本文基于UC3842高性能電流模式脈沖寬度調(diào)制(PWM)發(fā)生器控制的開關(guān)電源，適合應(yīng)用于此類醫(yī)療系統(tǒng)。實驗通過光耦實現(xiàn)輸出和輸入的隔離，不僅提高了電源的效率，簡化了外圍電路，也降低了電源的成本和體積，使電源具有輸出電壓穩(wěn)定，紋波小等優(yōu)點。

以UC3842芯片為核心，提出了一種醫(yī)用開關(guān)電源設(shè)計方案。首先闡述了UC3842的基本原理，在此基礎(chǔ)上提出了單端反激開關(guān)電源的原理和設(shè)計方法。UC3842是Unitorde公司推出的電流型脈寬調(diào)制器，該調(diào)制器單端輸出，可以直接驅(qū)動雙極型功率管或場效應(yīng)管，適用于無工頻變壓器的 20~80W小功率開關(guān)電源的設(shè)計。文章介紹的設(shè)計方案采用單端反激式結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)寬電壓輸入，穩(wěn)定的直流輸出，具有輸入紋波小，輸出穩(wěn)定，體積小，質(zhì)量輕，效高，電磁兼容好等優(yōu)點，能夠很好地滿足醫(yī)療設(shè)備供電需求。

引言

近年來隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源與同容量的線性穩(wěn)壓電源相比，具有效率高，功率低，體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點。進入上世紀(jì)90年代以來，開關(guān)電源已廣泛應(yīng)用在各種電子電器設(shè)備、通訊、電力檢測設(shè)備電源之中。同時在醫(yī)療儀器設(shè)備中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，比如心電圖機，輸液泵，超聲診斷儀，監(jiān)護儀，CT機等等。開關(guān)電源的質(zhì)量好壞直接影響整個醫(yī)療電子設(shè)備的可靠性，因此，在醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計中開關(guān)電源的設(shè)計也越來越得到重視。文章基于 UC3842高性能電流模式脈沖寬度調(diào)制(PWM)發(fā)生器控制的開關(guān)電源適合應(yīng)用于此類醫(yī)療系統(tǒng)。實驗通過光耦實現(xiàn)輸出和輸入的隔離，不僅提高了電源的效率，簡化了外圍電路，也降低了電源的成本和體積，使電源具有輸出電壓穩(wěn)定，紋波小等優(yōu)點。

1 UC3842芯片介紹

UC3842是美國UNIRODE公司生產(chǎn)，此IC具有引腳少(8腳)，外接元件少，接線簡單，可靠性高，成本低等優(yōu)點。UC3842是電流控制型脈寬調(diào)節(jié)器。通常用于單端反激式變換器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1：UC3842的內(nèi)部等效電路

圖中1腳和2腳為補償端和內(nèi)部電壓比較器的反相輸入端;3腳為電流檢測輸入端，外接過流檢測電阻，可構(gòu)成過流保護電路，當(dāng)3腳電壓等于或高于1 V時，電流控制檢測比較器輸出高電平，復(fù)位PWM鎖存器，從而關(guān)閉輸出脈沖;4腳接振蕩電路，產(chǎn)生所需頻率的鋸齒波RT接在4，8腳之間，CT接在4腳和地之間，5腳為地;6腳為輸出端，有拉、灌電流能力，能直接驅(qū)動雙極型功率管或MOS管。7腳是其電源端，芯片工作的開啟電壓為16 V，欠壓鎖定電壓為10 V;8腳是其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(5 V)。

2 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)及工作過程

        醫(yī)療設(shè)備中使用的開關(guān)電源基本電路由輸入電路、功率變換電路、輸出電路和控制電路等組成，見圖2。

圖2：開關(guān)電源的原理框圖

輸入電路包括整流電路、EMI濾波電路及暫態(tài)保護電路。整流電路是把輸入交流變?yōu)橹绷?，通常開關(guān)電源中的整流電路是采用電容輸入型。EMI濾波電路由電容和線圈組成，其作用是濾除電網(wǎng)中的高頻雜波和同相干擾信號，以及避免電源中產(chǎn)生的電磁干擾泄露到外面。暫態(tài)保護電路具有雷擊保護，開機沖擊電流限制以及輸入過電流保護功能。功率變換電路是開關(guān)電源的核心部分，主要由開關(guān)電路和變壓器組成。開關(guān)晶體管要選用開關(guān)速度快，導(dǎo)通和工作時間短的。通常功率開關(guān)管的控制方式選擇脈寬調(diào)制。輸出電路是把高頻變壓器的次級方波電壓整流成單向脈動電流，并將其平滑成設(shè)計要求的低波紋直流電壓。同時，以直流電的輸出電壓為反饋信號，通過隔離的反饋電路，由前級的PWM控制電路進行電壓的調(diào)節(jié)，達到穩(wěn)壓的目的?？刂齐娐返闹饕饔檬窍蝌?qū)動電路提供矩形脈沖序列，控制脈沖寬度和頻率，從而達到改變輸出電壓的目的。

3 反激式開關(guān)電源設(shè)計

文章用UC3842為核心器件設(shè)計了一個單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。開關(guān)穩(wěn)壓電源電路圖見圖3。

圖3：開關(guān)穩(wěn)壓電源電路圖

原標(biāo)題:醫(yī)用開關(guān)電源設(shè)計方案