单端反激开关电源原理与设计

电压采样及反馈电路由光耦PS2701、TL431和阻容网络组成，图中R5和C5用于TL431的频率补偿，不能缺少。通过调节由R6，R7组成的分压网络后得到采样电压，该采样电压与三端可调稳压块TL431提供的2.5 V基准电压进行比较，当输出电压正常时，采样电压与TT431提供的2.5 V电压基准相等，则TL431的K极电位保持不变，从而流过光耦U3二极管的电流不变，进而流过光耦CE的电流也不变，UC3842引脚2的反馈电位Uf保持不变，则引脚6输出驱动的占空比不变，输出电压稳定在设定值不变。当输出5 V电压因为某种原因升高时，分压网络上得到的输出电压采样值会随之升高，从而TL431的K极电位下降，流过光耦二极管的电流增大，进而流过CE的电流增大，从而UC3842的引脚2的电位升高。由UC3842内部示意图可知：误差放大器A1的输出电压Ue减小，亦即电流检测比较器钳位电压减小，所以由图2 可知：UC3842引脚6输出驱动的占空比减小，从而使输出电压减小，这样就完成了反馈稳压的过程。

2.2 初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路

初级线圈充磁峰值电流取样的内回路反馈也是开关电源设计起决定作用的环节，如果内回路反馈设计不符合电路要求，开关电源就无法正常工作。

设计内回路反馈时，需要在开关管上串联一个以地为参考的取样电阻Rs(见图1、图4中的R1和图3中的R8)，将初级线圈的电流转换为电压信号，此电压由电流检测比较器A2监视并与来自误差放大器A1的输出电平比较。

在正常的工作条件下，峰值电感电流由引脚1上的电压控制，其中：

当电源输出过载或者输出取样丢失时，异常的工作条件将出现，在这些条件下，电流比较器的门限被内部钳位至1.0 V，则

而开关电源初级线圈最大峰值电流为短路保护时变压器初级线圈流过的最大电流：

式中：IP为初级线圈电感电流；Pout为开关电源设计输出功率；Vin为开关电源输入电压；D为PWM的输出信号占空比；N为电源效率。
根据式(2)、式(3)可以推算：



根据计算得出的Rs阻值可以进一步计算出电流取样电阻的功率：

选定电流取样电阻后，需要通过一个L型的RC低通滤波网络，将这个采样信号送给UC3842的电流比较器。L型RC低通滤波网络的上限截止频率为：
从低通滤波器的对数幅频特性可知，当输入信号频率低于fh时，输出信号与输人信号几乎完全相同；当输入信号频率高于fh时，输出信号会大幅度衰减。

利用示波器可以测量Rs采样电阻上的信号频率，因此，选择低通滤波器的RC参数时必须要保证Rs电阻上正常的采样电压不能被滤波器衰减。

设计开关电源时，如果RC参数选择不当，使滤波器的上限截止频率fh偏小，导致正常的Rs采样信号被衰减，这样当负载增大时，PWM无法将控制脉冲的占空比调大，变压器会因为负载过重而发生啸叫。为解决这一问题，将滤波电容C的取值减小，进而提高fh，使正常的Rs采样信号通过滤波器，当负载加重时，开关电源可以很好地稳压，变压器的啸叫现象也没有出现。

3 结束语

开关电源的设计是一个实践性很强的课题，本文给出的方法仅作为一种参考，许多实际问题需要在实践中不断加以总结和完善，只有通过实践才能使设计不断臻于完美。