升压电源电路.doc

升压电源电路目前升压电源电路主要包括两种：1. 升压式DC-DC变换器（简单）2. 采用UC3842作为控制芯片的升压电路（复杂）一、 升压式DC-DC变换器升压式DC-DC变换器作为一种比较常见的能量转换器，常常被应用到电力、电子变电系统中去。最基础的升压式DC-DC变换器是并联（升压Boost）型开关稳压电路。这种工作电路主要由升压电路和电压调节电路两大部分组成。（一） 升压电路并联型开关稳压电路主回路如图所示。与负载并联的开关调整管T为N沟道增强型MOSFET，电感接在输入端，LC为储能元件，D采用正向压降小、反向电流小及存储时间短的肖特基二极管作为续流二极管，也有堵塞作用，防止开关管导通时，冲了电的电容给开关管放电。输出端的滤波电容、电感使用高温高频电解电容和高频电感。图中控制电压VG为矩形波，可用振荡器代替产生，控制T的导通与截止。工作原理： 当控制电压VG为高电平时，使得场效应管栅极和源极间的电压Vgs大于开启电压，T饱和导通，输入电压直接加到电感两端，电感电流线性增加，电感产生反电动势Vl，电感两端电压方向左正右负并同时储存能量，二极管D因反偏而截止。此时电容C（已充电）的向负载提供电流并维持输出电压Vo不变。当VG低电平时，Vgs为0没有导电沟道使得T截止，电感电流不能突变。电感产生反电动势为左负右正，此时电感电压与输入电压相加。当输入电压与电感电压的和大于输出电压时，D导通，两电压给负载提供电流io，同时又向电容提供充电电流，显然输出电压大于输入电压，所以电路成为升压型开关稳压电路。T导通时间越长，电感储能越多，在一定负载电流条件下，输出电压越高。在控制脉冲VG作用下，在整个开关周期内电感电流连续时的VD、Vds、电感电压电流和输出电压的波形如图所示。由图可知，该电路在正常运行时并不稳压，有了负载，输出电压会下降，而且输出电压受脉冲频率和电感大小影响较大，为达输出电压稳定，增加电压调节电路是必不可少的。（二）、电压调节电路 在原电路上加了检测输出电压的电阻分压器（R1、R2）、基准电压Vref、误差放大器和脉冲宽度调制电路（PWM）。调节原理：在电压调节电路中，若负载电流增加使输出电压减小，则通过负反馈改变脉冲宽度使输出电压不变。其过程为：输出电压 A点电压 误差放大器输出电压 脉冲输出宽度 输出电压。二、 采用UC3842作为控制芯片的升压电路UC3842工作电压为1630V，工作电流约15mA。芯片内有一个频率可设置的振荡器；一个能够源出和吸入大电流的图腾式输出结构，特别适用于MOSFET的驱动；一个固定温度补偿的基准电压和高增益误差放大器、电流传感器；具有锁存功能的逻辑电路和能提供逐个脉冲限流控制的PWM比较器，最大占空比可达100。另外，具有内部保护功能，如滞后式欠压锁定、可控制的输出死区时间等。由UC3842设计的DCDC升压电路属于电流型控制，电路中直接用误差信号控制电感峰值电流，然后间接地控制PWM脉冲宽度。这种电流型控制电路的主要特点是：(1) 输入电压的变化引起电感电流斜坡的变化，电感电流自动调整而不需要误差放大器输出变化，改善了瞬态电压调整率；(2) 电流型控制检测电感电流和开关电流，并在逐个脉冲的基础上同误差放大器的输出比较，控制PWM脉宽，由于电感电流随误差信号的变化而变化，从而更容易设置控制环路，改善了线性调整率；(3) 简化了限流电路，在保证电源工作可靠性的同时，电流限制使电感和开关管更有效地工作。反馈PWM输入Vi，C1储能电感L整流滤波D、C2输出V0Vcc功率开关SUC3842电流取样Rs振荡RT,CT&补偿R1，Cr由UC3842控制的Boost拓扑结构及电路分别如图所示。输入电压Vi=1620V，既供给芯片，又供给升压变换。开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。当开关管导通时，电感以V1L的速度充电，把能量储存在L中。当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管D把储存的电能以(Vo-Vi)L的速度释放到输出电容器C2中。输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少由通过电感电流的峰值来控制。整个稳压过程由二个闭环来控制：闭环1输出电压通过取样后反馈给误差放大器，用于同放大器内部的2.5V基准电压比较后产生误差电压，误差放大器控制由于负载变化造成的输出电压的变化。闭环2 Rs为开关管源极到公共端之间的电流检测电阻，开关管导通期间流经电感L的电流在Rs上产生的电压送至PWM比较器同相输入端，与误差电压进行比较后控制调制脉冲的脉宽，从而保持稳定的输出电压。误差信号实际控制着峰值电感电流。三、 纹波的抑制开关电源输出纹波主要来源于五个方面：输入低频纹波、高频纹波、寄生参数引起的共模