UC3844開關(guān)電路設(shè)計圖

　　介紹一種采用UC3844集成芯片實現(xiàn)的多路輸出單端反激式IGBT驅(qū)動電源。根據(jù)設(shè)計要求給出了該電路的具體設(shè)計步驟及電路參數(shù)。實驗結(jié)果表明，該電源的可靠性高，穩(wěn)定性好，輸出紋波小，能夠適應(yīng)電網(wǎng)電壓10% 和負(fù)載20% 的波動。

　　近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄娫吹捏w積、重量、效率等方面提出了越來越高的要求。單端反激式變換電路由于具有體積小、重量輕、效率高、線路簡潔、可靠性高以及具有較強的自動均衡各路輸出負(fù)載的能力等優(yōu)點，非常適合用于設(shè)計大功率高頻開關(guān)電源的輔助電源或功率開關(guān)的驅(qū)動電源。

　　開關(guān)電源的控制電路可以分為電壓控制型和電流控制型，前者是一個單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)，在其控制過程中，電源電路中的電感電流未參與控制，是獨立變量，開關(guān)變換器為二階系統(tǒng)，而二階系統(tǒng)是一個有條件的穩(wěn)定系統(tǒng)；后者是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電感電流不再是一個獨立變量，從而使開關(guān)變換器成為一個一階無條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，因而很容易不受約束地得到大的開環(huán)增益和完善的小信號、大信號特性。為此，應(yīng)用電流控制型芯片（峰值電流控制）UC3844設(shè)計了一種大功率高頻開關(guān)電源功率開關(guān)（例如IGBT）驅(qū)動電源，其主要技術(shù)指標(biāo)為：5路輸出（各路均為20V/0.5A）；輸出電壓紋波《±0.5% ；工作頻率為40kHz；輸入交流電壓范圍（1±10%）220V。

　　圖1是所設(shè)計電源的原理圖，主電路采用單端反激式變換電路，220 V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，并通過電阻R1、C2為UC3844提供初始工作電壓。為提高電源的開關(guān)頻率，采用功率MOSFET作為功率開關(guān)管，在UC3844的控制下，將能量傳遞到輸出側(cè)。為抑制電壓尖峰，在高頻變壓器原邊設(shè)置了RCD緩沖電路。

　　變壓器是開關(guān)電源的重要組成部分，它對電源的效率和工作可靠性，以及輸出電氣性能都起著非常重要的作用。在設(shè)計時要充分考慮轉(zhuǎn)換功率容量、工作頻率、主電路形式、輸入和輸出電壓等級和變化范圍、鐵芯材料和形狀、繞組繞制方式、散熱條件、工作環(huán)境和成本等各方面的因素。而單端反激式變換電路中的變壓器既有電抗器的功能又有變壓器的工作特性，因而它的設(shè)計方法有它的特殊性。 如圖1所示，當(dāng)功率開關(guān)管受PWM脈沖激勵而導(dǎo)通時，直流輸入電壓施加到高頻變壓器的原邊繞組上，在變壓器次級繞組上感應(yīng)出的電壓使整流二極管反向偏置而阻斷，此時電源能量以磁能形式存儲在電感中；當(dāng)開關(guān)管截止時，原邊繞組兩端電壓極性反向，副邊繞組上的電壓極性顛倒，使輸出端的整流二極管導(dǎo)通，儲存在變壓器中的能量釋放給負(fù)載。

　　UC3844外圍電路設(shè)計

　　UC3844內(nèi)部主要由5.0V基準(zhǔn)電壓源、振蕩器（用來精確地控制占空比調(diào)節(jié)）、降壓器、電流測定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅(qū)動功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。UC3844的典型外圍電路如圖2所示，圖中腳7是其電源端，芯片工作的開啟電壓為16V，欠壓鎖定電壓為10V，上限為34V，這里設(shè)定20V給它供電，用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，同時并聯(lián)電解電容濾波，其值為10uF。開始時由原邊主電路向其供電，電路正常工作以后由副邊供電。原邊主電路向其供電時需加限流電阻，考慮發(fā)熱及散熱條件，其值取為62kΩ/5W，為了防止輸出電壓不穩(wěn)定時較高的電壓直接灌人穩(wěn)壓二極管，導(dǎo)致其過壓燒壞，在輸出端給UC3844 供電的線路與穩(wěn)壓管相連接處串入一只二極管。

　　腳4接振蕩電路，產(chǎn)生所需頻率的鋸齒波，工作頻率為=1.8/CTRT，振蕩電阻RT和電容CT的值分別為100kΩ、200pF。腳8是其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓 （5V），給光耦副邊的三極管提供偏壓。腳2及腳1為內(nèi)部電壓比較器的反相輸入端和輸出端，它們之間接一個15 kΩ的電阻構(gòu)成比例調(diào)節(jié)器，這里采用比例調(diào)節(jié)而不用PI調(diào)節(jié)的目的是為了保證反饋回路的響應(yīng)速度。腳6是輸出端，經(jīng)一個限流電阻（22Ω/0.25 w）限流后驅(qū)動功率MOSFET（IRF840（＄0.6202）），為保護(hù)功率MOSFET，在腳6并聯(lián)一支15V的穩(wěn)壓二極管。