通過PWMIC操控開關(guān)管的導(dǎo)通與否，再配合二級(jí)側(cè)的二極管和電容，即可得到安穩(wěn)DC電壓的輸出。Ui為含有必定交流成份的直流電壓，由開關(guān)功率管斬波和高頻變壓器降壓，將貯存于在變壓器的能量傳遞給次級(jí)側(cè)，轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸４送飧膭?dòng)變壓器初、次級(jí)的圈數(shù)，就可以得到想要的DC電源。PWM操控電路是這類開關(guān)電源的中心，它經(jīng)過取樣反饋閉環(huán)回路，調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間份額即占空比，以到達(dá)安穩(wěn)輸出電壓的目的。
圖1-1反激式開關(guān)電源典型電路結(jié)構(gòu)
因?yàn)楦哳l變壓器的磁芯僅作業(yè)在磁滯回線的一側(cè)，并且只要一個(gè)輸出端，而MOS開關(guān)功率管導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)整流二極管截止，電能就貯存在高頻變壓器的初級(jí)電感線圈中;當(dāng)MOS功率管關(guān)斷時(shí)整流二極管導(dǎo)通，初級(jí)線圈上的電能傳輸給次極繞組，并經(jīng)過次級(jí)整流二極管輸出，故稱之為單端反激式。
第一節(jié)開關(guān)電源的干擾特性及其按捺方案
開關(guān)電源雖然具有許多長(zhǎng)處并得到廣泛的應(yīng)用，但因?yàn)樗哂袊?yán)重的射頻干擾，在線性電路中的應(yīng)用一向遭到很大的限制。開關(guān)電源是把工頻交流整流為直流后，再經(jīng)過開關(guān)變?yōu)楦哳l交流，這以后再整流為安穩(wěn)直流的一種電源，這樣就有工頻電源的整流波形畸變發(fā)生的噪聲與開關(guān)波形發(fā)生的噪聲。在輸入側(cè)泄露出去就表現(xiàn)為傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲，在輸出側(cè)泄露出去就表現(xiàn)為紋波。一起外部噪聲會(huì)進(jìn)到電子設(shè)備中，而供給負(fù)載的電源噪聲也會(huì)泄露到外部。若電源線中有噪聲電流經(jīng)過，電源線就相當(dāng)于天線向空中輻射噪聲。而這些噪聲都會(huì)影響設(shè)備的正常作業(yè)。要想使其得到更廣泛的應(yīng)用，滿足電磁兼容性的有關(guān)目標(biāo)，就需要有效地按捺開關(guān)電源的干擾。
雜訊干擾的途徑有兩種，即傳導(dǎo)干擾與輻射干擾。以下分別對(duì)兩種干擾的特性與按捺方案做一介紹。
1.1傳導(dǎo)干擾及其按捺方案
從導(dǎo)線傳入的干擾稱為傳導(dǎo)干擾，其干擾能量經(jīng)過導(dǎo)電體進(jìn)行傳達(dá)，開關(guān)電源的輸入、輸出引線都是傳導(dǎo)干擾的媒介。
開關(guān)電源發(fā)生的干擾會(huì)沿電源引線進(jìn)入電網(wǎng)，污染電網(wǎng)，使同一電網(wǎng)的電子設(shè)備遭到干擾。一起電源的輸出線還將把干擾噪聲傳遞給負(fù)載，使作為電源負(fù)載的電子設(shè)備直接遭到干擾，當(dāng)這種干擾起伏若大到必定程度，會(huì)影響線性電路和一些小信號(hào)電路的正常作業(yè)。
因?yàn)閭鲗?dǎo)干擾首要是經(jīng)過輸入輸出引線進(jìn)行傳達(dá)，因而相對(duì)來(lái)說傳導(dǎo)干擾的按捺要容易些，首要方案是加接輸入輸出濾波器。
在開關(guān)電源的輸入側(cè)要介入電容與電感構(gòu)成的濾波器，用于按捺交流電源發(fā)生的EMI，而該濾波器也稱為電磁兼容（EMI）濾波器。其電路如圖2-1所示。
圖2-1輸入端抑制傳導(dǎo)干擾電路（EMI)
該濾波器是一典型的低通濾波器，使開關(guān)電源產(chǎn)生的一些高頻脈沖干擾經(jīng)過它后得到極大的衰減，能較好的濾除來(lái)源于電網(wǎng)或者傳入電網(wǎng)的干擾，使其符合FCC、CE、VDE等規(guī)范。
圖中L901、L902為共模扼流圈，它是繞在同一磁環(huán)上的兩只獨(dú)立的線圈，圈數(shù)相同，繞向相反，在磁環(huán)中產(chǎn)生的磁通彼此抵消，磁芯不會(huì)飽滿，首要按捺共模干擾，感值愈大對(duì)低頻干擾按捺作用愈佳。這樣繞制的濾波電感按捺共模干擾的性能大大提高。L901、L902別離挑選感值為2.OmH和15mH的共模扼流圈。
c901、C902為共模電容，首要按捺差模干擾，即前方和零線別離與地之間的干擾。電容值愈大對(duì)低頻干擾按捺作用愈好，在這里選用102PF/250V。
c903、C904為差模電容，首要按捺共模干擾，即按捺前方和零線之間的干擾。電容值愈大對(duì)低頻干擾按捺作用愈佳，在這里選用0.47uF/300V。有時(shí)為了降低成本也可將C904省去。
圖中CN901為插座，接電網(wǎng)電壓。F901為保險(xiǎn)絲，電路中選用了標(biāo)準(zhǔn)為2A/250V的保險(xiǎn)絲，它在高壓時(shí)熔斷，可防止設(shè)備在突發(fā)的高壓時(shí)引起的損壞。NR901為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，開機(jī)瞬間溫度低，阻抗大，防止電流對(duì)回路的浪涌沖擊。常溫下其標(biāo)準(zhǔn)為5A/52。R9o1、R902對(duì)立干擾電容起泄放作用，可于關(guān)機(jī)后迅速消耗掉C903儲(chǔ)存的電能，防止帶電損耗元件。它們的標(biāo)準(zhǔn)都為1MQ，一般選用金屬釉資料。
對(duì)輸出端的干擾按捺，首要也是靠高頻濾波器，電路圖如下所示。
輸出端按捺傳導(dǎo)干擾電路
濾波電感因?yàn)樽鳂I(yè)在直流大電流狀態(tài)下，磁芯在較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度下作業(yè)，簡(jiǎn)單包括，一旦飽滿，電感即失掉濾波作用。因此有必要采用飽滿磁場(chǎng)強(qiáng)度很大的恒u磁心，如鐵鎳鉬磁粉芯等金屬磁芯。
因?yàn)檩敵?/span>干擾的頻譜相當(dāng)豐富，從幾十赫茲到幾十兆赫茲均含分量。因?yàn)樵诟哳l的情況下，濾波電容等效由純電容(C)、等效串聯(lián)電阻(RES）和等效串聯(lián)電感（LES）構(gòu)成的串聯(lián)電路。在作業(yè)頻率f超過電容器的自諧振頻率fr時(shí)，電容器就起到電感的作用。值大的濾波電容對(duì)低頻干擾比較敏感，相反，值小的濾波電容吸收高頻干擾的作用比較好。因此不能光采用大電解電容濾波C916，還有必要加接自諧振頻率很高的陶瓷電容器C917。
此外，輸出干擾的幅度還與PCB板的布線有很大聯(lián)系，不合理的布線往往會(huì)使干擾幅度大幾倍，尤其是接地點(diǎn)的組織特別重要。
1.2輻射干擾及其按捺方案
從空間傳入的干擾稱為輻射干擾，一般是指耦合干擾，即干擾能量通過空間介質(zhì)進(jìn)行近場(chǎng)感應(yīng)。因?yàn)殚_關(guān)電源一般作業(yè)在低壓大電流情況下，因此磁場(chǎng)干擾大于電場(chǎng)干擾。主要由開關(guān)變壓器的漏感、開關(guān)功率管在開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)的大電流脈沖、開關(guān)二極管反向恢復(fù)的硬特性等引起。
輻射干擾的按捺主要靠屏蔽。對(duì)電場(chǎng)可采用導(dǎo)電良好的資料，而磁場(chǎng)屏蔽則應(yīng)采用導(dǎo)磁率較高的資料。在本文中就不作詳細(xì)論述。
按捺干擾最有用的方法，是盡量減少干擾源的干擾能量。對(duì)開關(guān)電源變壓器要減少其漏感，并選擇開關(guān)參數(shù)優(yōu)秀的晶體管和軟恢復(fù)的開關(guān)二極管。
脈寬調(diào)制操控器SG6841
2.1PWM操控器SG6841簡(jiǎn)介
目前，開關(guān)電源的集成化與小型化已成為實(shí)際，前期的PWMIC大多采用UC384X系列
(如UC3842、UC3843)，但因?yàn)樾庐a(chǎn)品越來(lái)越積體化及環(huán)保和安規(guī)要求越來(lái)越嚴(yán)苛的趨勢(shì)下，呈現(xiàn)了384XG及684X等具有GreenFunction的IC。GreenFunction為環(huán)保功用的意思，亦稱之為BlueAngel，其要求是在滿載70W以下的電源產(chǎn)品，當(dāng)負(fù)載沒有輸出功率的情況下，輸入電源仍照舊供應(yīng)時(shí)，電路耗費(fèi)功率必需小于1W以下。歐系的InfineonCoolsetICE2AXXX及ICE2BXXX系列不只具有GreenFunction，并且把以往外加的功率開關(guān)集成在8DIP的IC內(nèi)，以節(jié)約空間和制作流程。
SG6841是由SystemGeneral崇貿(mào)科技開發(fā)的一款高功用固定頻率電流形式操控器，專為離線和DC一DC變換器使用而規(guī)劃。它歸于電流型單端PWM調(diào)制器，具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試簡(jiǎn)潔、功用優(yōu)良、價(jià)格低廉等長(zhǎng)處，可精確地操控占空比，完成穩(wěn)壓輸出，還擁有低待機(jī)功耗和很多維護(hù)功用，所以，為規(guī)劃人員供給只需最少的外部元件就能獲得本錢效益高的解決方案，在實(shí)際中得到廣泛的使用。SG6841有下列功用特色:
1.在無(wú)負(fù)載和低負(fù)載不時(shí)，PWM的頻率會(huì)線性降低進(jìn)入待機(jī)形式以完成低功耗，同時(shí)供給穩(wěn)定的輸出電壓。
2.因?yàn)椴捎?/span>BiCMOS，發(fā)動(dòng)電流和正常作業(yè)電流削減到30uA和3mA，因此可大大提高電源的轉(zhuǎn)換功率。
3.SG6841是固定頻率的PWM操控器，它的作業(yè)頻率經(jīng)過一個(gè)外接電阻來(lái)決定，改動(dòng)電阻值可輕易改動(dòng)頻率。
4.內(nèi)建同步斜率補(bǔ)償電路，可確保接連作業(yè)形式下電流回路的穩(wěn)定性。
5.內(nèi)建電壓補(bǔ)償電路可在一個(gè)較大的AC輸入范圍內(nèi)完成功率限制操控，并供給過載、短路維護(hù)功用。此外，還設(shè)有低電壓鎖定（UVLO）功用，使作業(yè)更穩(wěn)定、牢靠。
6.可經(jīng)過外接一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTCR)來(lái)傳感環(huán)境溫度以完成過溫維護(hù)，也可利用該功用完成過壓維護(hù)。
7.具有圖騰柱（即推拉輸出電路）輸出極，可完成杰出的EMI。其最大輸出電壓鉗位在18V。
常見的SG6841有8腳DIP和SO兩種封裝，其各引腳功用分別如下所示:
1.GND:接地。
2.FB:反應(yīng)電壓輸入端。用于供給PWM調(diào)節(jié)信息，PWM占空比便是由它操控。
3.Vin:發(fā)動(dòng)電流輸入端。SG6841開始作業(yè)必須在該端要供給一個(gè)發(fā)動(dòng)電壓。
4.RI:參閱設(shè)置端。經(jīng)過連接一個(gè)電阻接地來(lái)為SG6841供給一個(gè)穩(wěn)定的電流，改動(dòng)電阻阻值將改動(dòng)PWM的頻率。
5.RT:溫度維護(hù)端。該端輸出一個(gè)穩(wěn)定的電流。在該端接一NTCR接地來(lái)傳感溫度，當(dāng)該端電壓下降到必定值時(shí)會(huì)發(fā)動(dòng)過溫維護(hù)。在本規(guī)劃中，該功用被用于高壓維護(hù)。
6.Sense:電流傳感端。當(dāng)該端電壓到達(dá)一個(gè)閾值時(shí)芯片會(huì)停止輸出，從而完成過流維護(hù)。
7.VDD:電源供電端。
Gate:PWM脈沖輸出端。圖騰柱（即推拉輸出電路）輸出極驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管。
SG6841內(nèi)部框圖
2.2SG6841內(nèi)部結(jié)構(gòu)與作業(yè)原理
1.振蕩器
SG6841的PWM頻率規(guī)模為50KHz～10OKHz。RI端經(jīng)過銜接一個(gè)電阻Ri接地來(lái)為SG6841提供一個(gè)穩(wěn)定的電流，改動(dòng)電阻阻值將改動(dòng)PWM的頻率。
由IC內(nèi)部放置電容CTB的充放電産生振蕩波形，其上下限般定在2.7V輿1.1V，如圖三所示。常踞振蕩電原VSAW大於2.7V，比較器CA1的翰出凹凸羋位，Vpulse高高維位，Ql截止。比較器CA2的翰出高高譙位，Q2尊通，CTB放電。營(yíng)VSAW小於1.1V，CA2的翰出凹凸隼位，CA1的翰出剎高隼位，Vpulse凹凸維位，Ql接通，Q2截止，CTB充電。藉由外加電阻RI輿參考電厘VR能夠産生一倜參電流IR，而踞茜波的充電電流是IC內(nèi)部很小的電流:
在本設(shè)計(jì)中，取Ri=24k，SG6841的PWM頻率為70.42kHz。1)
欠壓鎖定
SG6841采用了欠壓鎖定比較器來(lái)確保輸出級(jí)被驅(qū)動(dòng)之前，集成電路已完全可用。欠壓鎖定回路其實(shí)質(zhì)是一個(gè)滯回比較器，以防止在通過它們各自的門限時(shí)產(chǎn)生過錯(cuò)的輸出動(dòng)作。它的開啟電壓為16V，關(guān)閉電壓為10V。在啟動(dòng)過程中，比較器反向輸入端為16V，當(dāng)VDD<16V時(shí)，比較器輸出為低電平，SG6841無(wú)法工作。當(dāng)VDD升到16V時(shí)，欠壓鎖定器輸出為高電平，SG6841正常工作，同時(shí)MOS管導(dǎo)通，使比較器反向輸入端為10V。當(dāng)VDD下降至10V時(shí)，欠壓鎖定器的輸出回到低電平，整個(gè)電路停止工作.SG6841的7腳端設(shè)置了一個(gè)32V的齊納二極管，確保內(nèi)部電路肯定工作在32V以下，以防電壓過高損壞芯片。
輸出部分
