UC3842开关电源

大庆石油学院学报第32卷第3期2008年6月 JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTEVol. 32No. 3Jun.2008 收稿日期:2007211208 ;审稿人:王秀芳;编辑:郑丽芹 作者简介:高 微(1962 - ) ,女,工程师,主要从事电工及电子技术方面的研究. 基于UC3842控制芯片的Boost变换器的设计 高 微1,单清林2,朱 英3 ( 1. 大庆石油学院 电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318 ; 2.大庆市外事服务高级职业中学,黑龙江 大庆 163414 ; 3.大庆油田有限责任公司 第四采油厂,黑龙江 大庆 163511 ) 摘 要:Boost升压电路受升压芯片内部开关管的限制,难以实现较大的功率输出.根据UC3842芯片的功能特点, 结合Boost拓扑结构,提出一种利用UC3842控制芯片控制的Boost变换器的设计电路,并分析工作原理和参数设计.实 验结果表明,该Boost变换器的输出功率明显提高,设计电路的外接元器件较少,运行稳定,控制灵活便捷. 关 键 词:Boost变换器;开关电源;软开关;硬开关 中图分类号:TM743 文献标识码:A 文章编号:100021891(2008)0320071203 Boost变换器可将不可控的直流输入变为可控的直流输出,广泛应用于可调整直流开关电源和直流 电机驱动1. Boost变换器克服了传统串联型稳压电源能耗大、 体积大的缺点,具有体积小、 结构简单、 变 换效率高等优点,但其输出功率一般达不到70 W ,所以设计Boost变换器的关键是提升电路的输出功 率2 ,3.由于专用升压芯片内部开关管的限制,难以做到大功率升压变换,这使得Boost变换器在实际应 用时受到很大限制.为此,笔者利用Boost自身电路结构,结合UC3842控制芯片的特点,设计出一种大 功率输出的Boost升压电路. 1 Boost变换器及UC3842控制芯片 1. 1 Boost变换器 图1 Boost变换器电路 Boost变换器是一种开关直流升压电路,输出电压比输入电压 高,基本电路见图1.假定开关(三极管或者MOS管)已经断开很 长时间,所有的元件处于理想状态,电容电压等于输入电压4,以充 电和放电2个过程分析该电路. (1)充电过程.在充电过程中,开关闭合(三极管导通 ) , 开关 (三极管)处用导线代替,等效电路见图2 (a) .这时,输入电流流过 电感. 图2 变换器充电、 放电过程等效电路 二极管防止电容对地放电. 由于输入是直流电,因此电感上的 电流以一定的比率线性增加,该比 率与电感大小有关.随着电感电 流增加,电感里储存了一些能量. (2)放电过程.放电过程中,开 关断开(三极管截止 ) , 等效电路见 图2(b) .由于电感电流的保持特 性,流经电感的电流值不会马上变为0 ,而是缓慢地由充电完毕时的值变为0.原来的电路已断开,电感只 17 能通过新电路放电,即电感开始给电容充电,电容两端电压升高,此时输出电压高于输入电压,升压完毕. 充电时电感吸收能量,放电时电感释放出能量.如果电容足够大,那么输出端在放电过程中保持一个 持续的电流.如果通、 断电的过程不断重复,就可以在电容两端得到高于输入电压的电压5. 1. 2 UC3842控制芯片 UC3842控制芯片是一种电流型脉宽调制电源芯片,工作电压为1630 V ,工作电流约为15 mA.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 够提供逐个脉冲限流控制的PWM比较器,最大占空比可达100 %.此外,该芯片具有内部保护功能,如滞 后式欠压锁定、 可控制的输出死区时间等. 2 电路设计及仿真 2. 1 电路设计 根据UC3842控制芯片的功能特点,结合Boost拓扑结构,设计电流型控制的Boost变换器.电路的 技术指标为:输入电压Vi= 18 V ,输出电压Vo= 60 V ,输出电流Io= 1. 5 A ,频率f49 kHz ,输出纹波噪 声为1 %.由UC3842控制芯片控制的Boost电路见图3. 图3 UC3842控制Boost电路 图3中输入电压Vi既供给芯片,又供给升压变换.开关管以UC3842控制芯片设定的频率周期开 闭,使电感L储存并释放能量.当开关管导通时,电感以Vi/ L的速度充电,把能量储存在L中.当开关管 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 (V o-Vi ) / L 的速度释放到输出电容器C5 中.输出电压由传递的能量控制,传递的能量通过电感电流的峰值控制. 整个稳压过程由2个闭环控制.闭环1中,输出电压通过取样后反馈给误差放大器,同放大器内部的 2.5 V基准电压比较后产生误差电压,误差放大器控制由负载变化造成的输出电压的变化.闭环2中, Rx 为开关管源极到公共端间的电流检测电阻,开关管导通期间,流经电感L的电流在Rx上产生的电压输送 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 差信号控制峰值电感电流. 根据技术指标要求,结合Boost电路结构的定性分析,确定图3中的关键参数LS.首先根据输入电压 和输出电压确定最大占空比Dmax: Dmax Vo- Vi Vo =0.7. 当输出最大负载时,应满足 27 大 庆 石 油 学 院 学 报 第32卷 2008年 L2 (V i- VS ) D max(1- Dmax) Iof =97.7H,(1) 式中:VS为场效应管的栅极电压,VS= 0.9 V. 考虑在10 %额定负载以上电流连续的情况,设计时假设电路在额定输出时,电感纹波电流IL为平 均电流IL的20 %30 %,因增加IL可以减小电感L ,但为了不增加输出纹波电压,须增大输出电容C2, 取30 %为平衡点,即 IL=30 %IL=30 % Io 1- Dmax =1.5 A.(2) 由式(1)和式(2)可得L2 (V i- VS ) D max(1- Dmax) Iof =97.7H.设计电感LS为 LS= L +L =185.4H.(3) 流过电感LS的峰值电流ILP为 ILP= IL+IL=6.5 A. 电感可选用电感量为150220 H( 上下浮动20 %) ,且通过6. 5 A以上电流不会饱和的电感器.电 感的设计包括磁芯材料、 尺寸、 型号选择及绕组匝数计算等.电路工作时应避免电感饱和、 温升过高.磁 芯和线径的选择对电感性能和温升影响很大,材质好的磁芯如环形铁粉磁芯,承受峰值电流能力较强,电 磁干扰低.选用线径大的导线绕制电感,能有效降低电感的温升. 2. 2 仿真结果 由UC3842控制芯片控制的Boost电路仿真的输入、 输出波形见图4.由图4可知,当输入的直流电 压为18 V时,经过Boost电路的变换后,输出的直流电压达到60 V ,可计算输出功率为90 W.可见,由 UC3842控制芯片控制的Boost电路的输出功率得到很大的提升. 图4 UC3842控制芯片控制Boost电路仿真结果 3结束语 在Boost变换器的设计中采用UC3842控制芯片,不但有效解决了Boost变换器输出功率小的问题, 而且增强了其带负载能力,同时可使Boost变换器的电压与电流控制具有良好的动态性能,在实际应用中 具有指导意义. 参考文献: 1 谢毅聪,熊蕊.一种新型单管软开关Boost变换器及其EMI研究J .通信电源技术,2003 ,20(2) :6 - 9. 2 石季英,杨亮,吴俊昭,等.软开关Boost变换器的精确数学建模与混沌仿真J .计算机仿真,2003 ,20(11) :35 - 38. 3 苏 娟,程杰斌,解茜草.基于Boost变换器拓扑PFC电路的建模与分析J .现代电子技术,2005 ,206(15) :71 - 73. 4 王玉峰,肖永江.单相Boost功率因数校正主电路模型的建立J .电气传动自动化,2001 ,24(1) :34 - 36. 5 韩彬,景占荣,高田. Boost电路的PSpice仿真分析J .微型电脑应用,2006 ,22(1) :11 - 13. 37 第3期 高 微等:基于UC3842控制芯片的Boost变换器的设计 Design of boost converter based on UC3842/ 2008 ,32(3) :71 - 73 GAO Wei1, SHAN Qing2lin2, ZHU Ying3 (1.Electricity and Inf ormation Engineering College ,Daqing Petroleum Institute ,Daqing,Hei2 longjiang163318, China;2. Senior High School of Foreign A f f airs , Daqing, Heilongjiang163318, China;3. Oil Recovery Plant N o .4, Daqing Oilf ield Corp. L td. , Daqing,Heilongjiang163511, China ) Abstract : This paper aims at limitation of Boost converter that it cannot achieve greater power output , and according to function and characteristic of UC3842 , combined Boost configuration , brought forward a design way that uses UC3842 to control Boost converter. Here work theories and parameter are ana2 lyzed. In this way the output power of Boost converter is greatly improved , fewer outer elements are needed , stable in operation and convenient for control . Key words : Boost converter ; power supply switching ; soft2switching ; hard2switching Increasing the success rate of subscribers receiving calls in the SCDMA system/ 2008 ,32(3) :74 - 76 WANG Xiang2nan , MI Chao ( Communications Corporation ,DaqingPetroleum A dministration B ureau ,Daqing, Heilongjiang 163453, China ) Abstract : In order to increase the success rate of subscribers receiving calls and improve the service qual2 ity of SCDMA network , an analytical method of large2scale calling test based on relevant theories has been adopted , which has helped determine the factors that might afect the success rate of subscribers re2 ceiving calls. Centered on these factors , we made an in2depth research into the indication of the activa2 tion and deactivation of the BSS(Base Station Subsystem)and resolution strategies and established a pro2 ject to adjust the B/ I property of the global base stations as well as SCALE. Through the application of the project mentioned above , customers of the SCDMA can enjoy a better success rate of subscribers re2 ceiving calls , with the related qualifications improved. Key words : SCDMA ; success rate of subscribers receiving calls; the indication of the activation and deac2 tivation of the BSS; resolution strategies Attitude planning of dual2arm FFSR based on genetic algorithm/ 2008 ,32(3) :77 - 80 GAO Sheng1, LI Yan2qiu2, CHANG Yu2Lian1, XU Xiao2zheng3, ZHAO Ming2quan4 (1.School ofMechanical Science andEngineering ,Daqing PetroleumInstitute ,Daqing, Hei2 longjiang163318, China;2. Downhole Service S ub2Company , Daqing, Oilf ield Corp. L td. , Daqing, Heilongjiang163458, China;3. S af ety Quality and Environment Preservation Department of Daqing Oilf ield Real Estate Group , Daqing,Heilongjiang163453, China;4.Oil Recovery Plant No.6, Daqing Oilf ield Corp. L td. , Daqing, Heilongjiang163114, China ) Abstract : In order to study the attitude planning of dual2arm free floating space robots(FFSR) , this pa2 per first gives the kinematics geometry model of dual2arm FFSR , and then introduces generalized Jacobi2 an matrix to describe the coupled relationship between robot arms and its body. The attitude planning of dual2arm FFSR is studied by using Genetic Algorithm , in which the least configuration influence of ro2 bot body is set to be the optimized goal. Simulation results show the algorithom has the advantages of high accuracy and universality. Key words : free floating space robot ; genetic algorithm ; coordination ; attitude planning Design of integrated control compensation system for intensity modulated optical fiber sensor/ 2008 ,32( 3) : 81 - 84 J IN Yuan2qiang , MA Hui2ping , ZHOU Yan , YANG Li2jian ( Mechatronic Engineering College , Harbin Institute ofTechnology , Harbin, Heilongjiang150001, China ) Abstract : A new compensation project of dual light path deep feedback integrated control is put forward in the paper , whose compensation mechanism is described. With coaxial three2layer fiber structure as the probe , a single2mode fiber as emitting fiber and dual light path as receiving section , this project com2 bines deep feedback automation control technique with dual light path receiving and common - mode in2 hibitio