一種新穎的單端反激式隔離開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

圖4原、副邊繞組電壓波形

圖5UC38424腳和6腳波形

圖6檢測(cè)電阻的電流波形

3單端反激式隔離開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理與設(shè)計(jì)

圖2為單端反激式隔離開關(guān)電源電路原理圖。當(dāng)開關(guān)管V導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊電壓近似為輸入電壓，但副邊因整流管反偏而無(wú)電流流過(guò)，變壓器儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量。當(dāng)開關(guān)管V關(guān)斷時(shí)，各線圈電壓反向，整流管正向?qū)?，變壓器?chǔ)存的能量通過(guò)整流管向負(fù)載釋放。單端變壓器必須滿足的一個(gè)條件是要保證磁通復(fù)位，即變壓器工作磁通必須在每個(gè)周期都回到原來(lái)的位置，否則將導(dǎo)致磁芯經(jīng)過(guò)多個(gè)周期后逐漸達(dá)到飽和而燒毀開關(guān)管。

圖3為單端反激式隔離開關(guān)電源實(shí)際電路原理圖。由于大功率電源中有＋24V的直流電壓，所以本電源的輸入電壓取為24V。7815經(jīng)一發(fā)光二極管抬升電位后啟動(dòng)UC3842工作，反饋線圈12的電壓整流后經(jīng)取樣電阻分壓回送到UC3842的誤差放大器反向端來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)脈沖寬度，從而改變輸出電壓。根據(jù)實(shí)際給定的定時(shí)元件的數(shù)值，UC3842的工作頻率為166.7kHz。R4=0.5Ω為電流檢測(cè)電阻，其上的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)低通濾波器后與斜率補(bǔ)償信號(hào)相加送到UC3842的3腳，當(dāng)開關(guān)管流過(guò)的電流超過(guò)2A時(shí)，UC3842關(guān)斷，從而保護(hù)了開關(guān)管不致?lián)p壞。采用斜率補(bǔ)償后，電路在任何占空比條件下也變得穩(wěn)定。與開關(guān)管并聯(lián)的電容C4是為了消除開關(guān)管的尖峰電壓。變壓器采用印刷電路板變壓器，不需要人工繞線，簡(jiǎn)化了變壓器的制作過(guò)程，同時(shí)使整個(gè)電源的體積減小，使線圈之間完全耦合（見圖4），并能根據(jù)需要很方便地增加或減少輸出的組數(shù)。變壓器變比為1，原邊線圈和副邊線圈成對(duì)疊放（為耦合得更好），再加上一組反饋線圈。由此來(lái)保證輸出多組隔離的24V穩(wěn)定電壓。

4實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論

圖5為UC3842的4腳三角波振蕩波形（Ch1）和6腳驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的方波（Ch2），圖6為檢測(cè)電阻（R4）的電流波形。圖4為原、副邊繞組電壓波形，這是輕載條件下的波形，振蕩是由高頻變壓器和C4諧振引起的，加載后，振蕩幅度將明顯減小，不影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。這些波形及其測(cè)試值與理論上的波形及計(jì)算值基本符合。此開關(guān)電源已應(yīng)用于15kW直流穩(wěn)壓開關(guān)電源中，試驗(yàn)證明完全符合預(yù)定的性能指標(biāo)要求。