一种数控可调开关电源的设计

2．2 控制部分供电电路设计
控制部分供电主要分为UC3842供电以及单片机系统供电。这里仅介绍UC3842的供电。
在以往的经典设计中，UC3842的供电通常分为启动供电和自馈供电两部分。启动供电是电源刚开机时由市电整流、电阻限流后提供给UC3842一大于16V的电压。UC3842一旦开始稳定工作，启动供电电路就基本停止工作转由自馈线圈直接提供15V左右电压的供电。
本设计中，由于输出电压变化较大，导致自馈线圈输出电压变化范围也比较大，不能直接作为UC3842的供电电源。在设计过程中笔者对如图3所示的两种方案进行了测试，发现均能满足设计要求。
其中图(a)先通过变压器将220V交流电变压为一低电压，然后整流、滤波得到25V直流电压。在开机时，25V直流电压经TL431稳压到17V；单片机检测到UC3842正常工作后，通过程序改变数字电位器R8的阻值，使TL431输出电压稳压到15V。
图(b)电路中，UC3842的启动供电很常见，不做详细说明。UC3842正常工作后，自馈线圈N3产生17～34V的电压。由于自馈电压变化很大，限流电阻R5无法选取满足TL431在所有自馈电压范围内工作。在自馈电压较高时TL431将该电压变换为15V后供电给UC3842 自馈电压低至TL431不能实现稳压时，由电阻R5和R6、R7分压后给UC3842供电。
由上文可知，图3(a)电路需要单独的变压电路以及整流电路，电源的体积、重量都较大；(b)电路需要增加一个副边绕组，变压器结构较复杂，同时漏感也相应增大。总的来说(b)电路更适合本设计。但是如果继续增大输出电压的调整范围，或电源输出最大电压和最小电压的比值m很大时，可以看出来自馈绕组的电压变化范围为17V～m×17V。此时很难找到合适的稳压器件为UC3842提供工作电压，此时(b)电路将不再适用。
2．3 高频变压器设计
高频变压器的设计是开关电源设计的核心。假定变压器副边效率为典型的85％，则查表选取西门子N27硅铁氧体E55型磁芯。
电流临界连续原边电感值为：
其中，Uinmin为变压器原边最小直流电压，本设计中Uimnin=200×1．3=260V；Ts为开关周期，本设计选择Ts=33μs：Tonmax为开关管一周期内导通的最大时间，本设计中Tonmax=15 μs；Pomin为输出最小功率，本设计中Pomin=3×15=45W；η为变换效率，本设计中假定η=85％。则Lpmin=4．4μH。
高频变压器原边绕组最少匝数为：
其中△Bac为最大ac磁通密度，根据查表以及经验选择△Bac=0．220T；Ae为磁芯最小横截面积，查表知Ae=353mm2。则Np(min)=50．2，在这里取原边绕组Np为51匝。

其中Uo为输出电压，这里取最大值30V；UD为输出整流二极管正向导通电压，这里取0．7 V；Toffmin+Tonmax=Ts，这里Toffmin=18μs。则N2=7．22匝，通过验证取8匝能达到很好的效果。