实用小功率开关稳压电源的设计

时值反馈和电流平均值反馈两路,R2上电压反映电流瞬时值,开关管上的电流增大会使UR2增大,当UR2大于1V时，UC3843芯片输出脉冲关断。调节R1、R2分压比可改变开关管的限流值，实现电流瞬时值的逐周期比较，这属于限流式保护。输出脉冲关断，实现对电流平均值的保护，这属于截流式保护。两种过流保护互为补充，使电源更为安全可靠。采用电流互感器采样使控制电路与主电路隔离，同时与电阻采样相比降低了功耗，有利于提高整个电源的效率。

电压反馈电路如图3所示，输出电压通过集成稳压器TL431和光耦反馈到UC3843（1）脚，调节R1、R2分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压Uo升高，集成稳压器TL431阴极到阳极的电流增大，使光耦输出三极管电流增大即UC3843（1）脚对地的分流变大，UC3843输出脉宽相应变窄，输出电压Uo减小。同样地，如果输出电压Uo减小，可通过反馈调节使之升高。

图2电流反馈电路

图3电压反馈电路

图4变压器过热保护电路

图5输出过电压保护电路

图6空载保护电路

图7输入滤波电路

34保护电路的设计

图4为变压器过热保护电路，R3=R4,NTC为粘贴在变压器上的负温度系数的热敏电阻，常温下RNTCR2，运放U1构成滞环比较器。正常工作时，NTC阻值较大，运放U＋U－，输出为零；当温度上升到设定值时，运放U1输出为高电平，送到PWM控制芯片使输出脉冲关断。

图5为输出过电压保护电路。稳压管DZ的击穿电压稍大于输出电压额定值，输出正常时，DZ不导通，晶闸管V门极电压为零,不导通。当输出过压时DZ击穿，V受触发导通，使光耦输出三极管电流增大，通过UC3843控制开关管关断。

图6为空载保护电路。为了防止变压器绕组上电压过高，同时也为了使电源从空载到满载的负载效应较小，开关稳压电源输出端一般不允许开路。图6中R2R3,给运放同相输入端提供固定的小电压U＋。R8为取样负载电流的分流器,当外电路未接负载RL时，R8上无电流,运放反相输入端电压U－=0，因而U＋>U－，运放输出电压较高，使三极管V1饱和导通，将电源内部的假负载R7自动接入。当电源接入负载RL时,R8上的压降使U－>U＋,运放输出电压为零,V1截止,将R7断开。

35输入滤波电路的设计

输入滤波电路具有双向隔离作用,它可抑制从交流电网输入的干扰信号,同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。电路如图7所示，是一种复合式EMI滤波器，L1、L2和C1构成第一级滤波，共模电感TR和电容C2、C3进行第二级滤波。C1主要用来滤除差模干扰，选用高频特性较好的薄膜电容。电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累影响滤波器的工作特性。C2、C3跨接

图8空载时输入功率波形

图9半载时输入功率波形

图10满载时输入功率波形

图11漏极电压Uds波形

在输出端，能有效抑制共模干扰。为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器。

4实验结果

图8～图10为输入电压220V的条件下,输出端的负载状况分别为空载、半载和全载时，输入端的功率波形图。由这3个图可以看出，输入功率是个脉冲序列，周期为10ms，即每半个工频周期电源输入端通过整流桥为输入平滑滤波电容充一次电。测量输入功率时串联于输入端的采样电阻为2.0Ω，因此功率为图示值除以2。半载时输出功率为:12.3662/10=15.29W，全载时输出功率为：12.2552/5=30.04W。电路正常工作时，漏极电压波形如图11所示。

(1)输出电压

在各种不同的负载状况下，当输入电压从90V变化到250V时，相应输出电压测试结果如表1所示：

表1各种负载状况下的输出电压

实测各种负载状况下的效率如表2所示。

表2各种负载状况下的效率

实测输出纹波电压峰峰值半载时为40mV；满载时为50mV。

5结语

介绍了一种实用的30W开关稳压电源电路的设计过程，该电源采用单端正激型电路结构，输出纹波较小，依靠自馈电线圈泄放变压器中的磁场能量，实现磁通复位，可减少发热，提高效率，而且去磁绕组匝数少，减小了变压器体积。应用电流型PWM控制器UC3843，提高了电源的动态响应速度，引入了过压、过流、过热、空载等保护，使电路能可靠工作。总之，该电源体积小、重量轻、纹波较小，效率较高，输出电压稳定度高，源效应和负载效应较小，保护电路较为完善,适用于功率小、要求体积小、效率高的场合。