基于PWM芯片（UC3842）的医疗开关电源设计方案

3 开关电源的电路设计

　　本文用UC3842为核心控制部件，设计了90—264Vac输入、 DC12 V输出的单端反激式开关稳压电源。 开关电源控制电路是一个电压、电流双闭环控制系统。 变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此增益带宽乘积得到了提高，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。主要的功能模块包括：EMI/EMC电路、启动电路、反馈电路、保护电路、整流电路。以下对各个模块的原理和功能进行分析， 开关电源电路原理图如图三所示。

　
图三 开关电源原理图

　　3.1 EMI/EMC电路

　　
图四 电磁滤波器电路图

　　如图四所示，共模电感L1的差值电感与电容CX1及CX2构成了一个π型滤波器。 这种滤波器对差模干扰有较好的衰减。 除了共模电感以外，图四中的电容CY1及CY2也是用来滤除共模干扰的。 共模滤波的衰减在低频时主要由电感器起作用，而在高频时大部分由电容CY1及CY2起作用。 MOV1是为了防止雷击，能够吸收5000Vac瞬间雷击。

　　3.2 启动电路

　　如图三所示，电源通过启动电阻R1给电容C4充电。 当C4电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动开关管工作。随着UC3842的启动， R1的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组，由反馈绕组产生电压经过D7和Z3、R8、Z1来为UC3842供电。

　　3.3 过流、短路保护电路

　　如图三所示，当负载电流超过额定值时，场效应电流增加，R9上的电压反馈至CSEN（3脚），通过内部电流检测比较器输出复位信号，最后导致开关管关闭。只有在下一个基准脉冲到来时，才可能重新开启开关管，而不可能出现开关管电流在恒流值左右振荡的情况。 当出现输出短路时， 输出电压会下降， 同时为UC3842供电的反馈绕组也会出现输出电压下降。 当输入电压低于87Vac时，UC3842停止工作，没有触发脉冲输出，使场效应管截止。短路现象消失后，电源重新启动，自动恢复正常工作。这就是俗称的电路“打嗝”现象。

　　3.4 精密反馈电路

　　当开关管导通时， 整流电压加在变压器初级绕组上的电能变成磁能储存在变压器中，开关管截止后，能量通过次级绕组释放到负载上。由公式： U0=（Ton/（n Toff））E可以得出，输出电压和开关管的导通时间及输入电压成正比，与初、 次级绕组的匝数比及开关管的截止时间成反比。 反馈电路采用精密稳压器TL431和线性光耦PC817。 利用TL431可调式精密稳压器构成误差电压放大器，再通过线性光耦对输出进行精确的调整。如图三，输出电压经Z2、R15分压后得到的取样电压，与TL431中的2.5V基准电压进行比较。当输出电压出现正误差，取样电压大于2.5V，TL431的稳压值降低，光耦PC1控制端电流增大，UC3842的反馈端（VFB） 电压值增大，输出端的脉冲信号占空比降低，开关管的导通时间减少，输出电压降低;反之，如果输出电压出现负误差，UC3842的输出脉冲占空比增大，输出电压增高，达到稳压目的。同时，整个电源系统的输入、输出被隔离，UC3842受到的干扰减少。在对电压精度要求高的场合，会把电压反馈信号从补偿端（CMOP）输入，不用UC3842 的内部放大器。因此反馈信号的传输缩短了一个放大器的传输时间，使电源的动态响应更快。

　　3.5 整流滤波电路

　　输出整流滤波电路直接影响到电压波纹的大小，影响输出电压的性能。开关电源输出端对纹波幅值的影响主要有以下几个方面：

　　（1）输入电源的噪声。解决的方案是在电源输入端加电容C1x及电感L1