基于UC3863控制的LLC諧振變換器的設計及仿真

摘要：設計了一種以UC3863芯片為核心控制芯片的開關電源，其電路采用半橋結構的LLC諧振電路，帶有PFC電路，且整個電路設計有自限流功能。分析了LLC諧振變換器整個電路的工作原理及自限流功能的實現(xiàn)。結合交流220 V輸入1KW輸出電路，分別對PFC電路和主電路進行仿真，仿真結果驗證了該設計的可行性。
關鍵詞：開關電源；LLC諧振；PFC電路；自限流；UC3863

隨著通信產(chǎn)品的小型化發(fā)展，對開關電源的性能要求方面也越來越高，促使電源向高頻、高可靠、低耗和小型化的趨勢發(fā)展，同時促進開關電源在高新技術領域更加廣泛的應用。在開關電源向高頻化和小型化的發(fā)展過程中，其中開關損耗問題是制約其發(fā)展的一個重要因素，軟開關技術能夠較好的解決開關損耗的問題。
LLC諧振變換器以其拓撲結構簡單，可以實現(xiàn)初級開關管零電壓開通和次級輸出整流管的零電流關斷，開關損耗低、可高頻化，副邊整流二極管電壓應力低，在高輸出電壓應用情況下可以實現(xiàn)較高的效率等優(yōu)點成為近年來的一個研究熱點。但是LLC諧振變換器的拓撲在其實際的應用過程中還存在著許多問題，當出現(xiàn)電路啟動、負載過流或短路情況時如何限制電路中的電流以防止電路損壞就是其中的一個主要問題。在文獻中提出了一種具有自限流功能的新型拓撲結構以解決此問題。本文對此拓撲進行研究，并以此設計了一個具有自限流功能的LLC諧振電源，并用軟件對其電路進行了仿真。

1 LLC諧振通信電源的電路組成
LLC諧振變換器的電路主要由整流橋、PFC電路、DC／DC變換、輸出整流濾波電路以及控制反饋保護回路等環(huán)節(jié)組成，是一個完整的閉合系統(tǒng)。LLC諧振電源的系統(tǒng)圖如圖1所示。

其中PFC電路是由UC3854芯片為核心控制芯片構成的經(jīng)典電路，在整流電路后加入LC諧振，輸出直流電壓穩(wěn)定在400 V。DC／DC變換電路采用LLC諧振電路，利用電路發(fā)生諧振時，電流或電壓周期性過零點，使得開關器件在零電壓或零電流條件下開通或關斷，從而實現(xiàn)軟開關，達到降低開關損耗的目的。

2 控制電芯片內部結構
圖2所示為控制芯片UC3863的內部結構框圖。查其數(shù)據(jù)手冊可知，UC383是一款零電壓準諧振變換器變頻控制芯片，可以產(chǎn)生最小10 kHz到最大1 MHz之間的可變的頻率信號。

芯片UC3863內部結構如圖2所示。主要包括一個誤差放大器(E／A)，一個壓控振蕩器(VCO)產(chǎn)生最大、最小的可變頻率，一個過零檢測比較器的單穩(wěn)定時發(fā)生器(OneShot)，兩個輸出驅動器，一個5 V偏置電壓發(fā)生器，一個欠壓鎖定電路(UVLO)以及故障軟啟動電路。欠壓鎖定(UVLO)的作用是Vcc電壓低于UVLO的上限值時芯片輸出為低電平。只有超過上限值時，5 V電源才會工作提供電源輸出。故障軟啟動電路具有軟啟動和重啟延時的功能，以及提供了一個精密參考，可設定VCO的最大、最小頻率分別為

兩路推拉驅動電流的峰值為1 A，具有過零檢測、死區(qū)設置、欠壓封鎖等功能。UC3863兩路輸出的差值經(jīng)變壓器驅動功率開關管。