基于UC3846的全橋開關(guān)電源的設(shè)計

本文所設(shè)計的全橋拓撲的控制電路主要包括控制器、保護電路、電流反饋、電壓反饋、驅(qū)動電路和輔助電源等。控制電路是開關(guān)電源的核心部分，它設(shè)計好壞對于開關(guān)電源的性能至關(guān)重要，電源的很多指標(biāo)如穩(wěn)壓恒流精度、紋波大小、輸入輸出特性都與控制電路息息相關(guān)，同時由于主電路是全橋拓撲，在對控制電路進行設(shè)計時要釆取相應(yīng)措施防止直通現(xiàn)象發(fā)生。下面將對控制電路各部分功能電路進行具體的設(shè)計和介紹。

采用UC3846作為控制芯片。該芯片采用大電流圖騰柱式雙端輸出，輸出峰值電流可達500mA，能直接驅(qū)動場效應(yīng)管，內(nèi)置精密帶隙可調(diào)基準(zhǔn)電壓，高頻振蕩器，誤差放大器，差動電流檢測放大器，欠電壓鎖定電路以及開機軟啟動電路，具有自動關(guān)斷功能。其主要優(yōu)點是逐個電流限制、自動前饋補償、欠壓保護、終端鎖機保護、較好的負載響應(yīng)特性。外圍控制電路簡單，工作頻率高達500KHZ。最高輸入電壓為40V，基準(zhǔn)電壓輸出典型值為5.1V，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖 UC3846內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

圖UC3846控制電路圖

在大功率電路中，往往采用電流互感器檢測電流，電流互感器檢測不僅可以提高效率，同時還可以實現(xiàn)電氣隔離，是比較理想的選擇?；谏鲜觯疚倪x擇電流互感器檢測初級電流。如圖所示。

開關(guān)電源依靠電壓反饋控制環(huán)路來保證在不同的負載情況下穩(wěn)定輸出電壓，本文采用由精密電壓調(diào)節(jié)器TL431和光電耦合器PC817構(gòu)成的電壓外環(huán)反饋電路，如圖所示，TL431是一個具有良好熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)電壓基準(zhǔn)，通過外部兩個電阻的不同比值就可以設(shè)定2.5~36V范圍內(nèi)的任何值，為了實現(xiàn)電源地和輸出地的有效隔離，本文選擇了具有良好線性度的光電稱合器做隔離。

驅(qū)動電路連接控制電路和主電路，是電源的重要組成部分，在主電路為高壓供電的電路中，為了保證人身的安全和控制電路的良好運行，往往采用具有電氣隔離功能的驅(qū)動電路。隔離的方法有兩種：變壓器隔離和光電耦合器隔離，采用變壓器隔離的好處是不需要獨立電源，延時較小，主要缺點是輸出寬脈沖時，變壓器容易飽和。光電隔離驅(qū)動電路，其優(yōu)點是輸出波形較好，缺點是需要獨立的輔助電源供電。本文采用IR2110光電隔離驅(qū)動器，其結(jié)構(gòu)如圖所示，它的浮置電源采用自舉升壓電路，能夠很好的實現(xiàn)控制電路主電路的互相隔離，同時具有體積小，速度快，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點。

加入斜坡補償電路的方法主要有兩種，一種是將斜坡補償信號加到誤差放大器的反相輸入端，從誤差電壓信號中減去斜坡補償信號，如圖所示。另一種是將斜坡補償信號加到電流放大器的同相輸入端，使電流檢測信號加上斜坡補償信號，如圖所示。本文采用的是改進的第二種方法，如圖所示。在振蕩器和電流放大器的同相輸入端接入電壓跟隨器，其作用是減小電流反饋對振蕩電路的影響，同時可以提高振蕩電路的抗噪聲能力。

本文輔助電源采用三端集成器件TOP225構(gòu)成的反激拓撲電源，如圖所示，由于控制電路和驅(qū)動電路具有不同的接地位，為了有效地實現(xiàn)電氣隔離，輔助電源采用兩路輸出設(shè)計，輸出電壓均為15V。其中VC為控制電路和防浪涌保護電路供電，VD為驅(qū)動電路供電。R1、D5、C6組成了RCD吸收電路，吸收開關(guān)管關(guān)斷時產(chǎn)生的電壓尖峰。