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基于UC3844的多路输出双管正激电源设计
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基于UC3844的多路输出双管正激电源设计

2013-10-16 13:35:03 来源:《磁性元件与电源》2013年10月刊 作者:石晓丽,张代润,黄念慈,郑越 点击:5815

【哔哥哔特导读】介绍了一种基于UC3844集成芯片实现双管正激多路输出的电路,分析了电路的工作原理,并介绍了电路启动和控制设计方法,该控制方法简单,成本低,工作频率高,实用性强,同时设计了两种输出方案来满足不同需要,与一般的双管正激相比有较高的实用价值,实验证明效果良好。

1 引言
在中等容量的开关电源中,双管正激变换器有比较明显的优势,它克服了单管正激变换器开关管电压应力过高的缺点,而且不需要特殊变压器磁复位电路。更重要的是,与全桥变换器和半桥变换器相比,其在结构上有抗桥臂直通的优点,因此已成为应用最为普遍的电路拓扑结构。本文设计了一种采用UC3844控制的多路输出双管正激开关电源。UC3844是一种电流调制的PWM控制器,实现电压电流双闭环控制,芯片内阻较大(30k),启动电流小(小于1mA),因此在高压输入时仍然可以使用大电阻分压来进行启动,直接采用变压器输出端反馈,控制电路简单,电路输出采用LM350调整电压精度。
2 变换器工作原理
本文设计的变换器输出功率200W,工作频率50kHz,工作范同400V~600V,输出4路分别为24V、±12V和5V。
图1是变换器的原理图,主电路是双管正激变换器,开关管Ql和Q2同时导通,能量通过高频变压器传输到输出侧,经整流输出给负载;开关管关断时,变压器能量通过续流二极管D1和D2回馈到输入端,变压器磁芯复位。
Q1和Q2采用功率MOSFET作为功率开关管。开关管与瞬态电压抑制器(TVS)并联,可靠保护开关管。R3、C2、D9构成高频变压器原边缓冲电路,用以限制开关管漏极因高频变压器的漏感而可能产生的尖峰电压,D9选用超快恢复二极管,恢复时间为75ns。变压器原边的直流输入电压、原边绕组的感应电压以及由变压器的漏感而产生的尖峰电压,三者叠加在一起,其值可能超过MOSFFET的额定电压,所以必须在开关管的DS极增加钳位电路和吸收电路,用以保护功率MOSFET不被损坏。R1、R2、C1、D3与R4、R5、C3、D4构成了两个开关管的缓冲电路,D3和D4选用超快恢复管,其最大反向耐压值为700V,恢复时间为30ns。
输出部分采用半波加续流二极管整流,二极管选用超快恢复MUR820,额定值为8A/200V,恢复时问为30ns。
3 控制电路的设计
UC3844电流PWM模式集成控制芯片广泛用于中小功率的DC-DC开关电源,UC3844内部主要由5.0V基准电压源、振荡器、降压器、电流检测比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成,启动/关闭电压阀值为16V/10V,输出最大占空比为50%,工作频率0~500kHz,驱动能力达±1A。
UC3844典型外围电路如图2所示。UC3844的内阻大约30k,它的启动电压可以由主电路输入电压经过R1、R2、R4、R(芯片内阻)分压而得到,由图2可以知道,A点电压的计算公式为:

UC3844的启动电压为16V,式中R=30k,R2=20k,R4=4.7k,可计算出,当R1=300k时,VCC=400V电路开始工作。UC3844启动时电流不到1mA,启动过程中电阻R1所消耗的功率大约为:
PR1=I2×R1=(10-3)2×300×103=0.3W
在双管正激变换器中,两开关管是同步的,因此采用变压器分两路来同时给开关管驱动信号,接线如图3所示。UC3844正常工作时的电源和电压反馈由主变压器的反馈绕组提供;除此之外,通过小电阻对开关管电流进行采样,作为UC3844的电流反馈信号。UC3844输出驱动脉冲为15V,输出电流可到1A,考虑到变压器及元件的压降,变压器设计为升压型,变比为16∶18,输出端采用15V稳压管对驱动信号进行稳压。

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