基于UC3844的单端反激开关电源设计

2009年 第4期 移 动 电 源 与 车 辆 基于 UC3844的单端反激开关电源设计 杨永清 (兰州电源车辆研究所，甘肃 兰州 730050) 摘 要：简要介绍 UC3844的内部功能， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了开关电源的工作要点。 关键词：UC3844i反激；开关电源 ；设计 中图分类号：TM133 文献标识码：A 文章编号：1003．．4250(2009)04-0001-03 1 前言 现有的电源主要由线性稳压电源和开关稳压电 源两大类组成。线性稳压电源的优点是稳定性好、 输出电压精度高、输出纹波电压小。不足之处是要 求采用工频变压器和滤波器，其体积和重量都很大， 并且调整管的功耗较大，散热难，使电源的效率大大 降低，一般情况均不会超过50％。开关稳压电源是 一 种新颖的稳压电源，是靠改变调整管的导电时间 和截止时间的相对长短来改变输出电压的大小。导 通时，开关管工作在饱和状态，管压降很小，调整管 的功耗为管压降与流过电流的乘积，因此，此时的功 耗很低；截止时，电流极小，故功耗极小。因此它比 连续导电式线性稳压电源效率高，其调整管的工作 频率高，大大减轻了变压器的体积和重量，尤其是在 电网电压波动较大的情况下，仍能维持较稳定的输 出。开关电源的不足之处是电路比较复杂，技术难 度大，开关管处于开／关状态，使其存在输出纹波电 压高、瞬变响应较差、有电磁干扰等缺点。主要靠技 术和工艺措施来克服上述缺点。近年来随着电源技 术的飞速发展，高效率的开关电源已经得到越来越 广泛的应用，大有取代线性稳压电源之势。单端反 激式变换以其电路简单、可以高效提供直流输出等 许多优点，特别适合设计小功率的开关电源。 2 芯片内部原理简介 UC3844是美国 Unitrode公司生产的一种高性 能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。虽然只 有8个引脚，但芯片内部构成双环控制，使电压调整 率和负载调整率特性很好。误差放大器构成电压闭 收稿 日期：2009-08-07 作者 简介：杨永 清 (1969-)，男，甘 肃 省武山县人，本科， 工程硕士，高级 工 环控制，电流测定比较器构成 动电 的研究，设 电流闭环控制。启动电流小于 计工作。 1 mA，工作频率高达 500 kHz，外围元件少。它适合 做2O一80 w 的小型开关电源。其工作温度为 0— 7O℃，最高输入电压3O V，最大输出电流 1 A，能驱 动双极型功率管和 MOSFET。UC3842采用 DIP一8 形式封装。内部原理框图见图 1。 UC3844的工作原理是：反馈电压和2．5 V基准 电压之差，经误差放大器 E／A放大后作为门限电 压，与反馈电流经采样后的电压，一起送到电流感应 比较器。当电流取样电压超过门限电压后，比较器 输出高电平触发 RS触发器，然后经或非门输出低 电平，关断功率管，并保持这种状态直至振荡器输出 脉冲到触发器和或非门为止。这段时间的长短由振 荡器输出脉冲宽度决定。PWM信号的上升沿由振 荡器决定，下降沿由功率开关管电流和输出电压共 同决定。反转触发器限制 PWM的占空比调节范围 在0～50％之内。 引脚2是电压反馈端，将取样电压加至 E／A误 差放大器的反相输人端，与同向输入端的2．5 V基 准电压进行比较，产生误差电压。利用内部 E／A误 差放大器可以构成电压环。引脚 3是电流反馈端， 电流取样电压由引脚 3输人到电流比较器。当引脚 3电压大于 1 V时，输出关闭。利用引脚 3和电流 比较器可以构成电流环。引脚 1是补偿端，外接阻 容元件以补偿误差放大器的频率特性。引脚 8为 5 V基准电压，带载能力50 mA。引脚 6为推挽输出 端。引脚 5为公共端。引脚 7为集成块工作电源 端，电压范围为8～40 V。 使输出驱动信号关断的方法有两种：一种是将 2 Movable Power Station & Vehicle No．4 2oo9 图1 UC3844内部框图及引脚图 竺 电压降至、 墨 憩 曼 电路设计及分析DI P 升至 上-。这 l 两 V 种 l~2 方法都是使电流比较器输出 31 V ⋯ ⋯ 。⋯ ”‘ 高电平，PWM锁存器复位，关闭输出端，直至下一个 图2所示的电路是为逆变电路设计的一个多路 时钟将PWM锁存器置位为止。根据这一原理，可 输出型单端反激式开关电源，+12 V用于控制电路 以控制引脚 1、3电压的变化，实现各种必要的保护。 电源，4路+24 V分别用于IGBT的驱动电源。 图2 多路输出单端反激电源 交流电源接通后，经过整流得到的直流电压通 过电阻Rl、电容 c6组成软启动电路，当(c2+c3) 上的充电电压达到启动电压时，电路启动，启动电流 仅为 1 mA。当电容 c2上的电压即 UC3844的7脚 电压高于16 V时，为芯片提供大于16 V的启动电 压，芯片启动后由反馈绕组提供维持芯片正常工作 一 l； l； 一 2009年 第4期 移 动 电 源 与 车 辆 3 需要的电压。当电路一旦正常工作，由反馈绕组 N 进行对 UC3844的自供电。反馈采样电压不是取自 输出电压 ，而是取自变压器 T原边侧的 ， 的 波动直接反映了电感电流的变化，所以有较快的响 应速度。当输出电压升高时，单端反激变压器 T的 反馈绕组 N 上产生的反馈电压也升高，该电压整流 后经 R2、R3组成分压网络，分压后送人 UC3842的 引脚 2，与基准电压比较后，经误差放大器放大，使 UC3842引脚6的驱动脉冲占空比减小，从而使输出 电压降低，达到稳定输出电压的目的。这个电压控 制环可以获得较高的电压调整率，电压调整率能达 到 10 量级。 R9是电流取样电阻，变压器原边电感电流流经 该电阻产生的电压经滤波后送人 UC3844的脚 3，构 成电流控制闭环。当开关管 V出现过电流时，电阻 R9上测得的过电流信号，输送到电流测定比较器的 同相输入端，只要 R9上的电压达到 1 V，电流测定 比较器动作，通过 PWM锁存器使开关管关断，实现 过电流保护功能。 芯片内部振荡器的振荡频率由引脚 8和4脚之 间的电阻 R5，4脚到地的电容 c6来决定。由于 UC3844内部有个分频器，所以驱动 MOSFET功率 开关管的方波频率为芯片内部振荡频率的一半；图 2中变压器原边并联的电阻 R11、电容 CIO、二极管 V7缓冲电路是用于限制高频变压器漏感造成的尖 峰电压。MOSFET功率管旁边的电阻R10、电容c9、 二极管 V6的作用是防止 MOSFET在关断过程中承 受大反压。缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二 极管，而变压器二次侧的整流二极管一般选择反向 恢复电压较高的超快恢复二极管。 以主开关管的周期性导通和关断为主要特征。 开关管导通时，变压器一次侧线圈内不断储存能量； 而开关管关断时，变压器将一次侧线圈内储存的电 感能量通过整流二极管给负载供电，直到下一个脉 冲到来，开始新的周期。 开关电源中的脉冲变压器起着非常重要的作 用：一是通过它实现电场 一磁场 一电场能量的转换 ， 为负载提供稳定的直流电压；二是可以实现变压器 功能，通过脉冲变压器的初级绕组和多个次级绕组 可以输出多路不同的直流电压值，为不同的电路单 元提供直流电量；三是可以实现传统电源变压器的 电隔离作用。 此电路结构简单，容易布线，成本低。但是， UC3842的采样电压不是从输出端取到的，输出电压 稳压精度不高，只适合于用在负载较小的场合。 4 结束语 基于电流控制型 PWM芯片 UC3844的开关电源 具有外围电路简单、安装与调试方便、性能优良等优 点，但要使电路正常工作，对反激变压器的设计也很 重要，通过合理的绕线绕组工艺，能够降低漏感对电 路的影响，提高效率。设计制作开关电源，会遇到许 多实际问题，比如开关管及变压器过热、变压器啸叫 等等现象，许多实际问题需要在实践中不断加以总结 和完善，只有通过实践才能使设计不断臻于完美。 参考文献： [1] 沈锦飞．电源变换应用技术[M]．北京：机械工业出版 社，2007． [2] 赵修科．实用电源技术手册[M]．沈阳：辽宁科学技术 出版社，2002． [3] 曲学基．新编高频开关稳压[M]．北京：电子工业 出版 社 ，2005． Design of single-ended flyback switching power supply based on the UC3844 YANG Yong-qing (Lanzhou Power Station&Vehicle Institute，Gansu prov．，Lanzhou 730050，China) Abstract：Introduced the internal function of UC3844，and analyzed the working important point of switching power supply． Key words：UC3844；flyback；switching power supply；design．