基于PWM芯片（UC3842）的醫療開關電源設計方案

3 開關電源的電路設計

　　本文用UC3842為核心控制部件，設計了90—264Vac輸入、 DC12 V輸出的單端反激式開關穩壓電源。 開關電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環控制系統。 變換器的幅頻特性由雙極點變成單極點，因此增益帶寬乘積得到了提高，穩定幅度大，具有良好的頻率響應特性。主要的功能模塊包括：EMI/EMC電路、啟動電路、反饋電路、保護電路、整流電路。以下對各個模塊的原理和功能進行分析， 開關電源電路原理圖如圖三所示。

　
圖三 開關電源原理圖

　　3.1 EMI/EMC電路

　　
圖四 電磁濾波器電路圖

　　如圖四所示，共模電感L1的差值電感與電容CX1及CX2構成了一個π型濾波器。 這種濾波器對差模干擾有較好的衰減。 除了共模電感以外，圖四中的電容CY1及CY2也是用來濾除共模干擾的。 共模濾波的衰減在低頻時主要由電感器起作用，而在高頻時大部分由電容CY1及CY2起作用。 MOV1是為了防止雷擊，能夠吸收5000Vac瞬間雷擊。

　　3.2 啟動電路

　　如圖三所示，電源通過啟動電阻R1給電容C4充電。 當C4電壓達到UC3842的啟動電壓門檻值時，UC3842開始工作并提供驅動脈沖，由6端輸出推動開關管工作。隨著UC3842的啟動， R1的工作也就基本結束，余下的任務交給反饋繞組，由反饋繞組產生電壓經過D7和Z3、R8、Z1來為UC3842供電。

　　3.3 過流、短路保護電路

　　如圖三所示，當負載電流超過額定值時，場效應電流增加，R9上的電壓反饋至CSEN（3腳），通過內部電流檢測比較器輸出復位信號，最后導致開關管關閉。只有在下一個基準脈沖到來時，才可能重新開啟開關管，而不可能出現開關管電流在恒流值左右振蕩的情況。 當出現輸出短路時， 輸出電壓會下降， 同時為UC3842供電的反饋繞組也會出現輸出電壓下降。 當輸入電壓低于87Vac時，UC3842停止工作，沒有觸發脈沖輸出，使場效應管截止。短路現象消失后，電源重新啟動，自動恢復正常工作。這就是俗稱的電路“打嗝”現象。

　　3.4 精密反饋電路

　　當開關管導通時， 整流電壓加在變壓器初級繞組上的電能變成磁能儲存在變壓器中，開關管截止后，能量通過次級繞組釋放到負載上。由公式： U0=（Ton/（n Toff））E可以得出，輸出電壓和開關管的導通時間及輸入電壓成正比，與初、 次級繞組的匝數比及開關管的截止時間成反比。 反饋電路采用精密穩壓器TL431和線性光耦PC817。 利用TL431可調式精密穩壓器構成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對輸出進行精確的調整。如圖三，輸出電壓經Z2、R15分壓后得到的取樣電壓，與TL431中的2.5V基準電壓進行比較。當輸出電壓出現正誤差，取樣電壓大于2.5V，TL431的穩壓值降低，光耦PC1控制端電流增大，UC3842的反饋端（VFB） 電壓值增大，輸出端的脈沖信號占空比降低，開關管的導通時間減少，輸出電壓降低;反之，如果輸出電壓出現負誤差，UC3842的輸出脈沖占空比增大，輸出電壓增高，達到穩壓目的。同時，整個電源系統的輸入、輸出被隔離，UC3842受到的干擾減少。在對電壓精度要求高的場合，會把電壓反饋信號從補償端（CMOP）輸入，不用UC3842 的內部放大器。因此反饋信號的傳輸縮短了一個放大器的傳輸時間，使電源的動態響應更快。

　　3.5 整流濾波電路

　　輸出整流濾波電路直接影響到電壓波紋的大小，影響輸出電壓的性能。開關電源輸出端對紋波幅值的影響主要有以下幾個方面：

　　（1）輸入電源的噪聲。解決的方案是在電源輸入端加電容C1x及電感L1