基于UC3844的多路輸出電源設(shè)計(jì)詳解

　　圖3所示多路輸出開關(guān)電源是專為電機(jī)控制設(shè)計(jì)的。主電路采用單端反激式變換電路。220V交流輸入電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波變?yōu)橹绷骱螅┙o單端反激式變換電路。反激式變換電路結(jié)構(gòu)具有電氣隔離、易于多路輸出、外接元器件少、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。其中12V/0.2A、24V/1A、？15V/0.5A的輸出繞組分別為UC3844、繼電器和其他模擬電路供電。5V/2A輸出是重要的一路輸出信號，它除了用于穩(wěn)壓外，還為電機(jī)控制用的數(shù)字板電源提供5V電源。

　　2、高頻變壓器設(shè)計(jì)

　　單端反激式變壓器可工作在CCM（電流連續(xù)模式）和DCM（電流斷續(xù)模式）。在不同的工作模式下，變壓器的設(shè)計(jì)是不一樣的。這里將變壓器設(shè)計(jì)在工作于CCM模式下。

　　根據(jù)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的伏秒數(shù)應(yīng)等于關(guān)斷時(shí)的伏秒數(shù)，可推導(dǎo)出原邊匝數(shù)與副邊匝數(shù)比為：

　　式中：A為額定工作狀態(tài)時(shí)的工作比;UP1為變壓器輸入電壓，220V交流輸入電壓經(jīng)整流后得到約300V高壓，所以UP1取300V;UP2為5V繞組輸出電壓。單端反激式開關(guān)電源變壓器的臨界電感為：

　　高頻變壓器磁心氣隙為：

　　3、漏感消除電路

　　1）RCD吸收回路

　　在反激變換器中，由于高頻變壓器兼作儲(chǔ)能電感用，因而氣隙大，漏感亦較大。一方面，會(huì)產(chǎn)生開關(guān)管關(guān)斷時(shí)很高的電壓尖峰，另一方面，整流二極管反向恢復(fù)會(huì)引起開關(guān)管開通時(shí)的電流尖峰。為了解決這個(gè)問題，本設(shè)計(jì)采用R18、C36、D15構(gòu)成的無源鉗位電路消除電路中存在的漏感。該電路簡單方便，容易實(shí)現(xiàn)，在小功率的情況下能達(dá)到較好的抑制效果。

　　開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器漏感能量轉(zhuǎn)移到電容C36上，然后電阻R18將這部分能量消耗掉。Q1導(dǎo)通過程中，C36沒有放電到0，那么Q1的漏源電壓上升的一段時(shí)間內(nèi)，電容不起作用，有利于反激過沖。

　　2）開關(guān)管保護(hù)電路

　　R16、D14、C35構(gòu)成的開關(guān)管保護(hù)電路可以消除開關(guān)管漏源間產(chǎn)生的反峰電壓。Q1關(guān)斷時(shí)，Q1上電流下降，變壓器漏感會(huì)阻止電流減小，一部分電流繼續(xù)流過Q1，另一部分通過D14對C35充電。C35的存在減緩了漏源間電壓的上升。C35越大，漏源間電壓上升得越慢，這樣可以降低開關(guān)管的損耗。

　　在選用續(xù)流二極管D14時(shí)選擇了肖特基二極管。這種二極管在峰值電流為3A時(shí)，導(dǎo)通電壓通常很小。

　?四、控制電路設(shè)計(jì)

　　1、UC3844的啟動(dòng)和振蕩頻率的設(shè)定

　　R3為UC3844AN的啟動(dòng)電阻，UC3844AN的啟動(dòng)電壓為16V，當(dāng)引腳7的輸入電壓高于34V時(shí)，UC3844AN內(nèi)部的穩(wěn)壓管將電壓穩(wěn)定在34V。芯片啟動(dòng)后，變壓器有耦合輸出，12V供電繞組有12V輸出，由D5、D6、D7、C26、C23、C24構(gòu)成的電路為UC3844AN提供正常工作時(shí)的電壓。

　　UC3844芯片引腳4和引腳8之間接時(shí)間電阻R12，引腳4和引腳5接時(shí)間電容C33，引腳8的5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)R12給C33充電，振蕩工作頻率f=1.72/（C33R12）（kHz），C33單位為LF，R12單位為k8。

　　2、電壓反饋電路

　　在PWM雙環(huán)控制系統(tǒng)中，電壓環(huán)的作用是穩(wěn)定輸出電壓，在輸入電壓或負(fù)載擾動(dòng)下保持輸出穩(wěn)定。圖3左下角電路為5V電壓反饋電路。

　　變壓器5V輸出通過三端可調(diào)穩(wěn)壓管TL431和光耦H11A1以電壓反饋的形式反饋到UC3844的引腳2。當(dāng)5V輸出繞組的電壓大于5V時(shí)，加在三端可調(diào)穩(wěn)壓管上的參考電壓升高，流過H11A1中二極管的電流增大，三極管上的電流也相應(yīng)地增大，即UC3844的引腳2電壓升高，誤差放大器輸出電壓降低，占空比減小，流過開關(guān)管的峰值電流減小，使輸出電壓降低。5V輸出電壓小于5V時(shí)的情況與上述過程相反。

　　3、電流反饋電路

　　采樣電阻R17上的電壓反映了變壓器T1原邊繞組上的電流大小。當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，R17上的電流逐漸增大，壓降增加，通過R13將該電壓反饋到芯片引腳3，該電壓與電流比較器的另一端進(jìn)行比較，當(dāng)此壓降達(dá)到一定值時(shí)，鎖存器復(fù)位，開關(guān)管截止。

　　正常運(yùn)行時(shí)，R17的峰值電壓由誤差放大器控制，滿足

　　五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。圖4為此開關(guān)電源5V輸出的電壓紋波。

　　測得峰值為30mV，紋波不超過0.6%。表1為該開關(guān)電源空載和帶載能力測試結(jié)果，其中5V帶載38，？15V分別帶載308，24V帶載158。實(shí)驗(yàn)表明該開關(guān)電源紋波小，負(fù)載調(diào)整率高，穩(wěn)壓效果好。