新型单管平方型AC/DC变换器的设计
AC/DC转换装置中，通常需要适应宽范围的输入电压或是满足宽范围的输出电压。
传统的PWM变换器必须工作在相当低的占空比下方能满足要求，同时由于开关管最小开通时间的限制，使变换器只能工作在较低的工作频率。
新型单管平方型变换器，其电压转化率M是占空比平方的函数，要获得相同的电压转换率，较传统变换器而言，该变换器可以工作于较大的占空比和较高的工作频率。这样更易于实现电路的控制和拓宽可获得的电压转换率范围，从而实现宽范围电压转换。本文介绍了一种新型单管平方型AC/DC变换器的基本原理及其设计过程。
2． 新型单管平方型AC/DC变换器
新型单管平方型AC/DC变换器的原理图如图1所示，是一种基于脉宽调制（PWM）的变换器。该变换器主电路是由两个基本Buck变换器串联获得的[1]。经证明可知[2],要获得M(D)与占空比D的平方存在一定关系的变换器，一定不能少于两个电容，两个电感和四个开关，但是功率开关管的个数却可以减少到一个。本文中提出的该新型单管变换器就只含有一个开关管，减少了开关管的个数，从而简化了控制及其驱动电路。
PWM集成芯片采用了UC3842，是一种电流型控制的专用的芯片，具有电压调整率高、外围元器件少、工作频率高、启动电流小的特点。其输出驱动信号通过隔直电容，连接在驱动变压器原边。
变换器的过流保护由电阻R9检测到开关管的过流信号，封锁UC3842的输出信号，实现过流保护。电压负反馈控制由电阻R12和R13获得输出电压信号。
变换器的工作原理简述如下：当变换器接通电源时，输入交流电压整流后的直流电压经电阻R17降压后，给UC3842提供启动电压。进入正常工作后，二次绕组N3提供UC3842的工作电压（12V）；绕组N2的高频电压经过整流滤波，由TL431获得偏差信号，先经光耦隔离，然后输入到误差比较器的反相输入端，与给定电压进行比较，然后将比较后的误差信号反馈到UC3842，去控制开关管的导通与截止，实现稳压的目的。通过调节接入误差比较器正相端的给定电压，来获得输出电压的宽范围调节。
3． 变换器的设计
3．1 EMI滤波器的设计
EMI滤波器能有效地抑制电网噪声，提高电子仪器、计算机和测控系统地抗干扰能力及可靠性[3].EMI滤波器电路如图1所示，包括共模扼流圈（也称共模电感）和滤波电容。共模电感主要用来滤除共模干扰，其电感量与EMI滤波器的额定电流有关。本文中的单管平方型变换器取共模电感值为15mH。滤波电容C11, C13主要滤除串模干扰，容量大致为0.01μF~0.47μF。C14和C15跨接在输入端，并将电容器的中点接地，能有效抑制共模干扰，容量范围是2200Pf~0.1μF。
3．2 功率器件的选取
变换器的开关器件一般均选用功率场效应管（MOSFET），依据输入最高电压时输出最大电流的要求来确定其电压与电流等级，并预留有1.5~2倍的电压和2~3倍的电流裕量。在单管变换器中，开关器件的电压UCEO通常可按经验公式取
UCEO=Udmax/（1-D） (1)
式中：Udmax为漏源级的最大电压； D为占空比。
开关器件的电流按高频变压器一次绕组的最大电流来确定。本文中的单管平方型变换器中选用的功率开关管为耐压800V,电流5.4A的IRFPE40。
变换器中前级Buck电路中的二极管D1和D2选用了超快速恢复二极管，而整流输出端选用肖特基二极管，以减少二极管的压降。
3．3 变换器电感的设计
在单管平方型变换器中，为了拓宽输出端可获得的电压范围，通常控制电路中的储能电感L1和滤波电感L2工作在连续导电模式；在一个开关周期内，通过电感L1和电感L2的电流波形如图2所示。
为了使滤波电感L2工作于连续导电模式（CCM），则有：
式中，RLd为变换器的负载电阻；L2为滤波电感的电感为变换器的工作频率；D为占空比。
式中，L1为储能电感的电感值。
在本文中，要求
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