常见UC3845的反激式开关电源电路图设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-09-02 浏览次数:4186
        反激式开关电源以其结构简单、元器件少等优点在自动控制及智能仪表的电源中得到广泛的应用。开关电源的调节部分通常采用脉宽调制(PWM)技术,即在主变换器周期不变的情况下,根据输入电压或负载的变化来调节功率MOSFET管导通的占空比,从而使输出电压稳定。脉宽调制的方法很多,本文中所介绍的是一种高性能的固定频率电流型脉宽集成控制芯片UC3845。该芯片是专为离线的直流至直流变换器应用而设计的。其主要特点是具有内部振荡器、高精度误差比较器、逐周电流取样比较、启动电流小、大电流图腾柱输出等,是驱动MOSFET的理想器件。

  1 UC3845简介

  UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。专为低压应用设计。其欠压锁定门限为8.5v(通),7.6V(断);电流模式工作达500千赫输出开关频率;在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调;自动前馈补偿;锁存脉宽调制,用于逐周期限流;内部微调的参考源;带欠压锁定;大电流图腾柱输出;输入欠压锁定,带滞后;启动及工作电流低。

  芯片管脚图及管脚功能如图1所示。

UC3845芯片管脚图

  图1 UC3845芯片管脚图

  1脚:输出/补偿,内部误差放大器的输出端。通常此脚与脚2之间接有反馈网络,以确定误差放大器的增益和频响。

  2)反馈绕组的匝数计算

  Ns=Np(Vcc+0.8)(1一Dmax)/(UdcminiDmax ),NP其中为变压器初级匝数。

  3)滤波

  为滤除供电端的高频信号,Vcc对地接一个瓷片电容,在PCB布线时要注意,不能有电感成分的介入,以免产生干扰,引成电路不稳定。

  4)占空比D

  UC3845会根据输入电压的变化来调整其工作的占空比。根据UC3845的参数要求,设UC3845对应最低直流电压输入时最大占空比Dmax=0.5.

  当输入直流电压在144V和177V范围内,UC3845的占空比的范围为:

  5)调制频率f

  振荡器OSC的频率由定时元件RT和CT选择值决定。电容CT由参考电压V ref(=5V)通过电阻R充电,充至2.8V,再由内部电流宿放电到1.2V,形成锯齿波脉冲信号,如图3.不管在大RT 小CT还是大CT小RT,振荡器充电时锁存器置位输入方波为低电平,放电时输入方波为高电平。

  当锁存器置位输入方波为高电平时,或非门输出始终为低电平,封锁PWM,这段时问由内部振荡器OSC放电过程时间决定。在锁存器置位输入方波下降沿同时,如或非门其他三个输入信号输入无效电平时,或非门输出为高电平,MOSFET管导通。

  其他三个输入信号分别为:一个为电流取样比较器输出,一个为误差放大器输出,一个为输入欠压比较器输出。

  为滤除参考端的高频信号,V 对地接一个瓷片电容,在PCB布线时要注意,不能有电感成分的介人,以免产生干扰,引成电路振荡打隔。

  OSC振荡频率f=1.8/(RtCt), 当取RT=33kf2,CT=1000PF,f=-54kHz.

  6)电流取样比较

  在图2中,MOSFET管导通时,Udc =Ldi/dt,变压器电感电流以斜率Udc/L线性增长,L为变压器的初级电感。在MOSFET管的源极与地间串接一个无感取样电阻Rs,将变压器的初级电流转换成取样电压Ud =RS i.在输出同样的功率下,输入直流电压越小,变压器一次电流也越大,通过MOSFET管的电流也越大。为保护M0SFET管不致损坏, 需计算电感峰值电流Ip=2P/(UdcminUmax )。选择功率MOSFET管的最大峰值电流Icmax应大于1.3Ip.

  取样电压Ud经RC滤波后,送到UC3845的3脚。当该电压超过lV时,比较器输出高电平,送到RS锁存器的复位端,PWM输出为低电平,使PWM的占空比减小,从而限制电感峰值电流。

  无感取样电阻尺。的电阻值为:Rs=l/Ip,功率1W.而RC滤波器的时间常数接近尖脉冲的持续时间,否则引起电源输出的不稳定。取R=lk,C=470PF.

  7)误差比较器

  Vref经电阻分压为2.5V接至误差比较器的正端,而负端(2脚)接外部监测电压输入。误差比较器(1脚)输出用于外部回路的补偿,如图2,输出电压因两个二极管压降而失调(=1.4V),并在连接到取样比较器反向输入端之前被三分。2脚和1脚间接一个RC网络进行环路补偿。取R 11=150kQ,C11=100PF.

  外部监测电压输入端(2脚)可用于对输出回路引入电压反馈环节,如对主输出回路5V的稳定度要求不高,可将馈电电压引入,以监测输出回路过电压。Vcc经电阻分压接到UC3845~b部监测电压输入端,当由于某种原因,输出回路电压升高时, 外部监测电压输入端大于2.5V, 误差比较器输出小于2.5V,结合电流取样比较输入电压,PWM输出为低电平, 使PWM的占空比减小, 输出回路电压减小。如果对主回路输出5V电压的精度有要求。应采用反馈电路由光耦PC817、TL431及与之相连的阻容网络构成。其控制原理如下:

  主回路5V输出输出电压经电阻分压后得到采样电压,此采样电压与TL43 l提供的2.5V参考电压进行比较,当输出电压正常(5V)时,采样电压与TL43l提供的2.5V参考电压相等则TL431的K极电位不变,流过光耦二极管的电流不变,流过光耦的电流不变,UC3845的2脚输入电压不变,1脚电位稳定,6脚输出PWM驱动的占空比不变,输出电压稳定在设定值不变。

  当输出5V电压因为某种原因偏高时,经电阻分压值就会大于2.5V,则TL431的K极电位下降,流过光耦二极管的电流增大,则流过光耦的电流增大,UC3845的2脚输入电压上升到大于2.5V,l脚电位下降,6脚输出驱动脉冲PWM的占空比下降,输出电压降低,这样就完成了主回路输出电压反馈稳压的作用。

  3 结束语

  实践证明,基于UC3845的反激式开关电源具有输入电压范围宽、输出电压精度高、负载的调整效率高等特点。本电源应用于网络电测仪表中,收到了良好的效果,具有一定的推广价值。

  2脚:电压反馈输入端。此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压(2.5 V)进行比较,调整脉宽。

  3脚:电流取样输入端。

  4脚:R T/CT振荡器的外接电容C和电阻R的公共端。通过一个电阻接Vref通过一个电阻接地。

  5脚:接地。

  6脚:图腾柱式PWM输出,驱动能力为土1A.

  7脚:正电源脚。

  8脚:V ref,5V基准电压,输出电流可达50mA.

  2 设计方法

  如图2为基于U C3845反激式开关电源的电路图,虚线框内为UC3845内部简化方框图。

  1)启动电压和电容的选择

  交流电源115VAC经整流、滤波后为一个纹波非常小的直流高压Udc,该电压根据交流电源范围往往可得到一个最大Udcmax, 一 和最小电压Udcmin 。

  当直流输入电压大于1 44V以上时,U C3845应启动开始工作,启动电阻应由线路直流电压和启动所需电流来确定。

  根据UC3845的参数分析可知,当启动电压低于8.5V时,UC3845的整个电路仅消耗lmA的电流,即UC3845的典型启动电压为8.5V,电流为1mA.加上外围电路损耗约0.5mA,即整个电路损耗约1.5mA.在输入直流电压为最小电压 Ddcmmn时,启动电阻Rin的计算如下:

  图2 基于UC3845反激式开关电源的电路图

  启动过程完成后,UC3845的消耗电流会随着MOSFET管的开通增至100mA左右。该电流由启动电容在启动时储存的电荷量来提供。此时,启动电容上的电压会发生跌落到7.6V以上,要使UC3845fj~保持工作,反馈绕组L 应能及时提供馈电电压。如电压低于7.6V欠压比较器动作,PWM输出低电平。自馈电时间由UC3845的开关周期决定,取U C3845的振荡频率 54kHz.启动电容的容量可由下式计算得到:

“如果发现本网站发布的资讯影响到您的版权,可以联系本站!同时欢迎来本站投稿!

0条 [查看全部]  相关评论