǎn)生的EMI。在輸出端，我們將包括短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)。除此之外，為了減少電磁干擾和噪音我們可以使用火花間隙或者我們可以使用

UC3843 IC工作正常

正如我們前面所討論的，我們將使用流行的UC3843 IC來(lái)設(shè)計(jì)我們的SMPS，但在此之前，我們需要了解IC的基本工作原理。在本節(jié)中，我們將澄清它的一些方面。如果您想了解更多信息，可以查看UC3843 IC的數(shù)據(jù)表。

欠壓鎖定：當(dāng)電源輸入電壓低于額定/配置電壓時(shí)，UVLO檢測(cè)電壓觸發(fā)，UVLO將內(nèi)部電路設(shè)置為半待機(jī)狀態(tài)，防止任何廠(chǎng)家對(duì)電路進(jìn)行破壞。當(dāng)電源電壓上升到高于UVLO釋放電壓時(shí)，在欠壓鎖定期間繼續(xù)正常工作，輸出驅(qū)動(dòng)器偏置到高阻抗?fàn)顟B(tài)。引腳6應(yīng)用泄壓電阻并聯(lián)到地，以防止因輸出漏電流而激活電源開(kāi)關(guān)。

錯(cuò)誤放大器配置：在這個(gè)電路中有兩個(gè)錯(cuò)誤放大器。這兩個(gè)可以配置為感應(yīng)電壓和電流，要配置電流可以用公式。

峰值電流(IS)由公式確定。

可能需要一個(gè)小的RC濾波器來(lái)抑制開(kāi)關(guān)瞬態(tài)。

振蕩器波形和最大占空比：振蕩器時(shí)序電容，CT，由VREF通過(guò)RT充電，由內(nèi)部電流源放電。在放電時(shí)間內(nèi)，內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)空白輸出到低電平。因此，RT和CT的選擇決定了振蕩器頻率和最大占空比。充放電次數(shù)由以下公式確定：

現(xiàn)在，我們對(duì)UC3843 IC有了更好的了解，所以我們可以用它來(lái)設(shè)計(jì)SMPS。

構(gòu)建基于UC3843的27瓦SMPS電路所需的組件

下面列出了構(gòu)建基于UC3843的27瓦SMPS電路所需的組件。我們用非常通用的元件設(shè)計(jì)了這個(gè)電路，這使得復(fù)制過(guò)程非常容易。

?電源連接器-1

?TR5-370保險(xiǎn)絲1

?Mov 275v -1

?1N4007二極管-4

?100uF/450V電容2

?共模扼流圈-1

?18 k, 2 w 2

?二極管-2

?10K電阻-4

?22pF/100pF電容-10或2

?150K電阻- 1

?104pf -1

?4.7K電阻-2

?224 pF -1

?100uF, 25V - 2

?223 pf 2

?22 r 1

?電阻-1

?0.5R, 3W

?SR360二極管- 2

?3.3uF電感- 2

?電容-2

?EL-35核心和Bobbin - 1(從ATX電源中回收)

基于UC3843的27瓦SMPS電路的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

下面顯示的原理圖是使用半導(dǎo)體的應(yīng)用說(shuō)明設(shè)計(jì)的，我根據(jù)我的需要調(diào)整了一些組件的值，因?yàn)槲乙呀?jīng)在我的庫(kù)存中有這些組件。

在我們構(gòu)建電路之前，最好先了解一下電路的操作，在本節(jié)中，我們將這樣做。

輸入浪涌和SMPS故障保護(hù)：

本節(jié)由F1和MOV兩部分組成。F1是1A 250VAC慢熔保險(xiǎn)絲，MOV是7mm 275V MOV(金屬氧化物壓敏電阻)。在高電壓浪涌(超過(guò)275VAC)時(shí)，MOV變得死短并擊穿輸入熔斷器。然而，由于慢熔特性，保險(xiǎn)絲可以承受通過(guò)SMPS的浪涌電流。

交直流轉(zhuǎn)換:

交流直流轉(zhuǎn)換使用四個(gè)1N4007二極管組成一個(gè)全橋整流器，一個(gè)1N4007是一個(gè)1000V 1A額定整流二極管。濾波是使用100uF 400V電容完成的。然而，對(duì)于這樣的25W電路，22uF 400V就足夠了。

π過(guò)濾器:

不同的州有不同的電磁干擾抑制標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)符合en61000 3類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，PI濾波器的設(shè)計(jì)是為了降低共模EMI抑制。本節(jié)是使用C1、C2和L1創(chuàng)建的。C1和C2為10uF， 400V

驅(qū)動(dòng)電路或開(kāi)關(guān)電路：

對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)，UC3843與IRF840 MOSFET一起形成驅(qū)動(dòng)電路，在初始啟動(dòng)時(shí)需要一些功率來(lái)啟動(dòng)操作，兩個(gè)電阻R1和R2出現(xiàn)在那些被稱(chēng)為啟動(dòng)電阻，這些啟動(dòng)電阻提供初始啟動(dòng)電流來(lái)啟動(dòng)電路，當(dāng)電路開(kāi)關(guān)時(shí)，它在輔助繞組上提供所需的功率。

箝位電路：

變壓器是橫跨功率驅(qū)動(dòng)MOSFET的電感。因此，當(dāng)變壓器關(guān)閉時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的電壓尖峰。如果沒(méi)有正確補(bǔ)償，它很容易殺死MOSFET，這就是為什么鉗位電路成為必要的原因。因此，C7， R11和D5組成鉗位電路。

輔助繞組:

輔助繞組在IC處于完全工作狀態(tài)時(shí)為其提供電源。來(lái)自輔助繞組的功率通過(guò)D6、D7、C8、C9、C10和R12轉(zhuǎn)換并濾波成直流。

二次整流和緩沖電路：

在連接應(yīng)用電路之前，我們需要將TRansformer的輸出轉(zhuǎn)換為DC。輸出電流為2A時(shí)采用SR360肖特基整流二極管，SR360為3A級(jí)60V額定肖特基二極管。

過(guò)濾部分:

C6為濾波電容。它是一種低ESR電容，可以更好地抑制紋波。此外，LC后濾波器用于L2和C7在整個(gè)輸出中提供更好的紋波抑制。

振蕩器頻率選擇：

UC3843 IC的頻率可以根據(jù)需要調(diào)整，對(duì)于我們的案例，IC的頻率在R6電阻和C4電容的幫助下設(shè)置為80KHz。并使用一個(gè)額外的C5電容器來(lái)濾波電源。

基于UC3843的27瓦SMPS電路開(kāi)關(guān)變壓器的構(gòu)建

現(xiàn)在讓我們構(gòu)建開(kāi)關(guān)變壓器，為此我們將使用UC3843應(yīng)用說(shuō)明中提供的信息。