基于改進(jìn)啟動(dòng)回路的反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

1 前言

開(kāi)關(guān)電源具有高效率、低功耗、體積小、重量輕等顯著優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。本文以電流型PWM控制芯片UC3844B設(shè)計(jì)了一種高效的單端反激式、4路隔離輸出的輔助電源系統(tǒng),并針對(duì)傳統(tǒng)啟動(dòng)回路中直流母線側(cè)能量浪費(fèi)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型控制芯片啟動(dòng)回路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的單端反激式開(kāi)關(guān)電源具有良好的工作性能，改進(jìn)型啟動(dòng)電路能夠有效縮短啟動(dòng)時(shí)間，提高了電源效率。

2 UC3844B芯片介紹

UC3844B是一種高性能固定頻率電流模式的PWM控制集成電路芯片。該集成電路的特點(diǎn)是：具有震蕩器、溫度補(bǔ)償參考、高增益誤差放大器、電流取樣比較器和大電流圖騰柱輸出，是驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的理想器件。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖如圖1所示[1]。

圖1 UC3844B內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖

具有8腳雙列直插封裝的UC3844B芯片各引腳功能如下：1腳(COMP)是誤差放大器的輸出端，用于環(huán)路補(bǔ)償;2腳(UFB)是誤差放大器的反相輸入，通常通過(guò)一個(gè)電阻分壓器連接至開(kāi)關(guān)電源輸出;3腳(ISEN)是電流取樣端，通常在功率開(kāi)關(guān)管的源極串聯(lián)一個(gè)小電阻作取樣電阻，當(dāng)取樣電阻上的電壓超過(guò)給定值時(shí)，UC3488B就關(guān)閉輸出端;4腳(RT/CT)是振蕩器，該引腳是外部定時(shí)電阻RT與定時(shí)電容CT的公共端，通過(guò)將電阻RT連接至8腳Vref以及電容CT連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)，工作頻率可達(dá)500kHz;5 腳(GND)是控制電路和電源的公共地;6 腳(OUT)是推挽輸出放大器的輸出端，該輸出可直接驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的柵極，具有拉電流和灌電流的雙向驅(qū)動(dòng)能力，峰值電流高達(dá)1.0 A。 7腳(Vcc)是電源輸入端;8腳(Vref)是參考輸出引腳，它經(jīng)過(guò)電阻RT向電容CT提供充電電流[2]。UC3844B還包括過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路，當(dāng)供電電源電壓低于10V時(shí)，芯片停止工作。

3 開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)

3.1 開(kāi)關(guān)電源的工作原理

開(kāi)關(guān)電源的工作原理圖如圖2所示[3]。剛啟動(dòng)時(shí)UC3844B所需的+16V工作電壓由R2、C3電路提供。220V交流電經(jīng)橋式整流和電容濾波，得到+300V直流高壓，在經(jīng)R2降壓后接U2的7腳，利用C3的充電過(guò)程使U2逐漸升至+16V以上，從而實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)入正常工作后，輔助繞組上的高頻電壓經(jīng)過(guò)VD2、C4整流濾波，作為芯片的工作電壓。UC3844B屬于電流控制型PWM，初級(jí)繞組上的電流在電流檢測(cè)電阻R10上建立的電壓，加至電流檢測(cè)比較器的同相端，與反相端的誤差電壓作比較，進(jìn)而控制輸出脈沖的占空比?？紤]到開(kāi)關(guān)功率管關(guān)斷的瞬間，高壓變壓器的漏感會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，現(xiàn)利用TVS、D5、R3、C2組成吸收回路，對(duì)開(kāi)關(guān)功率管起保護(hù)作用。電壓反饋回路主要由穩(wěn)壓芯片TL431、光耦PC817A構(gòu)成，反饋信號(hào)由+5V輸出端取得，通過(guò)TL431的穩(wěn)壓與光耦的隔離作用后，送入U(xiǎn)C3844B的電壓反饋引腳，控制輸出電壓的穩(wěn)定。