基于對機電設備開關電源設計的探討

1.機電設備中開關電源的工作原理

1.1 原理簡介

在節電設備的開關電源中，開關元件主要是利用電子技術通過半導體等相關的元器件對開關的打開以及關閉進行控制，從而有效的保證電壓能夠穩定的輸出。通過開關電源能夠使得晶體管能夠實現接通與關閉，晶體管導通的情況下，電壓比較低，電流比較大;晶體管關閉時，電壓比較高，電流比較小。半導體元件中電壓與電流的成績就是該元件的損耗量，所以說此類開關電源能夠在損耗比較低的情況下能夠提供多種直流電源。

在PWM工作的時候其首先是將輸入電流的電壓進行斬波，從而將其轉換為與輸入電壓幅值相同的脈沖電壓。對于機電設備開關電源的調節主要是通過脈沖的占空比進行控制的，通過PWM將其斬波為交流方波之后，就可以通過變壓器等設備對幅值進行控制。想增加電壓的組數，只需對變壓器的繞組數目的增加就可以實現。通過整流濾波的作用，就能夠獲得我們所需要的直流電壓。

在對機電設備開關電源的設計中，輸入能夠從母線出獲取，這是對于變頻器的特點進行分析得出的結論。在開關電源的設計中主要包括以下幾個方面：輸入電路、功率因數的校正以及轉換、輸出電路和頻率振蕩器等部分。

若想實現電能的轉換主要是靠高頻的電子開關實現的，根據數據分析可知若接通占空比的高地決定著負載電壓的高地。

1.2 UC3842的反激式原理簡介

對開關電源的分類通常有反激式變換器以及正激式變換器兩種，在本文中筆者將對反激式變壓器進行著重討論。反激式變換器主要指的是變壓器的初級性與次級性時不同的，而正激式變換器則與之相反。

對于反激式變換器的工作原理介紹：在打開的時候，Q1為導通的狀態，在LP的兩側對其加以電壓U0,此時的電流就會呈線性增加的方式進行升高，反激式變換器則進行儲能作用;反激式變換器的此時的電壓為N0/N2與Vm以及D的乘積，在這個時候位于L5兩側的電壓上方的為負電壓，下方的為正電壓，但是D0由于反偏的作用就會停止。在其關閉的時候，Q1處于關閉狀態，此時其中的電流為0,但是在原邊中的電壓的極性則呈反向，相應的副邊電壓也會發生調換，這時候之前所儲存在變壓器中的磁能就會轉變為電能進行釋放。

對于單端的反激式變換器來說，在其開關導通的時候能夠進行電能的儲存，在將開關關閉的時候能夠將之前所儲存的電能進行釋放，所以說高頻變壓器不僅具有變壓、隔離的作用，同時還是一種能夠進行能力儲存的元件。

2.關于開關電源的設計細節

2.1 所選用的器件介紹

通過UC3842能夠產生PWM波形，能夠對電流方式進行很好的控制。在這種電路中不但具有振蕩器，而且具有能夠為溫度補償提供參考等作用，若想有效的驅動MOSFET,就必須選用大電流圖騰柱輸出。

在UC3842中，首先要在其引腳的電路的1腳要求與定時電阻和電容之間進行連接，其作用是控制震蕩頻率;2腳與阻容元件之間進行連接，其主要作用就是對誤差放大器的頻率進行補償;其3腳要與反饋電壓的輸入端之間進行連接，這樣才能夠實現其電壓轉向反響輸入端的功能;與4腳進行連接的則是電流的檢測輸入端;;7腳的作用為基準的電壓輸出。

在TL431電路中的電壓基準與齊納管的運行為同種原理，利用外部電阻能夠實現對其電壓編程為40V,通常將其坎作為能夠維持電壓穩定的二極管，在其兩端的輸出電壓主要是由它外部所連接的電阻所決定的。當TL431的輸出電壓提高的時候，就會使得其中的晶體管VT能夠導通，其輸出電壓相應的就會降低。

由于在開關電源的輸入端的電源大多都是從直流的母線中所取得的，在反激變換功率關斷的時候就會使得電壓出現頂峰，為了對電路進行保護就必須對其采取相應的措施以抑制。通過RCD能夠有效的緩解存在于元器件兩側的過電壓。通過RCD電路的設計，根據楞次定律的相關知識可以知道，當關斷MOS的時候，能夠在變壓器的原邊中形成一個非常高的瞬時電壓，由此可見在設計選擇MOS的時候要保證其能夠承受的電壓在實際電路輸入電壓的1.5倍以上。

2.2 關于電路

在機電設備的開關電源的設計主要是為了實現對于功率開關管的控制以及IC的控制，其電源的供給主要是通過直流母線，之后再設計各種電壓的開關電源。在本文中筆者將對10V的開關電源的設計過程進行闡述，向大家講解機械設備的開關電源設計中的關鍵。

UC3842這種芯片能夠很好的實現對電流控制的功能，這種芯片主要是通過對頻率的調節從而實現對輸出電壓的有效控制。在其工作的狀態中在濾波器的作用下，能夠對開關的噪音以及諧波等進行濾除。交流電壓之間形成一個能夠抗串膜的干擾電路，主要就是為了能夠對噪聲實現其抑制的作用。

電路中的交流電源能夠在經其處理之后進去到整流器之中，從而獲得我們所需要的電壓。也就是說通過濾波電容的輸入將輸入電壓中所存在的一些干擾因素進行去除，從而得到一個穩定的輸出電壓。