DC-DC
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****** 降压开关电源设计报告
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DC-DC 开关电源设计报告
摘要：本文设计了一款基于uc3842的降压型DC/DC开关电源电路。首先详细的分析和阐述了降压型转换器的工作原理和如何利用pc817对电路进行隔离反馈，根据系统性能设计了电路的整体框图。然后对电路的各个模块进行了分析和设计，包括主控电路，控制电路和反馈电路。
一，开关电源设计背景及现状和前景
开关电源最早起源于上世纪50年代初，美国宇航局以小型化、轻量化、为目标，为搭载火箭开发了开关电源。在近半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。 目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。市场上DC-DC 开关电源中，用MOSFET 制成的300-500kHz 电源，早已实用化，但其频率有待进一步提高。开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化，另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。
关键词：uc3842， pc817
二，设计的目的和要求
1、 通过此次设计掌握DC-DC 开关电路的基本原理
2、 熟练掌握用altium designer进行电路图设计，增加对电
子设计自动化的理解。
3、 学会PCB 焊接的基本方法与技巧，锻炼实际动手能力。
4、 了解掌握基本的测试与调试方法，提高解决实际问题的
能力。
三，主要设备介绍
1， UC3842简介
（1）UC3842是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流直直流变换器应用而设计的，这些集成电路具有可微的振荡器，能进行占空比的控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器。电流取样比较器和大电流图腾柱式输入，是驱动功率MOSFET 的理想器件。其他的保护特性包括输入和参考欠压锁定，各有滞后、逐周电流限制、可编程输出静区时间和单个脉冲测量锁存。
（2）UC3842 性能特点：
a ． 它属于电流型单端PWM 调制器，具有管脚数量少、
外围电路简单、安装调试简便、性能优良、价格低廉等优点。能通过高频变压器与电网隔离，适于构成无工频变压器的20~50W小功率开关电源。
b ． 最高开关频率为500kHZ
c ． 内部有高稳定度的基准电压源，典型值为5.0V ，允许
有±0.1V 的偏差。温度系数为0.2mV/℃。
d ． 稳压性能好，除具有输入端过压保护与输出端过流保
护之外，还设有欠压锁定电路，使工作稳定、可靠。 最高输入电压IMV=30V，输出最大峰值电流PMI=1A,平均电流为0.2A, 本身最大功耗DMP=1W,最大输出功率Omp=50w，启动电压大于16V 、启动启动前电源电流仅0.5mA 。处于正常工作状态时，工作电压在10～34V 之间，负载电流为15mA 。超出此限制，开关电源呈欠电压或过电压保护状态，无驱动脉冲输出。
内设5V(50mA)基准电压源，经2∶1分压后作为取样基准电压。内设过流保护输入端和误差放大器输入端 e ． 电路的抗干扰性极强提高了可靠性。
（3）UC3842实物图，引脚及内部结构
UC3842实物
UC3842内部结构图
2， PC817简介
（1）PC817是常用的线性光耦，广泛用在电脑终端机、可控硅系统设备、测量仪器、影印机、自动售票、家用电器，如风扇、加热器等。电路之间的信号传递，常常在各种要求比较紧密的功能电路中被当作耦合器件，具有上下级电路完全隔离的作用，相互不产生影响。使之前端与负载完全隔离，
目的在于增加安全性，减小电路干扰，减化电路设计。 1. 电流传输比 (CTR: MIN. 50% at IF=5mA ,VCE=5V)
2. 高隔离电压
:5000V有效值
3. 紧凑型双列直插封装,PC817为单通道光耦,PC827为双通道光耦,PC837为三通道,PC847为四通道光耦.
4. 线性光耦元件。
5. PC817是日本夏普的一款电子元器件的光电耦合器，PC817参数与EL817参数一致。目前国内制造加工行业不景气的情况下，众多工厂在不改变质量而且要缩减成本的前提下，开始采用台湾亿光的光耦来替代PC817。价格便宜30%左右。经我们对客户的回访，好评达100%。
（2）PC817内部引脚和实物：
图中1号引脚为阳极，2号引脚为阴极，3号引脚为发射机，4号引脚为集电极。输入侧正向电流为50mA ，峰值正向电流可以达到1A ，反向电压为6V ，功耗70mW 。输出侧集电极发射极电压为35V ，集电极电压为6V ，流过集电极的电流为50mA 。
四，电路设计图和原理
1. 主电路- buck变换器
buck 线路（降压电路）的原理图如图1所示，降压线路的基本特征为：输出电压低于输入电压，输出电流为连续的，输入电流是脉动的。
S 为开关管，D 为续流二极管，当给S 一个高电平使得开关管导通，输入电源对电感，电容充电，同时向负载供电。当给S 一个低电平时使得开关管关断，负载电流经二极管续流。改变开关管的占空比即能改变输出的平均电压。
但是实际使用时不能用这个图，因为控制信号和开关管不共地，需要隔离。采用如下电路作为BUCK 主电路
2. 反馈隔离部分 – pc817光耦
如设计要求所述，我们的电路首要工作是输出稳定，故要设计反馈电路，进行对输出的监控与及时调节。 如图2所示，我们采用光耦pc817作为反馈隔离电路的主要电子器件， 主要是利用光耦可以使电路被隔离为两部分，且两部分之间电路没有电的直接连接，这就能很好的防止因为有电的连接而引起的干扰，特别是低压的控制电路与外部高压电路之间，而在本次设计中，由于不同器件用的很多，为了避免器件之间的干扰我们选用pc817。
3主控电路 – uc3842
本设计的主电路为buck 开关电路，所以在控制电路中我们选用可直接驱动双极型晶体管、MOSFEF 和 IGBT 等功率型半导体器件的芯片—uc3842作为主控制器，来控制Mos 管的开与关调节占空比以控制输出的稳定。图中红圈部分部分所示二极管主要起到了加快驱动波形的关断速度，二极管正向导通时相当于压降很小，相当于导线，故开关的速度被加快。
隔离与反馈回路主要是由光电耦合器PC817及其TL431完成。光耦对高压侧与低压侧进行了隔离。当输出端电压降低时，U3不变（U3由（R6+R8）/R10决定），从而R7上的电压降低，光耦反馈给UC3843的电压降低，从而使占空比增大。反之，占空比减小。
五，数据处理
最后算的平均效率为90%，还算可以
六，实验室的完整实时波形
空载时波形
负载时波形
七，实验反思与总结
基本说来，我们这次还算是较好的完成了老师布置的任务，各项指标都基本正常，并且电源的效率也在90%以上勉强还可以。在做的过程中没出现什么大的问题。有就是团队不细心，在焊板子的时候把芯片的引脚接反了，虚焊，漏焊现象还是有的，或者是把一些重要的地方的线接错了，要么就是一些线没接而导致出现的问题。这就提醒我们在焊板子和连线的时候一定要有次序，分清主次，不要有遗漏，不然会给你以后的调试带来很大的麻烦。但是一个现象应该值得我们引以为鉴。那就是由于自己的团队合作不好，执行力不行，基本就是两个人在做全队的任务，其他人完全就没把实验当回事。
同时，通过这次试验我们也对back 降压电路以及开关电源工作原理有了更深层次的认识为我们以后再做这类的电源积累了经验。
八，PCB
图