基于PWM芯片（UC3842）的醫(yī)療開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案

3 開關(guān)電源的電路設(shè)計(jì)

　　本文用UC3842為核心控制部件，設(shè)計(jì)了90—264Vac輸入、 DC12 V輸出的單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源。 開關(guān)電源控制電路是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。 變換器的幅頻特性由雙極點(diǎn)變成單極點(diǎn)，因此增益帶寬乘積得到了提高，穩(wěn)定幅度大，具有良好的頻率響應(yīng)特性。主要的功能模塊包括：EMI/EMC電路、啟動(dòng)電路、反饋電路、保護(hù)電路、整流電路。以下對(duì)各個(gè)模塊的原理和功能進(jìn)行分析， 開關(guān)電源電路原理圖如圖三所示。

　
圖三 開關(guān)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(gòu)成了一個(gè)π型濾波器。 這種濾波器對(duì)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(shí)主要由電感器起作用，而在高頻時(shí)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(dòng)電路

　　如圖三所示，電源通過啟動(dòng)電阻R1給電容C4充電。 當(dāng)C4電壓達(dá)到UC3842的啟動(dòng)電壓門檻值時(shí)，UC3842開始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖，由6端輸出推動(dòng)開關(guān)管工作。隨著UC3842的啟動(dòng)， R1的工作也就基本結(jié)束，余下的任務(wù)交給反饋繞組，由反饋繞組產(chǎn)生電壓經(jīng)過D7和Z3、R8、Z1來為UC3842供電。

　　3.3 過流、短路保護(hù)電路

　　如圖三所示，當(dāng)負(fù)載電流超過額定值時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)電流增加，R9上的電壓反饋至CSEN（3腳），通過內(nèi)部電流檢測(cè)比較器輸出復(fù)位信號(hào)，最后導(dǎo)致開關(guān)管關(guān)閉。只有在下一個(gè)基準(zhǔn)脈沖到來時(shí)，才可能重新開啟開關(guān)管，而不可能出現(xiàn)開關(guān)管電流在恒流值左右振蕩的情況。 當(dāng)出現(xiàn)輸出短路時(shí)， 輸出電壓會(huì)下降， 同時(shí)為UC3842供電的反饋繞組也會(huì)出現(xiàn)輸出電壓下降。 當(dāng)輸入電壓低于87Vac時(shí)，UC3842停止工作，沒有觸發(fā)脈沖輸出，使場(chǎng)效應(yīng)管截止。短路現(xiàn)象消失后，電源重新啟動(dòng)，自動(dòng)恢復(fù)正常工作。這就是俗稱的電路“打嗝”現(xiàn)象。

　　3.4 精密反饋電路

　　當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)， 整流電壓加在變壓器初級(jí)繞組上的電能變成磁能儲(chǔ)存在變壓器中，開關(guān)管截止后，能量通過次級(jí)繞組釋放到負(fù)載上。由公式： U0=（Ton/（n Toff））E可以得出，輸出電壓和開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間及輸入電壓成正比，與初、 次級(jí)繞組的匝數(shù)比及開關(guān)管的截止時(shí)間成反比。 反饋電路采用精密穩(wěn)壓器TL431和線性光耦PC817。 利用TL431可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。如圖三，輸出電壓經(jīng)Z2、R15分壓后得到的取樣電壓，與TL431中的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。當(dāng)輸出電壓出現(xiàn)正誤差，取樣電壓大于2.5V，TL431的穩(wěn)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(hào)占空比降低，開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間減少，輸出電壓降低;反之，如果輸出電壓出現(xiàn)負(fù)誤差，UC3842的輸出脈沖占空比增大，輸出電壓增高，達(dá)到穩(wěn)壓目的。同時(shí)，整個(gè)電源系統(tǒng)的輸入、輸出被隔離，UC3842受到的干擾減少。在對(duì)電壓精度要求高的場(chǎng)合，會(huì)把電壓反饋信號(hào)從補(bǔ)償端（CMOP）輸入，不用UC3842 的內(nèi)部放大器。因此反饋信號(hào)的傳輸縮短了一個(gè)放大器的傳輸時(shí)間，使電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(guān)電源輸出端對(duì)紋波幅值的影響主要有以下幾個(gè)方面：

　?。?）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