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引言

在中等容量的開關(guān)直流電源中，雙管正激直流電源變換器有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，它克服了單管正激直流電源變換器開關(guān)管直流電源電壓應(yīng)力過高的缺點(diǎn)，而且不需要特殊變壓器磁復(fù)位直流電源電路設(shè)計(jì)。更重要的是，與全橋直流電源變換器和半橋直流電源變換器相比，其在結(jié)構(gòu)上有抗橋臂直通的優(yōu)點(diǎn)，因此已成為應(yīng)用最為普遍的直流電源電路設(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本文設(shè)計(jì)了一種采用UC3844控制的多路輸出雙管正激開關(guān)直流電源。UC3844是一種直流電源電流調(diào)制的PWM控制器，實(shí)現(xiàn)直流電源電壓直流電源電流雙閉環(huán)控制，芯片內(nèi)阻較大(30kD)，啟動(dòng)直流電源電流小(小于l mA)，因此在高壓輸入時(shí)仍然可以使用大電阻分壓來進(jìn)行啟動(dòng)，直接采用變壓器輸出端反饋，控制直流電源電路設(shè)計(jì)簡單，直流電源電路設(shè)計(jì)輸出采用LM350調(diào)整直流電源電壓精度。

1 直流電源變換器工作原理

本文設(shè)計(jì)的直流電源變換器輸出功率200W，開關(guān)頻率為50kHz，工作范圍400～600V，輸出4路分別為24V、+12V和5 V。

圖1是直流電源變換器的原理圖，主直流電源電路設(shè)計(jì)是雙管正激

直流電源變換器，開關(guān)管S1和S2跳同時(shí)導(dǎo)通，能量通過高頻變壓器傳輸?shù)捷敵鰝?cè)，經(jīng)整流輸出給負(fù)載；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器能量通過續(xù)流二極管D1和 D2回饋到輸人端，變壓器磁芯復(fù)位。

S1和S2采用功率 MOSFET 作為功率開關(guān)管。開關(guān)管與瞬態(tài)直流電源電壓抑制器（ TVS ）并聯(lián)，可靠保護(hù)開關(guān)管。 R3 、C2、 D9 構(gòu)成高頻變壓器原邊緩沖直流電源電路設(shè)計(jì)，用以限制開關(guān)管漏極因高頻變壓器的漏感而可能產(chǎn)生的尖峰直流電源電壓， D9 選用超快恢復(fù)二極管，恢復(fù)時(shí)間為 75ns 。變壓器原邊的直流輸入直流電源電壓、原邊繞組的感應(yīng)直流電源電壓以及由變壓器的漏感而產(chǎn)生的尖峰直流電源電壓，三者疊加在一起，其值可能超過 MOSFET 的額定直流電源電壓，所以必須在開關(guān)管的 D-S極之間增加鉗位直流電源電路設(shè)計(jì)和吸收直流電源電路設(shè)計(jì)，用以保護(hù)功率 MOSFET 不被損壞。 R1，R2、C1、D3 與 R4、R5、C3、D4。構(gòu)成了兩個(gè)開關(guān)管的緩沖直流電源電路設(shè)計(jì)， D3 和 D4 選用超快恢復(fù)管，其最大反向耐壓值為 700V ，恢復(fù)時(shí)間為 30ns。

輸出部分采用半波加續(xù)流二極管整流，二極管選用超快恢復(fù) MUR820 ，額定值為 8A200V ，恢復(fù)時(shí)間為 30ns 。

直流電源變換器工作原理

UC3844直流電源電流 PWM 模式集成控制芯片廣泛用于中、小功率的 DC/DC開關(guān)直流電源， UC3844 內(nèi)部主要由 5 . 0V 基準(zhǔn)直流電源電壓源、振蕩器、降壓器、直流電源電流檢測(cè)比較器、 PWM 鎖存器、高增益 E/A 誤差放大器和用于驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET的大直流電源電流推挽輸出直流電源電路設(shè)計(jì)等構(gòu)成，啟動(dòng)／關(guān)閉直流電源電壓閡值為 16V/ 10V ，輸出最大占空比為 50 % ，工作頻率 0~500 kHz ，驅(qū)動(dòng)能力達(dá)±1A 。

UC3844 典型外圍直流電源電路設(shè)計(jì)如圖 2 所示。 UC3844 的內(nèi)阻大約 30KΩ，它的啟動(dòng)直流電源電壓可以由主直流電源電路設(shè)計(jì)輸人直流電源電壓經(jīng)過 R1、R2、R3、R（芯片內(nèi)阻）分壓而得到，由圖 2 可以知道， A 點(diǎn)直流電源電壓的計(jì)算公式為

UC3844 的啟動(dòng)直流電源電壓為 16V ，式中 R =30KΩ , R2 = 20KΩ, R4 = 4 . 7KΩ，可計(jì)算出，當(dāng) R1=300KΩ 時(shí)， Vcc =400V 直流電源電路設(shè)計(jì)開始工作。 UC3844 啟動(dòng)時(shí)直流電源電流不到 1mA ，啟動(dòng)過程中電阻 R1所消耗的功率 PPRI大約為

在雙管正激直流電源變換器中，兩開關(guān)管是同步的，因此采用變壓器分兩路來同時(shí)給開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接線如圖 3 所示。 UC3844 正常工作時(shí)的直流電源和直流電源電壓反饋由主變壓器的反饋繞組提供；除此之外，通過小電阻對(duì)開關(guān)管直流電源電流進(jìn)行采樣，作為 UC3844的直流電源電流反饋信號(hào)。 UC3844 輸出驅(qū)動(dòng)脈沖為15 V , 輸出直流電源電流可到 IA ，考慮到變壓器及元件的壓降，變壓器設(shè)計(jì)為升壓型，變比為16：18，輸出端采用15 V穩(wěn)壓管對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓。

3 調(diào)整直流電源電壓精度

傳統(tǒng)的UC3844用于反激直流電源變換器采用離線式結(jié)構(gòu)，這種方式直流電源電路設(shè)計(jì)簡單，整個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)只由PI直流電源電路設(shè)計(jì)構(gòu)成，參數(shù)選擇簡便。但是由于反饋不直接從輸出直流電源電壓取樣，所以輸出直流電源電壓仍有很大的紋波，一般為±2％，負(fù)載變化時(shí)，輸出直流電源電壓變化大、響應(yīng)慢，不適用于精度要求高或負(fù)載變化大的場(chǎng)合。在精度要求較高的時(shí)候，則要通過穩(wěn)壓來調(diào)整輸出精度。本文借助于可調(diào)三端穩(wěn)壓器LM350來滿足精度要求。LM350最大輸出直流電源電流可以達(dá)到3 A，直流電源電壓調(diào)整范圍為1.2-33 V，圖4為LM350的典型應(yīng)用圖，輸出直流電源電壓計(jì)算式為：

其中IADJ=50μA，R1=240Ω，通過調(diào)整可調(diào)電阻尺 來對(duì)輸出穩(wěn)壓值進(jìn)行調(diào)節(jié)。直流電源電路設(shè)計(jì)中輸出濾波電容C2的存在，LM350對(duì)輸人到LM350的直流電源電壓紋波非常敏感，因此在輸人端增加旁路電容C1來削弱輸人直流電源電壓紋波的影響。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)直流電源電路設(shè)計(jì)參數(shù)：對(duì)應(yīng)于輸人400~600V，而輸出直流電源電壓24V、±12V、5 V，主變壓器原副邊變比為75：6、3、1，由于本文設(shè)計(jì)的反饋是24 V支路繞組反饋，其它支路的采用LM350對(duì)輸出穩(wěn)壓。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所列，實(shí)驗(yàn)波形如圖5 圖8所示。

5 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)用UC3844控制的多路輸出雙管正激直流電源變換器具有穩(wěn)定性好。使用大電阻分壓來調(diào)整直流電源電路設(shè)計(jì)啟動(dòng)直流電源電壓值，控制直流電源電路設(shè)計(jì)簡單可靠，實(shí)用性強(qiáng)，適用于寬范圍直流電源電壓輸人場(chǎng)合。同時(shí)為適合不同的精度要求，設(shè)計(jì)了兩種方案，一種是精度要求較低時(shí)直接由變壓器整流輸出，另一種是精度較高時(shí)采用三端穩(wěn)壓管LM350進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，兩種方案可以滿足不同場(chǎng)合需求。

表1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較

測(cè)試項(xiàng)目	輸出紋波	輸出紋波	調(diào)整率	調(diào)整率
測(cè)試條件	未采用 LM350	采用 LM350	未采用 IJW350	采用 F.M350
24V支路	1%	<0.5%	A=1.2V 5%	A=200mV 0.8%
±I2V支路	1%	<0.4%	A=1V 8%	A=120mV 1.2%
5V支路	1%	<0.3%	A=300mV 6%	A=50mV 1.2%